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1、 文 献 综 述学生姓名： 陈焱学 号： 08013126专业、年级： 08 级给水排水供水由于我国是一个水资源相对贫乏、时空分布又极不均匀的国家，而且随着我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水环境污染和水资源短缺日趋严重。目前,许多城市由于水资源不足影响了当地的社会经济发展，全国每年因为 水资源短缺而造成的经济损失高达 2000 多亿元一）1. 城镇供水水质安全与控制对策水是维系人类生存和社会经济发展的必需、不可替代的基本物质, 供水的安全性对于保障公众健康、生命安全和社会稳定具有重要作用, 因此许多国家将供水安全纳入了国家安全的概念中。供水安全(Safety and Security
2、 of Water Supply) 包含两方面的含义: 一是供水水质在使用中不应该给人体带来短期或长期的健康危害, 即供水在自然属性上的安全(Water Safety) 。二是供水系 统对遭受突发事故的威胁, 包括事故型供水水质危机有自然灾害、突发性水质污染事故、内源性水质恶化、水厂运行事故和破坏性水质危机(有人为蓄意破坏或恐怖袭击) 时 , 具有良好的预防、保护、应急和恢复功能,即供水在社会意义上的安全性(Water Security) 。安全实施的主体是供水企业, 虽然多元化的水务市场格局正在形成, 打破了国有独家的状况, 但是任何城市供水市场的参与者都有义不容辞的职责来保障供水安全。目前
3、, 世界上饮用水水质管理模式正向“多层次” 、 “全过程”的目标迈进, 逐渐由原来的“ 产品控制” (Product Control ) 向“过程控制” (Process Control) ,许多新的管理概念和方法被引进到饮用水水质管理中, 其中, 多级屏障方法(Multi2barrier Approach) 、危害分析与关 键控制点( Hazard Analysis and Critical Cont roll Point s , HACCP) 已经被WHO 以及澳大利亚、加拿大等国运用到饮用水水质安全管理中。水质安全管理及控制要点包括:原水: 除藻、除有机物, 通过预处理降低消毒副产物。输
4、水: 输水 过程的污染随输水管路的扩散、流动的监测、评价和控制。澄清絮凝工艺: 铁盐、铝盐、HCA 等的改进,可以在浊度去除的同时,更好地完成有机物的去除。过滤工艺: 水处理的精加工过程, 浊度去除率能够达到80 %以上, 可以通过滤料的选择、助滤剂的使用以及反冲洗水的安全合理利用。2.海水淡化的供水前景与问题近几十年, 随着科技的进步, 海水淡化技术飞速发展, 生产工艺日趋成熟, 制水成本不断下降。我国海岸线长达32647 公里, 海水资源丰富。因此, 发展海水淡化技术, 将海水淡化用于沿海城市市政供水, 不仅可以有效解决我国淡水资源短缺问题, 而且能够提高沿海城市和海岛居民的生活用水水质和
5、保证居民用水安全。水价是制约我国海水淡化水进入市政管网的主要因素, 国际上海水淡化成本约0.50 美元/m32 , 国内成本约58 元/ m3。在我国, 受政府补贴等因素影响, 自来水价格偏低, 仅为国际水平的1/3, 因此海水淡化水民用成本仍然偏高。但随着我国淡水资源的日趋紧张, 为促使资源的合理分配和有效利用, 合理的水价机制将被建立, 自来水价格会适度上涨。与此同时, 海水淡化成本的不断下降和国家对发展海水淡化产业优惠政策的出台, 使得海水淡化水的竞争力在不断提高,海水淡化水进入城市市政管网具有相当高的可行性。海水淡化的技术方法有很多种, 其中可用于饮用水生产的方法主要有反渗透( RO)
