自來水廠給水工藝技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

彭勃

（海綿山水（北京）建設(shè)工程有限公司，北京 100071）

0 引言

相對(duì)而言，中國境內(nèi)水系是較為發(fā)達(dá)的，長(zhǎng)江、黃河沿線分布著大大小小的支流、湖泊無數(shù)，可謂是淡水資源豐富，但可供人們直接飲用的淡水資源卻寥寥無幾。隨著近年來，全境各城市發(fā)展步伐的進(jìn)一步加快，對(duì)于水資源的需求量也就持續(xù)加大，自來水廠建設(shè)規(guī)模也逐步加大，水廠數(shù)量也如日增多。

作為城市水資源供應(yīng)的主要場(chǎng)所及水處理中轉(zhuǎn)站——自來水廠在保障市民飲水安全，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮非常重要的作用。為提升飲用水安全性，自來水廠通過一些科學(xué)高效的水處理工藝技術(shù)應(yīng)用，將原本無法直接飲用的水資源轉(zhuǎn)化為可供市民直接飲用的生活用水。隨著近年來中國特色社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，生態(tài)環(huán)境與城市發(fā)展間的矛盾沖突變得異常激烈，很多江河湖泊均受到不同程度的污染，水質(zhì)變差，但隨著越來越多的人涌入城市居住，生活用水需求量持續(xù)增加，面對(duì)種種矛盾，自來水廠就不得不加大水處理工藝技術(shù)研究，盡快解決城市用水資源緊張問題。容振輝[1]指出，在水源污染問題日趨嚴(yán)重背景下，自來水廠所采用的傳統(tǒng)水處理工藝技術(shù)，如混凝、澄清、過濾和消毒等僅能處理掉水中懸浮物及微生物，水質(zhì)仍無法滿足人飲用水潔凈度要求，因此，必須加大凈水處理力度，提升給水工藝技術(shù)水平，以保障水質(zhì)達(dá)標(biāo)。通過對(duì)當(dāng)前自來水廠給水工藝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析，對(duì)凈水處理中生物預(yù)處理技術(shù)、新膜法處理技術(shù)及深度處理工藝技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)論述，希望能為自來水廠提升凈水標(biāo)準(zhǔn)，保障供水安全提供理論支撐。筆者通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)資料的梳理，分析自來水廠給水工藝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，希望能對(duì)城市自來水廠健康穩(wěn)定發(fā)展有所幫助。

1 自來水廠給水工藝技術(shù)的現(xiàn)狀

在自來水廠日常生產(chǎn)過程中，通過對(duì)相關(guān)科學(xué)水處理工藝技術(shù)的應(yīng)用，去除水中雜質(zhì)，提升水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為人們提供綠色健康的飲用水。當(dāng)前，國內(nèi)很多自來水廠在水處理環(huán)節(jié)中，仍采用的是傳統(tǒng)凈水流程，即混凝、沉淀、過濾和消毒，通過這一套程序，雖不能完全處理掉水中懸浮物、微生物及膠體類雜質(zhì)，但處理后水質(zhì)卻也滿足直接飲用標(biāo)準(zhǔn)[2]。隨著近年來人們對(duì)飲用水潔凈度及安全標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)水處理工藝的不足愈發(fā)明顯，為有效彌補(bǔ)這些不足之處，臭氧生物活性炭、生物預(yù)處理等新型工藝技術(shù)相繼被應(yīng)用到自來水廠水處理工作之中，效果良好，受到了用水用戶及自來水廠內(nèi)部的一致肯定。

1.1 生物預(yù)處理

生物預(yù)處理工藝就是指運(yùn)行化學(xué)、物理方法對(duì)水源進(jìn)行處理，其主要作用機(jī)理是借助微生物新陳代謝去除水中有害礦物質(zhì)及有機(jī)污染物，從而使水質(zhì)得到改善。

