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1、杭嘉湖地区微污染水源净水集成工艺选择许嘉炯1 范玉柱1 雷挺1 郑国兴1 沈裘昌1 许龙1芮曼1查人光2 陈群2朱海涛2 (1上海市政工程设计研究总院，上海200092；2嘉源给排水有限公司，嘉兴314000)摘要通过对杭嘉湖地区原水水系和水质分析，根据不同的污染程度将该地区原水分为重、中、轻度污染三类，并按预处理、强化常规处理、深度处理和紧急处理四道净水措施确定对应的三类推荐处理工艺，结合杭嘉湖地区实际应用情况对其处理效果进行分析，得出相应处理目标。关键词预处理强化常规处理深度处理生物活性炭超滤1原水水系分析杭嘉湖地区的主要水系为太湖水系和钱塘江水系，此外在嘉兴和湖州地区有大量的河网湖泊。1
2、1太湖水系太湖为我国第三大淡水湖，地处江南水网的中心，在江苏省南部，位于富饶的上海、宁波、杭州三角地中心。主要水源有二：一为来自浙江省天目山的苕溪；另一是来自江苏宜溧山地北麓的荆溪。苕溪在浙江省北部，属太湖水系，包括东苕溪、西苕溪两条源流完全不同的河流。东苕溪源出浙江临安东天目山北部平顶山南麓的马尖岗，流经临安、余杭、德清、湖州等县市，最终流入太湖。西苕溪是太湖上游的重要支流，位于浙江省湖州市境内。发源于安吉县永和乡的狮子山，自西南向东北流向太湖。12钱塘江水系钱塘江是浙江省最大的河流，发源于安徽南部黄山地区的青芝埭尖，流经14个县市，注入杭州湾，主要支流有乌溪江、婺江、新安江、分水江、浦阳汀
3、等。13内河水系嘉兴市位于浙江省北部，下辖海宁、桐乡、平湖、嘉善、海盐五县市。市域内大小河流湖荡纵横相连，属典型的平原水网。从流域特征来看，该地区地处太湖水系末端，骨干河道为京杭大运河，全市水网分人海和人浦两线。人海以长山河、海盐塘、盐官上下河道为骨干河道，组成南排水网，处于运河以南。入浦以京杭运河、澜溪塘、芦墟塘、红旗塘、三店塘、上海塘为骨干河道，组成人浦水网。平湖市河道纵横，密如蛛网，属太湖水系。主要河流有嘉平塘、盐平塘、上海塘、乍浦塘等，西及南部来水都汇合于东湖，往东北由黄浦江人海。其他还有卫国河、丰收河、大寨河等骨干河流及一批中小河道嵌镶其间，以不规则的网状展开。内河水源主要来自太湖流
4、域，下游受黄浦江潮汐顶托影响大，多具有不同程度的感潮性。平湖市内有两条主要来水河道嘉平塘、盐平塘，两条主要泄水河道上海塘、广陈塘。湖州地处浙江省北部，太湖南岸，下辖德清、长兴、安吉三县和吴兴、南浔两区。近几年湖州经济发展迅猛，工业是湖州经济发展的主体，工业的快速发展导致给水厂的水源受到不同程度的污染，原水水质恶化，直接影响到湖州广大居民的饮用水安全和生活质量，也阻碍了湖州市建设的步伐。市辖区内河网密布，过境河流均系太湖流域范围，地表水资源较为丰富。地表水主要供水水源有太湖、东苕溪、西苕溪、老虎潭水库和赋石水库。境内水体水量充沛，流速缓慢，流态不稳定，多数时间与太湖水混流。2原水水质分析21杭州
5、地区杭州市地处长江三角洲南翼，杭州湾西侧，钱塘江下游，境内主要水体为钱塘江水系，其中城市给水取水口主要集中在周浦至南星桥段。目前钱塘江原水属于类水体，但由于受沿江的排污和潮汐的影响，水源水质波动较大，钱塘江水源的有机微污染和富营养化问题日益严重，挥发酚、洗涤剂、氯化物、溶解性铁、亚硝酸盐、凯氏氮、CODMN、Do、总大肠菌群、氨氮等指标有超标现象。杭州地区N水厂原水情况见表1。其原水具有以下特征：(1) 浊度变化大，年平均值逐年下降，有成为低浊度水的趋势；色度平均值呈逐年上升趋势。(2)CODMN平均为314 mgL，DO平均为743 mgL，有机污染较为严重。(3)氨氮含量平均为051 mg
