建國(guó)以來(lái)，我國(guó)給水事業(yè)無(wú)論在科學(xué)理論或生產(chǎn)工藝各方面都有了飛躍的發(fā)展與進(jìn)步，并取得豐碩的成果，這些成果有的已經(jīng)接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，有力地推動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但從總體看我國(guó)給水工藝與世界先進(jìn)技術(shù)相比還有一定距離。及時(shí)了解和總結(jié)我國(guó)給水工藝水平發(fā)展?fàn)顩r及與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，才能督促和鼓勵(lì)給水工作者奮起直追，盡快趕上國(guó)際水平。下面就我們所了解到的現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)與國(guó)外給水工藝存在的差距，作一粗淺的評(píng)價(jià)，與同行共同研討。

近年來(lái)，由于工業(yè)的日益發(fā)展，人類(lèi)生活水平不斷發(fā)展提高，以及活動(dòng)范圍的逐漸擴(kuò)大，各國(guó)的水體都出現(xiàn)了不同程度的污染。目前已知的有機(jī)化合物達(dá)400萬(wàn)種，人工合成有機(jī)物達(dá)4萬(wàn)之多�，F(xiàn)已能用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)從原水中檢測(cè)出來(lái)的已達(dá)2千2百余種。因此以飲用水中THM為代表的鹵代有機(jī)物的生物致突活性也日益為廣大給水技術(shù)人員所關(guān)注。

長(zhǎng)期以來(lái)，給水工藝仍然是混合、絮凝、沉淀、過(guò)濾和消毒幾個(gè)階段，宏觀上理論上尚無(wú)重大突破，然而在微觀上，凈化工藝確不斷地改進(jìn)，對(duì)給水處理的認(rèn)識(shí)也不斷地更新。理論的繼續(xù)深化，促進(jìn)了給水工藝水平的提高。傳統(tǒng)工藝、理論主要是建立在以粘土膠體微粒和致病細(xì)菌為主要工作對(duì)象的基礎(chǔ)上，隨著污染程度的日益加劇和污染源的逐漸增多，污染物品種的多樣化，為給水處理工作者帶來(lái)新的課題�，F(xiàn)在給水工程較以往的任何時(shí)候都更加注意原水的預(yù)處理工作和在傳統(tǒng)工藝后面的深度處理，這是當(dāng)前發(fā)展最快的方面，也是我國(guó)和國(guó)外給水工藝水平主要差距所在。

一、預(yù)處理

預(yù)處理是設(shè)置在傳統(tǒng)處理工藝之前的各種處理措施，包括格柵篩除原水中的漂浮雜物，預(yù)氯投加，調(diào)整原水的pH值，泥砂在預(yù)沉池中預(yù)沉以及投加粉末活性炭或生物過(guò)濾等各種工藝措施。我國(guó)的預(yù)處理工藝主要是格柵隔除漂浮物；預(yù)氯投加，即在長(zhǎng)距離輸水管的起始點(diǎn)小劑量加氯；或在預(yù)沉池前投氯，以保證充分的消毒效果。粉末活性炭的投加多為季節(jié)性，當(dāng)水質(zhì)嚴(yán)重污染時(shí)，為了去除臭味和有機(jī)物而采用的臨時(shí)性措施。由于我國(guó)生活水準(zhǔn)所限，粉末活性炭投加對(duì)制水成本影響較大，故采用不多。如哈爾濱市自來(lái)水公司僅在松花江污染嚴(yán)重時(shí)，季節(jié)性投加。從投加粉末活性炭的效果看還是令人滿(mǎn)意的。我國(guó)當(dāng)前在預(yù)處理方面與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的主要差距在于原水調(diào)質(zhì)和去除水中污染的有機(jī)物。