6、 、多级闪蒸(MSF) 、多效蒸发(MED) 和压汽蒸馏(VC) 。1） 反渗透反渗透海水淡化( SWRO) 是一种压力驱动的膜分离过程。海水在外力的作用下通过半渗透性膜( 只允许纯水通过而排斥盐离子) , 渗出水即为淡水。预处理是SWRO 能否顺利运行的关 键环节之一, 其目的是为了增加反渗透膜通量和延长膜使用寿命3。预处理的主要内容包括: 过滤 去除悬浮固体和较大的海洋生物; 调节pH 值并添加阻垢剂以防止盐的析出、沉淀和结垢; 投加消毒剂控制膜的生物污染。后处理的主要内容包括: 调节pH 值, 投加碳酸盐或其他药剂以增加水质稳定性, 使其满足管网输配的要求; 消毒用以控制微生物在供水管网
7、中的繁殖。反渗透膜的材质一般为高分子聚合物, 常用的有醋酸纤维素、聚酰胺和聚砜等。选择膜材质时需要考虑其耐酸碱性、机械强度、抗压性、脱盐率和水通量等性能。2）多级闪蒸多级闪蒸法是蒸馏法中使用最广泛的一种。闪蒸法的原理如下: 海水预热到一定温度后进入闪蒸室, 该闪蒸室的压力低于进入盐水所对应的饱和蒸汽压力, 盐水因过热而迅速蒸发, 水蒸汽冷凝后即为淡水, 冷凝时释放的热则用来加热进水, 从而提高热量利用率, 降低能耗。使热盐水依次流经若干个压力逐级降低的闪蒸室, 逐级蒸发降温, 直到水温接近于天然海水的温度, 此过程即为多级闪蒸。MFD 的特点是海水沸腾蒸发是在无换热面的特定空间(闪蒸室) 中进
8、行, 所以主体部分(各级闪蒸室 ) 不易结垢, 因此相对于其它蒸馏法而言，系统运行较为安全可靠。MFD 的缺点是生产同样量的淡水所需海水量较大, 能耗相对较高。3） 多效蒸发多效蒸发系统是由单效蒸发组成的系统, 即将前一个蒸发器蒸发出的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽并在其中冷凝为淡水。每一个蒸发器及其过程称为一效, 这样就可形成双效、三效和多效等4。多效蒸发有如下的优点: 换热过程为沸腾和冷凝变相传热, 因此传热系数较高; 内循环水量少, 因而动力能耗较低。多效蒸发存在的主要问题是: 海水直接在加热盘管表面沸腾, 所以管壁易结垢, 需要经常清洗和采取防垢措施。这使得MED法在应用上不如MS
9、F 广泛。4）压 汽蒸馏压汽蒸馏法是利用压缩机使蒸汽压缩升温( 温度升高10 度左右) 后成为加热和蒸发海水的热源。压汽蒸馏法在运行时一般不需外部提供加热蒸汽,靠机械能转化为热能, 因而具有热工效率高、能耗低的优点, 但压汽机造价高, 易腐蚀、结垢的缺点使其难于更大规模应用。（二）1.城镇给水现状与给水厂技术改造我国目前的给水处理技术从总体上、宏观上讲还停留在常规处理工艺4阶段,但具体看已有很大的变化; 同样一个沉淀或过滤工艺已衍生出许多种形式和新技术,这些新技术逐步改变了水处理工艺的面貌。1）城镇供水 现状及存在的问题：城镇供水存在的问题是多方面的,既有主观方面,又有客观方面, 还有些是历史
10、原因,大致归纳为以下几点:(1) 没有科学运行管理手段,多数水厂尚不具备自动化控制的基础条件, 连装设仪表的部位和条件都不具备。(2) 相当部分水厂供水设施不完善,工艺落后或有缺陷。(3) 水源水质超标,常规净化工艺处理后的自来水达不到国家规定的饮用水卫生标准。(4) 生产设备落后,输配水管网陈旧,制、送水能耗居高不下。(5) 投加混凝剂的品种、投加量、投加方式、投加部位和自动投加方式都存在各种各样的问题。(6) 管网漏耗严重,运行成本高。(7) 高级人才短缺、运行机制不灵活。针对上述问题,要进一步改善和提高供水水质，应采取以下对策:(1) 强化常规处理工艺,投加高锰酸钾复合剂、粉末活性炭以及
11、降低水力负荷等。(2) 在常规处理工艺前增加生物预处理,提高原水水质改善混凝、沉淀和过滤的效能。(3) 在常规工艺处理后加深度处理。(4) 采用新技术、新工艺对常规净化处理工艺进行技术改造,既要加5大改善常规处理工艺的力度,适当增加产水量,同时要达到节能降耗、提高科学运行管理水平的目的。2）对现 代化水厂的基本要求：对现代化水厂的概念,归纳如下五点基本要求:(1) 水厂净化处理工艺,必须在一切情况下保证出水水质。处理工艺应是“全天候”, 而不是有条件;为此必须结合水源水质来调整或改进处理工艺,而不是以单纯常规处理“ 以不变应万变” 。(2) 水厂构筑物的“选 型”和设计参数的“选择 ”必须能耐