6、L，亚硝酸盐氮也略高，平均为0058 mgL，氨氮、亚硝酸盐氮、凯氏氮含量呈逐年上升趋势。22嘉兴地区根据嘉兴水利学会对全市水域的28条河流、2个湖泊的38个断面的地表水水质监测结果分析，1990年类水体占50，V类或劣于V类水体约占10；到1994年已无类水体，类水体约占16，V类或劣于V类的约占47；1995年类水体约占10，V类或劣于V类的水体接近60。2002年对全市42条河道(总计河长69542 km)和6个湖荡(总计面积8682 km2)，共81个监测断面的监测结果进行分析，按全年期平均值评价，类河长68 km，占评价河长的1，类河长8283 km，占评价河长的119，V类河长64
7、23 km，占评价河长的92，劣V类河长54156 km，占评价河长的779。根据多年地表水环境监测结果分析，嘉兴市范围内已无合格的饮用水源地。嘉兴市水环境状况的日益恶化，使得饮用水源矛盾日益突出，制约了嘉兴的经济发展。嘉兴地区S水厂原水情况见表2。通过分析可以得到以下几点结论：(1)嘉兴地区原水浊度变化不大，年平均值4550 NTU，属于中低浊度水，色度较高，且有臭味，视觉效果差；(2)原水的CODMn年平均值都在7 mgL以上，且有逐年上升的趋势，最大值达到12 mgL，有机污染非常严重；(3)氨氮含量平均在1 mgI。以上，最大值超过6 mgL，亚硝酸盐氮也较高，氨氮、亚硝酸盐氮含量呈逐
8、年上升趋势。(4)铁锰污染也较为严重，铁浓度年平均值在2 mgL左右，锰浓度平均值在02 mgL左右。23平湖地区近几年平湖市经济发展迅速，GDP年增长率保持在16以上，经济发展给环境带来了巨大压力，地面水污染不断加剧，给水厂常规处理工艺已无能为力。平湖处于嘉兴地区河网的下游，是嘉兴地区水污染最严重的地区之一。近年来曾有CODMn指标最高达到1792 mgI。，色度最高达82度，氨氮最高达101 mgL。从卫生角度讲，平湖市的地面水体已不适合作为饮用水水源。但由于境内无其他合适水源，而域外调水工程(太浦河引水)实施还有待时日，为满足近期经济发展和居民生活用水需求，只能采用本地地表水源，用深度处
9、理工艺净化居民生活用水。平湖地区G水厂原水情况见表3。同时对2年多的逐日资料进行分析，发现以G水厂为代表的平湖地区原水水质有以下特征：(1)原水浊度有一定变化幅度，月平均浊度大多数在4080 NTU，且有降低的趋势，最高达1817 NTU，最低为96 NTU。主要受降雨等自然条件影响波动较大，浊度主要由悬浮固体和胶体物质组成。原水色度大部分时间在2040度，原水臭味都在23级，以河泥味为主。(2)原水CODMn很高。COD平均为98 mgL，最高达1792 mgL。31个月的平均值中大于8 mgL的月份达24个，占所测月份的77，耗氧量的高峰值一般出现每年的69月。(3)原水氨氮浓度很高，平均
10、氨氮48 mgL，最高达101 mgI。月平均氨氮251803 mgL。大于3 mgL的月份为28个月，占903。氨氮的高峰值一般出现在每年的47月。24湖州地区湖州地区原水主要取自东苕溪，水源补给主要为上游流域来水和下游太湖倒灌水，现状水质尚好，除个别项目外，基本可达到国家地面水质量评价类标准。但湖州处于太湖的南端，引江济太工程使太湖污染物南移，东西苕溪会产生太湖水倒灌，加之湖州地区本身水质恶化，水中藻类污染严重，高时达到5 000万个L以上。老虎谭水库和赋石水库水的原水水质可以达到类的标准，西苕溪塘口河以上水质可以达到类。综合看湖州市内有较好的原水水源，但现有水厂的水源已受城市污染影响。湖