從西方發(fā)達(dá)國(guó)家情況看，原水的調(diào)質(zhì)已是普通采用的水處理手段。如日本東京朝霞水廠取用利根川河水，年平均pH值為7.1，最高為7.3，最低為6.8，當(dāng)選用聚合氯化鋁作混凝劑時(shí)，其最佳混凝pH值在7～8之間；為了提高藥效，使用氫氧化鈉做調(diào)質(zhì)劑調(diào)整pH值，其投加量在1.7～3.0毫克／升之內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)原水堿度不足而影響混凝劑藥效時(shí)，必須投加堿來(lái)提高堿度，常用的堿劑有消石灰和碳酸鈉，日本水道協(xié)會(huì)還制訂了相應(yīng)的計(jì)算公式W=[(A2+K·R)-A1]·F，（其中W——堿劑投加量；A1——原水堿度；A2——凈水中剩余堿度；K——投加1毫克／升混凝劑藥劑的堿度下降量；R——混凝劑投加量；F——提高`1毫克／升堿度所需投加堿劑的量）。日本札幌市白川水廠年平均投加消石灰3.8毫克／升；大阪市柴烏水廠消石灰最高投加量為47毫克／升。類(lèi)似日本的調(diào)質(zhì)方法和設(shè)備，在發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀鯇儆诒貍�。原水調(diào)質(zhì)不存在技術(shù)問(wèn)題，關(guān)鍵在于對(duì)調(diào)質(zhì)必要性的認(rèn)識(shí)。

對(duì)水中污染的有機(jī)物質(zhì)的控制和去除是給水工程技術(shù)面臨的重要課題。有機(jī)污染的根本控制在于搞好水體保護(hù)，不被有機(jī)物污染。那是環(huán)保工作者的任務(wù)。作為給水工程的技術(shù)人員的任務(wù)是將THM的影響降到最低程度，當(dāng)前國(guó)際上采用的工作有兩種，一種是改變消毒方式，在水處理過(guò)程中避免使用氯氣。當(dāng)經(jīng)過(guò)常規(guī)處理使有機(jī)物降到安全界線以下后再加入少量氯以控制管網(wǎng)中細(xì)菌的復(fù)蘇。另一種辦法則是在預(yù)處理中將有機(jī)物去除，使常規(guī)水處理中草藥Ａmes實(shí)驗(yàn)保持陰性，達(dá)到飲用安全目的。預(yù)處理去除有機(jī)物多采用預(yù)曝氣和生物化學(xué)方法，即利用水中微生物的新陳代謝去除有機(jī)物、嗅味、氨氮。預(yù)曝氣處理工藝由于水停留較短，所以去除率稍差，而生物濾池一般負(fù)荷較低，占用的面積較大，運(yùn)行管理復(fù)雜，也不普及，現(xiàn)在日本研制生物過(guò)濾方面取得突破性進(jìn)展，并已應(yīng)用到生產(chǎn)中去。

       日本大津市膳所水廠90年10月開(kāi)始建始生物接觸濾池，過(guò)濾介質(zhì)采用數(shù)毫米孔徑的多孔陶瓷質(zhì)濾料，厚度1.5米。其原理是通過(guò)附著在濾料上的微生物膜，過(guò)濾原水中的污染物，并進(jìn)行生物分解、凈化原水，和其它生物化學(xué)處理方法相比，由于單位體積生物量增多而提高了凈水效率，2-MIB的去除率達(dá)70%以上，氨氮去除率夏季為85%，冬季為60%。該濾池濾速為6.97米／小時(shí)，共8個(gè)池子，單位面積37米2，日處理水量49500米3。具有慢濾池的過(guò)濾機(jī)理和快濾池的生產(chǎn)效率。

       由于濾料表面有合適的凹凸面，生物附著性良好，使用空氣和水反沖洗時(shí)生物膜也不剝離。該濾池有4個(gè)方面的特點(diǎn)。(1)屬生物自然凈化方式，單位體積生物量多，能有效縮短處理水停留時(shí)間，設(shè)備規(guī)模小，是蜂窩式體積的1/5；(2)運(yùn)行時(shí)不需要曝氣和循環(huán)流，因此消耗電力少，運(yùn)行成本低；(3)每周沖洗二、三次即可，易于維護(hù)管理；(4)因臭味去除率高，可以得到較好的水質(zhì)。由于該濾池是生產(chǎn)性構(gòu)筑物，所以在應(yīng)用上處于國(guó)際先進(jìn)水平。　