12、受水量或水质的“冲击”; 能确保出水水质安全合格。(3) 水厂生产工艺运行管理上,采用微机自控技术: 自动投加混凝剂; 澄清、沉淀池自动排泥; 滤池自动冲洗; 送水泵根据分时段出厂水压设定值自动运行。自动加氯消毒、漏氯自动报警并自动启动漏氯吸收装置,待事故化解后按PLC 控制程序自 动停机。(4) 密集型的总体布置、平面型的操作管理。整个水厂的净水构筑物紧密组合,这样既节约用地又便于监控。(5) 水厂应以明快、整洁为主调、建筑不崇尚繁琐装修,不追求华丽。水厂绿化以草坪为主不宜过多采用亭阁、假山等建筑小品;要突出水厂的宁静、整洁,使人进入水厂有一种安全卫生感。2.优化城镇给水厂的运行和管理在现有
13、的给水厂中,普遍存在水资源利用效率不高,能源消耗大以及成本较高的问题。这几个方面问题是工程管理人员的实际问题,一直以来也是科研人员十分关注的问题。其实,优化的管理应该将节约6水资源,减少能耗,降低成本三个方面结合在一起形成一个立体的有机结构。1） 提高水资源的利用效率：虽然目前对于这个方面的研究不多,但是自用水的确是不少的水资源量,一般可以占生产水量的3 %10 %。陶辉等5提出了减少无效排泥和减少无效反冲洗的措施,并且在中试取得了较好的效果。通常采用的三种反冲洗方式有:单独水冲洗, 表面冲洗相辅的水冲洗, 气水反冲洗。对于现有的工艺与设备,反冲洗的方式一般是固定的,工程人员应该确定合理的冲洗
14、频率和强度,在保证出水水质和滤池功能的前提下,使用最少的冲洗频率和合理的冲洗强度。2） 减少能源消耗：减少能耗主要从技术和优化运行两个方面入手。提升泵站的取水扬程偏高,一方面会造成电耗增加, 另一方面会对水泵叶轮造成危害。应该按照泵站进出水池设计水位差,并且满足泵站设计流量要求6。许高智等7就水厂节能提出了水泵改型更新,水泵调速节能和供水经济运行节能3个措施。水泵改型更新的实质是通过水泵工况点效率来实现节能的,原来实际运行工况离高效区越远,水泵改型后的节能效果越显著。如何优化调度现有的水泵实现最优化的管理也是实际工程和科研中的一个热点问题。王圃等8 就国内外的泵站优化调度方法综述有较详细的论述
15、。3） 降低生产成本：在水厂运行成本中,电耗, 药耗和氯耗是非常重要的组成部分，部分水7厂自动加药系统运行中存在加药不稳定,计量不准确等问题。因此必须对加药(氯) 系统进行改进。 （1) 要采用更合理的投加方式,目前推广的加药方式是采用密闭罐体的密闭投加,并且用计算机控制计量泵的自动投加。 （2) 要根据自身情况,合理地、准确地投加药物。（三）1.曝气生物滤池的填料研究曝气生物滤池（BAF）是一种新兴的污水处 理工艺，填料是曝气生物滤池的核心元素，在实际中，生物填料的选择应考虑以下因素9：（1）机械 强 度；（2 ）物理形 态；（3）生物、化学 稳定性；（4）表面电性和亲水性；（5）孔隙度及表
16、面粗糙度；（6）填料密度；（7 ）对生物膜活性的影响；（8）经济性。由于制作工艺和价格等原因，国内目前采用的接触填料主要有玻璃钢或塑料蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维填料、半软性填料以及不规则粒状填料（砂、碎石、矿渣、焦炭、无烟煤、不规则页岩） 、规则填料如圆形陶粒等。填料的粒径对处理效果也有很大影响，粒径较小可以提高处理效率，但同时也会缩短运行周期，增加反冲洗次数和强度。载体材料对BAF 的去除效果影响较大。Allant等10研究结果表明：上浮式填料比沉没式填料对SS、有机物的去除率高，而且更耐有机负荷和水力负荷冲击。Won-Seok Chang等11以天然沸石和沙砾为填料研究BAF 对纺织废水的处理效果发现：天然沸石对纺织废水的处理效果优于沙砾的处理效果。这是因为天然沸石具有更强的阳离子交换能力和更大的比表面积。我国对曝气生物滤池的研究以陶粒为最多。齐
