呂品祥

　　深圳市被人們譽為一夜崛起的城市，經濟發展突飛猛進，人口增長速度很快，據一九九九年年報統計，全市實現國內生產總值1436.51億元，人均國內生產總值35908元，全社會勞動生產率為49410元。GDP年累計增速保持13—17％。全市完成工業總產值2079.21億元(按1990年不變價格計算)。全市年末常住人口405.13萬人，戶籍人口119.85萬人。
　　隨著城市的不斷發展和國民經濟的飛速增長，對供水的需求量也愈來愈大，1994年全市自來水生產能力為243.7萬噸/日，年用水量5.23億噸，到1999年生產能力達363.7萬噸／日，年用水量8.66億噸。
　　深圳雖屬南方多雨地區，但因地理和地形條件、氣候和氣象特征等因素，仍屆嚴重缺水城市，人均水資源占有量640噸。約為全國人均占有量的1／4，特區建立以來曾多次出現嚴重缺水的情況。
　　深圳市城市供水水源主要來自三個方面：一是本地水資源，依賴年際降雨經水庫調蓄作為供水水源，部分地區利用本地河流在汛期豐水時抽升河水進入水庫補充水源。此類水資源年供給量約3.21億m³。 二是境外引水，即由對港供水系統取水，對港供水是由東江取水，經八級提升途徑83km明渠輸水至深圳境內的深圳水庫調蓄，然后供給香港，深圳市則由深圳水庫取水，年可供水量為5.23億m³。第三個水源是正在建設中的深圳市東部引水工程，該水源是由位于惠陽境內的東江河道取水，經二級抽升由近50km管道和隧洞輸水至深圳市，再經48km的管道和隧洞分別轉輸給全市各鎮域和各水廠供水。一期建設年供水量3.5億m³。
　 地下水資源貧乏，部分村鎮和地方小企業用作補充水源，年可供量約0.65億m³。
　 目前當東部引水工程尚未投入使用時，全市主要水源仍以對港供水的東江水源和本地的水庫水源為主。 由于社會經濟的飛速發展，人口的增長，城市建設的不斷拓展，加之環保工作和污染治理方面的滯后，上述水源都不同程度地受到污 染，原水水質日趨惡化，尤以對港供水的輸水明渠，受污染更為明顯，據檢測進入九十年代中期，全市主要供水的調蓄水庫包括對深港供水的深圳水庫，水中總氮、總磷、氨氮、亞硝酸鹽氮、高錳酸指數、生化需氧量、石油類、揮發酚等的濃度都有不同程度的超標，水庫水有生物臭，錳含量常常超標，藻的含量由80年代的每升幾十萬個增高到的每升幾千萬個，水庫已經富營養化。在出廠已檢測的35項水質指標中，水中的臭、味、有機物偏高。氨、氮、亞硝酸鹽時有超標，Ames致突變呈陽性，具有生物不穩定性。
　　目前深圳市自來水廠均采用常規處理工藝，即原水經予加cL₂和PAC后，經混合，絮凝(大部分為網格、折板、孔口等反應)沉淀(以斜管和平流沉淀為主)，石英砂過濾(普通濾地、氣水反沖濾地為主)加CL₂消毒后出廠，該處理工藝主要是去除水中的懸浮物，細菌等有機和無機物，對水中溶解狀態的有機物以及致突變前體物并不具有較高的去除率，尤其是有機污染物，氨氯、臭味等去除率較低，這樣使 得處理工藝中耗藥量增加，Ames試驗結果不佳，特別是藻類含量高時，一方面易造成濾池堵塞，過濾周期縮短，沖洗水量增加，另一方面藻體及其代謝物。腐植酸、富里酸，是水處理氧化過程產生致突變物的前體物，將造成水的Ames試驗陽性強度增強，影響人體健康。
　　鑒于水庫水源水質的不斷惡化，飲用水水質標準的不斷提高，人們對水質的要求也逐年增強，顯然，一般常規處理工藝在處理受污染水庫水的局限性所帶來的影響，迫使人們不得不尋求如何提高或改善或強化常規處理工藝，以適應人們日益提高對供水水質的要求。
　　1998年我院受深圳市水務局的委托，會同深圳市自來水公司、清華大學和同濟大學等單位，對“深圳市微污染水庫水處理工藝集成技術研究”進行為期一年半的中型規模試驗工作，并取得一定成果，列為國家“九五”重點科技攻關計劃。
　　試驗研究的主要內容是研究水源水凈化單元技術——生物予處理、常規處理、活性炭過濾、消毒及其組合工藝，不同的生物予處理單元技術對水源水中有機物、氨氮、藻類等去除效果，按88項水質指標，考察組合工藝，實現工藝的優化組合。
　　試驗工藝流程分為八個：
　　常規處理工藝(流程1)