二、常規(guī)處理

(1)混合技術(shù)：理論上早已闡明混合是絮凝的基礎(chǔ)，要求快速劇烈的混合，以促進(jìn)混凝藥劑擴(kuò)散速度和壓縮水中膠體的雙電層，使膠體脫穩(wěn)。但在實(shí)際工作中對(duì)混合長(zhǎng)期未給予應(yīng)有的重視。80年代中后期加強(qiáng)混合才成為給水界最強(qiáng)調(diào)的觀點(diǎn)，因而也陸續(xù)出現(xiàn)了多種混合設(shè)備。有水力隔板混合、水泵混合、機(jī)械混合、混合池、槽等以及近幾年應(yīng)用于給水行業(yè)上的靜態(tài)混合器。從混合設(shè)備形式上看，我國(guó)現(xiàn)有水平不遜于國(guó)外先進(jìn)國(guó)家。由于混合設(shè)備對(duì)水力條件、輸入能量、混合方式要求比較嚴(yán)格、設(shè)備、構(gòu)造上的差異往往造成混合效果相差較大，單純從理論計(jì)算上進(jìn)行混合設(shè)計(jì)，往往和預(yù)先設(shè)想結(jié)果有較大偏差，因而影響混合效果。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家對(duì)混合設(shè)備都作嚴(yán)格的測(cè)試，以期取得最佳混合效果。例如美國(guó)混合設(shè)備的生產(chǎn)廠家對(duì)使用單位所需求的機(jī)械混合設(shè)備全部按1:1的比例，使用不同顏色的塑料珠進(jìn)行混合測(cè)試，取得最佳使用效果后方進(jìn)入施工。而我國(guó)對(duì)混合的測(cè)試手段和測(cè)試設(shè)備不足，直接影響混合器效果。美國(guó)這種作法是我國(guó)應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)和效仿的，也是我們與先進(jìn)國(guó)家的差距所在。

(2)絮凝反應(yīng)：我們的反應(yīng)設(shè)備總體上和國(guó)外水平差距不大，傳統(tǒng)上的絮凝反應(yīng)多采隔板反應(yīng)，是建立在“近壁紊流”理論基礎(chǔ)上的。隨著給水理論的深入研究和發(fā)展，從能量耗散的角度出發(fā)提出“自由紊流”的微旋渦理論，我國(guó)在此理論之上研制出多種設(shè)備反應(yīng)亦投入生產(chǎn)運(yùn)行。但我國(guó)機(jī)械反應(yīng)多為垂直軸機(jī)械反應(yīng)，國(guó)外平流沉淀池多為水平軸機(jī)械反應(yīng)，并采用液力無(wú)級(jí)變速式電機(jī)調(diào)頻無(wú)級(jí)變速。我國(guó)在前一段時(shí)間對(duì)縮短反應(yīng)時(shí)間很感興趣，所設(shè)計(jì)的反應(yīng)池停留時(shí)間有的短達(dá)7分鐘，認(rèn)為這樣可以減少占地節(jié)約投資。現(xiàn)在隨著實(shí)踐和對(duì)高效反應(yīng)的認(rèn)識(shí)加深，又開(kāi)始傾向延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，這與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的認(rèn)識(shí)趨于一致。
 
        (3)沉淀池：平流沉淀池是給水行業(yè)最古老的一種池型，大型水廠應(yīng)用較多，我國(guó)與國(guó)外技術(shù)水平相差無(wú)幾，所不同的是，國(guó)外停留的時(shí)間較長(zhǎng)，一般為2～4小時(shí)，我國(guó)停留時(shí)間多為1～2小時(shí)。選擇較長(zhǎng)的停留時(shí)間可以節(jié)約藥劑，提高沉淀后的水質(zhì)，并有足夠的調(diào)節(jié)余地，抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。停留時(shí)間短可以節(jié)省基建投資，減少占地面積。具體設(shè)計(jì)停留時(shí)間多長(zhǎng)為好，這需要根據(jù)國(guó)家發(fā)達(dá)程度、沉淀后水質(zhì)指標(biāo)要求，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定，根據(jù)我國(guó)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)情，采用1.5～2.0小時(shí)停留時(shí)間為好。