生物預(yù)處理工藝主要通過生物、吸附、化學(xué)氧化三種途徑實(shí)現(xiàn)。再運(yùn)用生物預(yù)處理工藝實(shí)踐當(dāng)中，生物膜法是最常見的處理方法。生物膜的主要組成部分是藻類、真菌、原生動(dòng)物、厭氧菌和好氧菌等，生物膜法的作用機(jī)理就通過吸附水中化學(xué)物質(zhì)、氮磷及有機(jī)物，或分解物體表面微生物，從而達(dá)到水資源凈化效果。該處理方法的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)污水處理過程中的固液分離，硝化功能較強(qiáng)，不僅不會(huì)受到水溫、水量的影響，還無需花費(fèi)過多物力、人力，是眾多自來水廠理想的處理方案之一。

1.2 深層處理工藝

自活性炭處理技術(shù)問世以來，為國家環(huán)保工程做出了巨大貢獻(xiàn)，尤其在空氣凈化、水凈化及污水處理中取得了較好應(yīng)用效果。當(dāng)前，隨著人們對(duì)飲用水水質(zhì)要求的再次提高，自來水廠在日常生產(chǎn)過程中就注重飲用水的深層處理，其中，最有效的處理方式就是活性炭，活性炭處理技術(shù)的作用機(jī)理是吸附、分離，利用活性炭吸附掉水中細(xì)小雜質(zhì)，時(shí)水介質(zhì)與有害物質(zhì)實(shí)現(xiàn)分離。在凈水深層處理過程中，活性炭的應(yīng)用不僅能有效去除水中顏色與異味，還能溶解、吸附水中有機(jī)物，是業(yè)界一致稱贊的一種水處理工藝。活性炭常以粉末和顆粒兩種性狀存在。前者具有價(jià)格低廉，對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)要求不高等優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用中無需添加特殊設(shè)備與構(gòu)筑物，因此，在突發(fā)性、季節(jié)性水質(zhì)事故凈化處理中得到了廣泛應(yīng)用；相較于粉末型活性炭，顆粒型活性炭?jī)羲Ч顬榉€(wěn)定，尤其適用于濾池凈水處理過程中。此外，顆粒型活性炭不會(huì)在凈水處理中流失，可以循環(huán)利用，但它對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)要求較高，運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)較高，由于往復(fù)使用，容易滋生細(xì)菌，產(chǎn)生NaNO2等對(duì)人體健康有害物質(zhì)，同時(shí)還存在無法處理緊急性水污染問題劣勢(shì)，不適合大面積推廣應(yīng)用。從各自來水廠凈水處理經(jīng)驗(yàn)來看，活性炭濾池與砂濾串聯(lián)使用效果更佳，既可以提升凈水系統(tǒng)抗沖擊能力，還能確保深度處理水質(zhì)穩(wěn)定性[3]。

1.3 新膜法處理技術(shù)

“膜”水處理技術(shù)是當(dāng)前自來水廠中新興的一種處理技術(shù)，該處理基礎(chǔ)不僅能夠有效保障水質(zhì)，還具備占地面積小、使用時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前自來水廠最受青睞的一種處理技術(shù)。膜技術(shù)的應(yīng)用，可攔截水中微生物，從而有效提升水源質(zhì)量，應(yīng)用前景一片廣闊。超濾技術(shù)與反滲透技術(shù)是新膜法處理技術(shù)中最常見的兩種形式，應(yīng)用實(shí)踐中，反滲透裝置是最為核心的設(shè)備裝置。當(dāng)水源流經(jīng)反滲透模后，水中重金屬離子、無機(jī)物與有害生物即被清除干凈，提升了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，保障了人們飲水安全。

1.4 沉淀工藝

沉淀工藝本質(zhì)是屬分離技術(shù)，即在水中投入一定量的沉淀劑，實(shí)現(xiàn)水中懸浮物及膠體聚合成絮凝體，再分離去除這些絮凝體。通過對(duì)某些自來水廠采用沉淀工藝進(jìn)行水處理效果來看，凈化效果明顯。在技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)中，需要用到一臺(tái)高速攪拌機(jī)，用以提升水與助凝劑的混合效率，再通過低速攪拌機(jī)促進(jìn)混凝效果，最后通過部分污泥回流到沉淀池進(jìn)水口來控制水源濁度的相對(duì)穩(wěn)定，從而使高效反應(yīng)沉淀池的運(yùn)行既高效又穩(wěn)定[4]。