　　　
　　
　　生物預處理+常規+O₃——BAC深度處理工藝（流程Ⅶ）
　　
　　強化常規工藝（流程Ⅷ）
　

　　流程Ⅰ—Ⅲ的生物預處理由三種池形的生物預處理后續有關的水處理工藝單元，流程Ⅷ強化常規處理工藝主要采取在混合池前選擇性投加KMnO₄、PAC(粉末活性炭)以及降低水力負荷等強化措施。
　　中試水處理工藝流程按功能劃分為三部分：
　　第一部分：預處理部分，分生物預處理、臭氧預處理。生物預處 理有四種池形，預臭氧由臭氧接觸池、臭氧發生器等組成。
　　第二部分：常規處理工藝，由混合、孔室反應、斜管沉淀池和石 英砂濾池組成。
　　第三部分：深度處理工藝，該部分由二座并聯運行的填裝不同型 號粒狀活性炭的GAC濾池(O₃—BAC濾池)組成。
　　生物預處理工藝設計：生物預處理池分四種：生物接觸氧化池Ⅰ型、生物接觸氧化池Ⅱ型、生物陶粒濾池（簡稱Ⅲ），生物接觸氧化池Ⅳ型，各池的主要設計參數詳見附表。

生物預處理池主要設計參數 序號

池型

項目 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型 1 設計處理水量（m³/h) 5.0 3.0 3.0 0.98 2 水力負荷（m³/m³/h） 1.0 1.0 - 1.0 3 空床濾速（m/h) - - 3.96 - 4 氣水比 1:1 1:1 1:1 1:1 5 平面尺寸（m） 2-0.80×0.8 3-0.48×0.48 0.87×0.87 2-0.4×0.4 6 總高度（m) 4.8 5.75 4.40 4.19 7 水深（m） 4.55 5.40 4.10 3.70 8 填料 YDT彈性波紋立體填料 YDT彈性波紋立體填料 陶粒 網狀立體填料 9 填料高度及根數 4.0m56根 5.0m,30根 2.0m 2.95m 10 中心導流筒（mm） - Φ100 - - 11 曝氣方式 KBB-215微孔曝氣器共2個，后改為4個KBB-150 DN15穿孔管曝氣孔徑Φ4，后改為Φ2 DN15穿孔管曝氣，氣孔Φ1 DN15穿孔管曝氣，孔徑Φ2 12 曝氣器位置 距水面4.35m 距水面4.4m，置于中心導游筒內 距水面3.65m,位于承托層中間 距水面3.5m 13 反沖洗方式 距填料底部10cm設DN15穿孔管，氣沖 DN25反沖洗穿孔管于填料下部 氣水反沖洗，長柄濾頭布水布氣 - 14 排泥方式 DN80穿孔管排泥，孔徑Φ25 DN50穿孔管排泥，孔徑Φ10 - 斗底排泥