斜管沉淀池是繼平流沉淀池之后于60年代末、70年代初發(fā)展起來(lái)的一種建立在“淺池理論”上的沉淀設(shè)施，具有占地面積少、沉淀效率高的特點(diǎn)，在我國(guó)經(jīng)過(guò)近20年的應(yīng)用和發(fā)展，使沉淀技術(shù)日臻完善，也積累了許多設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，是一種成熟工藝。近年來(lái)在斜管管形上出現(xiàn)了多種形式，有“山形”斜管、“近菱形”斜管、旋轉(zhuǎn)30°放置的正六邊形斜管，規(guī)格上有Φ25～Φ70等多種規(guī)格的斜管，材質(zhì)有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、乙丙共聚等多種材料。并且在加工制作上有多項(xiàng)改進(jìn)。

      從工藝角度看我們并不落后。主要差距表現(xiàn)在設(shè)計(jì)參數(shù)選用偏高和監(jiān)測(cè)控制能力較差。斜管上升流速我國(guó)多選用2.5毫米／秒～3.0毫米／秒，國(guó)外多選用2.0毫米／秒以下。另外，由于水在斜管沉淀池內(nèi)停留時(shí)間較短，一般約20分鐘至30分鐘，在斜管內(nèi)停留時(shí)間僅5～6分鐘，由于停留時(shí)間短，使斜管沉淀池運(yùn)行管理要求提高，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家自動(dòng)化程度高，在控制上不成問(wèn)題，既使如此，有些國(guó)家仍在規(guī)范中明確規(guī)定斜管沉淀池必須設(shè)置完備的檢測(cè)和控制系統(tǒng)，如日本。我國(guó)的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)水平較低，儀器設(shè)備不過(guò)關(guān)，多為人工檢查調(diào)試，給斜管沉淀池穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)困難。加強(qiáng)斜管沉淀池的監(jiān)測(cè)和控制是我們面臨的一項(xiàng)任務(wù)。

(4)澄清池：澄清池在我國(guó)使用普通程度僅次于平流沉淀池和斜管沉淀池。懸浮澄清和水力循環(huán)澄清池是早期修建�，F(xiàn)在為了提高效率，大多都進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)。我國(guó)現(xiàn)在建造的澄清池多為機(jī)械加速澄清池，用于中小水廠的一級(jí)處理，但有些大型水廠也選用此種池型，如北京新投入運(yùn)行的水源九廠（規(guī)模為50萬(wàn)米3／日）即為該種池型。也有的新建水廠選用脈沖澄清池，如南京市新投入運(yùn)行的上元門(mén)水廠（規(guī)模為10萬(wàn)米3／日），由此可見(jiàn)，澄清池在我國(guó)還是有發(fā)展前途的。

        國(guó)外先進(jìn)國(guó)家仍在研制新型澄清池，以進(jìn)一步擴(kuò)大澄清池的適用范圍和得到高質(zhì)量的濾前水。法國(guó)德克雷蒙公司(Degre’ment)最新研制出的“登薩代”(Densadeg)澄清池，可以認(rèn)為是新型澄清池的代表。該種類(lèi)型澄清池于1988年11月15日在法國(guó)巴黎莫桑水廠(morsang)第三條生產(chǎn)線上投入生產(chǎn)運(yùn)行，日處理水量7.5萬(wàn)米3。Densadeg澄清池是將反應(yīng)、板狀增稠、澄清綜合為一體的水處理的構(gòu)筑物，同時(shí)配以外部污泥回流和外部投藥混合組成的一個(gè)完整凈水系統(tǒng)。該澄清池上升流速達(dá)6.4毫米／秒，（一般機(jī)械加速澄清池上升流速為0.7～1.1毫米／秒）出水濁度低于1ntu，具有良好的澄清效果。