11、州地区C水厂原水水质见表4。从表4可以看出2004年C水厂水源水质年平均值CODMll为462 mgL、氨氮为074 mgL、铁为508 mgL、锰023 mgL，原水主要污染项目为有机污染和金属污染，金属污染中尤以铁、锰污染较为严重，主要来源于石矿的开采和工业的发展。25水质分类近年来，杭嘉湖地区原水中的有机物种类和数量大大增加，水体富营养化现象日趋严重。杭州地区水质较优，污染程度较低，嘉兴、平湖地区水质受有机污染严重，湖州地区以中度有机污染和金属污染为主，并存在藻类污染的隐患。杭嘉湖地区原水基本上都不同程度地受到有机污染，通过对杭州、嘉兴、湖州三地的原水水质比较分析发现：(1)杭嘉湖地区的
12、原水主要污染为有机污染。平湖地区CODMn年均98 mgL以上，氨氮在48 mgL以上，污染极为严重；嘉兴CODMn年均65 mgL以上，氨氮在15 mgL以上，且呈逐年上升趋势；湖州CODMn年均462 mgL左右，氨氮在075 mgL左右；杭州C0DMn年均314 mgL左右，氨氮在051 mgL左右。该地区有机污染严重程度：平湖嘉兴湖州杭州。(2)杭嘉湖地区原水的浊度年变化较大，平均值属于低中浊度，湖州受太湖水倒灌影响，年平均100 NTU左右，平湖地区原水月平均浊度大多在4080 NTU，且有降低的趋势，嘉兴年平均在45-50 NTU，杭州年平均在40 NTU左右。该地区浊度：湖州平湖
13、嘉兴杭州。此外，该地区原水色度均较高，视觉效果差。(3)该区域原水中的金属污染主要来自工业废水的排放和矿石的开发，比较发现湖州的金属元素特别是铁污染严重，湖州总铁年均508 mgL左右，总锰023 mgI。左右；平湖地区总铁23 mgL左右；嘉兴总铁年均2 mgL左右，总锰025 mgL左右；杭州总铁年均05 mgL左右，总锰04 mgL左右。该地区金属污染严重程度：湖州平湖嘉兴杭州。综上所述，杭嘉湖地区的原水水质污染严重，地表水大部分达不到饮用水水源标准的要求，尤以嘉兴、平湖地区最为严重。根据杭嘉湖地区原水的污染程度，将杭嘉湖地区的水质分为三类：第一类，以平湖地区为代表的水质重度污染地区，C
14、ODMn年均98 mgL以上，氨氮在48 mgL以上，总铁23 mgL左右。第二类，以嘉兴地区为代表的受中度有机污染和中度金属污染的原水。CODMn年均65 mgL以上，氨氮年均1 mgL以上，总铁年均2 mgL左右，锰年均025 mgL左右。第三类，杭州、湖州地区，受金属污染和轻度有机污染的原水。CODMn年均345 mgL，氨氮在05O75 mgL，总铁年均054 mgL，锰年均023O5 rngL。从总的净水工艺分析，可采取4道净水措施。(1)预处理。去除氨氮和相对分子质量1 000的胶体有机物主要可通过常规工艺去除，11 000有机物形态可能处于胶体和真溶液之间，常规处理可以去除一部分
15、。(3)深度处理。相对分子质量500-3 000的有机物能被活性炭有效去除，臭氧可以使部分大分子有机物氧化降解成小分子有机物。(4)紧急处理措施。针对突发性水质恶化时的针对前文所分析三种原水水质，确定如下三种31第一类重度污染水质推荐工艺鉴于原水高氨氮和高有机物的特点，采用以两级臭氧活性炭深度处理工艺为核心的生物预处理一强化常规处理一深度处理技术，最终将出厂水氨氮控制在1 mgL以下，铁、锰可基本去除，CODMn控制在4 mgL以下，出水浊度虽可达到GB 57492006标准，但要想达到01 NTU有一定难度，必须从改善混凝沉淀效果并采取助滤等措施着手，才有进一步改善的可能。32第二类中度污染水质推荐工艺针对第二类水质采用图2或图3工艺流程。图2所示工艺流程主要是针对氨氮、铁、锰离子相对较低的原水水质，通过预氧化即可由强化常规处理和深度处理达标，但从生物安全性和确保水质达标角度分析，图3所代表全生化流程更有保证，通过