　　本試驗主要是針對深圳市現行使用的幾個大中型水庫存水為原水，這些水庫存均不同程度地呈微污染狀態，主要是氨氮、亞硝酸鹽較高，溶解氧低，并均存在錳、藻、生物臭等污染，按GB3838-88《地面水環境質量標準》評價，水源水為Ⅲ——Ⅳ類水體，個別項目超過Ⅳ類標準。水庫存呈富營養狀態。
　　通過多種工藝流程的研究，我們得到的結論意見是：
　　四種生物預處理池在設計負荷條件下，對各主要污染物和去除效果均較好，其綜合效果是：
　　氨氮74.3—91.1％(原水濃度大于0.5mg/l)
　　 　　　 44.9—59.3％(原水濃度小于0.5mg/l)
　　藻類72.3—90.1％
　　TON42.7—53.8％
　　濁度41.8—57.8％
　　四種生物預處理效果均較好，能夠滿足工藝要求的去除率，技術上是可行的，一定條件下均是適用的。
　　選擇受污染水源水處理工藝時應首先明確水源污染的性質，解決 的主要水質問題，經技術和經濟兩個方面比較后確定。
　　對主要是水中有異味，并且一年中發生時間較短(季節性)的水源宜投加粉末活性炭的方法，提高對臭閾值，色度以及有機物的去除效果，改善出廠水水質。
　　一般含藻量高、氨氮、亞硝酸鹽、錳、臭閾值以及有機物濃度較高的水源，宜采用生物預處理十常規處理工藝流程，為進一步提高出 廠水水質，可后接GAC深度處理，全面提高飲用水水質，降低Ames 致突變活性。
　　當原水水質中藻類含量不太高，經濟條件許可時，可采用常規處理+O₃+BAC深度處理工藝，但臭氧投加宜采用兩點投加，以保證常規處理工藝的正常運行。
　　試驗結果表明各試驗工藝流程的出水水質達標率均滿足《供水規劃》中一類水司的水質達標率，考慮Ames致突變試驗結果，生物預處理+常規+O₃+BAC深度處理工藝出水水質最好，生物預處理+常規+GAC深度處理工藝與常規+0₃+BAC深度處理工藝的出水水質差別不大。
　　從投資和經營成本估算結果看，生物預處理十常規處理最具競爭力，條件適宜時首先采用。與常規處理工藝比較，其工程投資和經營成本分別增加10.2％和5％，生物預處理+常規+GAC深度處理工藝的工程投資和經營成本分別增加25.7％和8.2％；常規+O₃—BAC深度處理工藝則分別增加25.2％和16.7％。
　　根據取得的試驗成果和對目前深圳市現有水廠處理工藝存在的問題，結合源水水質的現狀和今后變化的推測，深圳市水務局和自來水集團公司會同我院對現有幾座主要凈水廠的常規處理工藝進行改造和完善，以適應日益提高的對供水水質合格率指標的要求，同時也 適應日趨惡化的原水水質。
　　介紹二個實例：
　　東湖水廠：該廠始建于1981年，經三次擴建和改造，現有生產規模30.0萬m³／d，水源取自對港供水系統的深圳水庫，廠內設有新老二個系統，老系統規模6.0萬m³／d，凈水工藝采用隔板回流反應，斜管沉淀池和移動罩濾池進入清水池，再經加氯消毒后出廠，新系統規模24.0萬m³／d，采用微絮凝直接過濾，投藥均采用堿式氯化鋁，并輔助投加少量石灰。
　　近幾年由于深圳水庫原水水質不斷惡化，有機污染和藻類不斷增加，(氨氮0.19—2.32mg／l以上，藻類高達7.6×10⁶)，微絮凝直接過濾無法適應，濾池堵塞，過濾周期縮短，高藻期間每24小時要沖洗4—6次。出廠水水質無法保證，超標現象時有發生。
　　針對原水水質的變化和水廠現有工藝條件及廠內用地狀況，我們進行了多方案組合工藝流程的比選。此時，對港供水系統為提高對香 港供水水質的要求，已擬定在深圳水庫源水入口處增建生物接觸硝化 工程，即生物預處理池，規模為400萬m³／d，為國內第一，該工程的修建，在一定程度上改善了原水水質，為此東湖水廠改造方案中取消了生物預處理工藝，而選擇了預O3方案。