為了有效提升絮凝體沉降速度，降低能源消耗，各自來水廠相繼加大了傳統(tǒng)沉淀池的更新改造，改造后的新濾池在投入運(yùn)用后，出水質(zhì)量更高，能耗更低，可謂效果理想。當(dāng)前形勢(shì)下，柜內(nèi)凈水系統(tǒng)功能提升明顯，在傳承傳統(tǒng)處理工藝過程中注重了創(chuàng)新、改造，同時(shí)也加大各新型處理技術(shù)的研究與應(yīng)用。不僅妥善地解決了傳統(tǒng)沉淀工藝中存在的弊端，還使改造后的沉淀池功能更全面，再輔以更先進(jìn)的助濾劑支持，設(shè)備性能得到進(jìn)一步提高，相信隨著研究力度的逐漸增強(qiáng)，會(huì)有更多高科技技術(shù)、設(shè)備會(huì)應(yīng)用與自來水沉淀工藝中，進(jìn)而助推我國凈水沉淀技術(shù)的健康發(fā)展，保障居民飲水安全。

1.5 臭氧氧化工藝

臭氧氧化工藝原理就是充分利用臭氧中不飽和鍵會(huì)與自來水水源中有害物質(zhì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)特性，達(dá)到去除水中浮游生物及微生物目的。受臭氧化學(xué)性質(zhì)限制，它很容易被分解，因此，在工藝應(yīng)用中，一定要注重臭氧合成及投加環(huán)節(jié)工作，尤其要防止其應(yīng)用過程中帶來的空氣污染問題。在應(yīng)用臭氧氧化工藝處理技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)凈化時(shí)，其實(shí)就是利用了臭氧強(qiáng)氧化性特征，達(dá)到消除水中微生物、藻類及水中臭味。此外，臭氧氧化工藝所具備的助凝功能減少礬的消耗量，致使水質(zhì)清亮，因此，臭氧預(yù)氧化階段，應(yīng)嚴(yán)格控制臭氧投入量，以確保助凝效果；對(duì)于臭氧氧化技術(shù)無法徹底根除水中雜質(zhì)的特殊水質(zhì)，可以交叉使用多種凈水處理工藝，提升凈水處理效率。

2 自來水廠給水工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在自來水廠日常生產(chǎn)工作實(shí)踐當(dāng)中，通過多年對(duì)傳統(tǒng)凈水處理工藝的應(yīng)用，已形成了成熟的工藝流程，工藝技術(shù)也日臻成熟，處理效果也非常明顯。因此，國內(nèi)很多自來水廠在給水工藝技術(shù)研究上，更多的是基于傳統(tǒng)處理技術(shù)上，加強(qiáng)生物預(yù)處理、臭氧氧化處理、活性炭吸附深度處理技術(shù)的研究與應(yīng)用[5]。隨著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，人們?nèi)粘Ｓ盟枨罅炕盟踩珮?biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提升，一種工業(yè)凈水處理技術(shù)手段——膜濾法亦被廣泛應(yīng)用于自來水廠凈水處理環(huán)節(jié)之中。

膜濾法是一種新型分離技術(shù)，以往膜濾法應(yīng)用實(shí)踐中所要用到薄膜介質(zhì)大多是人工合成的，成本較大。隨著膜處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，曾一直困擾該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展成本問題已然得到有效降低，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用范圍也越來越大，技術(shù)發(fā)展前景一片光明，相信在未來自來水廠生產(chǎn)建設(shè)中，必將獲得更廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

總而言之，自來水廠給水系統(tǒng)對(duì)于城市發(fā)展及城市經(jīng)濟(jì)、環(huán)境質(zhì)量水平的提升起到積極的促進(jìn)作用。盡管傳統(tǒng)凈水處理工藝技術(shù)有著得天獨(dú)厚的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但終究掩蓋不了其應(yīng)用過程中存在某些不足之處的事實(shí)，仍需進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化。而自來水廠在日常生產(chǎn)活動(dòng)中，應(yīng)結(jié)合水質(zhì)具體情況，合理選擇凈水工藝技術(shù)，在保障水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提升前提下實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益雙贏。