　　采用預O₃方案目的在于以O₃的強氧化作用、降解原水中的藻和 氨氮量，它可以使水體中的大分子有機物氧化成小分子有機物，通過氧化作用，使水體中的部分溶解性有機碳(DOC)轉化成可生化性的 溶解性有機碳，增強了有機物的可生物降解性，從而有利于提高常規處理工藝的凈化效率。同時克服了以往預加氯產生的致突變物造成的 優患。
　　其次我們對常規處理進行完善和強化，在凈水工藝中增加予O₃ 的同時，增建網格反應，絮凝斜管沉淀池，增建部分氣水反沖濾池，改造原有的微絮凝直接過濾為氣水反沖濾池，增建石灰投加和粉末活 性碳投加系統，我們根據現有水廠的用地條件，拆除原有的6.0萬m³／d，處理構筑物，用來新建反應沉淀池，并將沉淀池與清水池疊合，這樣既增加了14000m³清水池容積，還使原有30萬m³／d的氣水反沖濾池，擴大為35.0萬m³／d，增建了13萬m³／d的氣水反沖濾池，使全廠過濾面積的單位濾速降到8.0m／m².h。使全廠形成一個35.0萬m³／d處理規模的具有預O₃投加，反應、沉淀、過濾和15％調蓄容積的清水池以及具有投加石灰、粉末活性碳和其它助凝劑的完整常規工藝的凈水廠，經一年來的運行實踐證明，我們所選擇的工藝方案是正確的。目前東湖水廠的出廠水不僅擴大了規模，而且水質指標也大大 提高，完全達到國際通用的水質標準。生產運行和管理也日趨完善和正常，凈化工藝對原水水質變化的適應性也大大增強了。取得了良好的經濟效益、社會效益和環境效益。
　　例二：
　　梅林水廠：產生規模60.0萬m³／d，是目前深圳市規模最大、凈化工藝最完善、設備較先進、自動化管理程度較高的現代化水廠。
　　現有凈水工藝為細格柵——預氯——機械混合——折板反應——平流沉淀池——氣水反沖濾池——清水池——二級送水泵房，另建有回收水系統及相應污泥脫水干化系統。水源原水主要取自深圳水庫，部分時間可由 西瀝水庫和鐵崗水庫供給。其出廠水水質符合國家G85749—85“生活飲用水衛生標準”的35項水質指標。
　　進入九十年代以來,深圳水庫的源水水質日趨惡化，庫水呈富營養化，源水渾濁度、臭味、化學需氧量、氨氮、總磷、類型大腸菌群、藻類、五日生化需氧量、鐵和錳等時有超標，致使出廠水的水質中臭、味、有機物偏高，氨、氮、亞硝酸鹽時有超標Ames致突變呈陽性。
　　深圳梅林水廠供水范圍主要為福田中心區，是今后深圳市的政治、經濟和文化中心，也是對外活動的中心，優先提高該區飲用水水質與國際上先進國家飲用水質標準接軌，符合城市發展的需要，梅林水廠具有這種現實的可能。
　　我們綜合了當前原水水質的變化趨勢，結合深圳市城市發展規劃的目標和深圳市提高水質發展規劃綱要的構思，從提高城市基礎設施層次，提高城市環境素質和生活質量，全面實施加快城市現代化進程，經多方案、多層次的技術經濟比較，決定將梅林水廠現有常規處理工藝預以深化，以進一步全面提高出廠水水質，實現我國城市供水行業2000年技術進步發展規劃的目標。
　　工藝流程：
　　原常規處理工藝流程：

　　

　　增加深度處理后工藝流程：

　　

　　該項目已經市規劃國土局、市水務局正式批準立項，完成了初步設計，年內9月完成施工圖設計，爭取2002年底建立投產。