        這種澄清池從構(gòu)造功能上可以分為三部分。第一部分為三個(gè)同心室，將加藥混合后的原水和增稠回流的絮體活性污泥混合反應(yīng)，形成絮凝質(zhì)量好、密度高、分離性能好的固液兩相體系。第二部分為預(yù)沉降部分，在這里泥水固液兩相流發(fā)生快速分離。上部的初沉降水進(jìn)入斜管澄清區(qū)，下部的泥漿經(jīng)沉淀、增稠后被連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的刮泥機(jī)刮入積泥槽后部分回流，剩余部分排入污泥處理系統(tǒng)。第三部分為斜板澄清區(qū)，預(yù)沉降后的水在這里進(jìn)一步去除殘留絮體，從而獲得高質(zhì)量的澄清水。該澄清池回流水量?jī)H為最大處理水量的1～4%（一般機(jī)械加速澄清池回流量為處理水量的3～4倍），較大地節(jié)約了用于回流水量的動(dòng)力消耗。

         該種澄清池彌補(bǔ)了各種傳統(tǒng)澄清池的不足，具有如下特點(diǎn)：①板狀澄清區(qū)有較高的上升流速(5.5～10.1毫米／秒)；②能產(chǎn)生特別濃的回流污泥(20～　500克／升)使回流污泥量極大減少，并可以使污泥處理系統(tǒng)省略污泥濃縮池；③可生產(chǎn)高質(zhì)量的水（濁度低于1ntu）；④和通常用的澄清池相比，藥劑費(fèi)用節(jié)約10～30%；⑤運(yùn)行可靠，能耐受流量和水質(zhì)變化的沖擊；⑥能用于多種水處理工藝，如飲用水凈化、水軟化、城市污水處理。由于Densadeg澄清池具有以往澄清池所不具備的優(yōu)勢(shì)，目前已在法國(guó)、德國(guó)推廣應(yīng)用。相信不久的將來(lái)也將引入我國(guó)，縮小我國(guó)在澄清池方面與先進(jìn)國(guó)家的差距。

(5)氣浮法：氣浮處理工藝是凈水一級(jí)處理的另一種形式。氣浮法是一個(gè)古老的處理工藝。最早的氣浮專(zhuān)利產(chǎn)生于1864年，以后的應(yīng)用一直集中于冶金選礦。直到60年代美國(guó)開(kāi)始使用溶解空氣氣浮處理污水。我國(guó)于60年代末建起了第一批氣浮池用于處理含油污水。1975年英國(guó)在美國(guó)給水協(xié)會(huì)第95屆年會(huì)上報(bào)道了小規(guī)模氣浮除藻實(shí)驗(yàn)。79年10月英國(guó)在白霧橋水廠建成英國(guó)第一座溶氣氣浮池作為給水的處理設(shè)施；我國(guó)也于79年4月建起了溶氣氣浮池。所以從工藝發(fā)展來(lái)看，我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家?guī)缀跏峭竭M(jìn)行的。近年我國(guó)的成都市建起了處理規(guī)模達(dá)20萬(wàn)米3／日的大型氣浮池。

        從給水工藝上看溶氣氣浮是一種很有發(fā)展前途的處理工藝。它有許多優(yōu)點(diǎn)：①在池中停留時(shí)間短，一般為15～30分鐘，因而處理效率較高；②能有效地處理低溫低濁水；③能較好地解決除藻問(wèn)題；④能對(duì)被有機(jī)物污染水體起曝氣作用；⑤氣浮法產(chǎn)生污泥含水率(90～95%)比沉淀池(95～99.8%)的低得多；⑥池子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。我國(guó)當(dāng)前在氣浮法處理工藝與先進(jìn)國(guó)家相比差距很小，也并非表現(xiàn)在處理工藝水平上，而是污泥的處置。國(guó)外有較完善的污泥處理手段和設(shè)備，對(duì)氣浮法產(chǎn)生的污泥處理不成問(wèn)題，而我國(guó)由于國(guó)情所致，給水廠的污泥處理還處于未起步階段，沉淀池產(chǎn)生的污泥一般多重新排入水體，而氣浮法產(chǎn)生的污泥則不能排入水體，必須進(jìn)行處理。當(dāng)前氣浮產(chǎn)生的污泥苦于找不到適于我國(guó)國(guó)情的費(fèi)用低廉的污泥處理工藝和設(shè)備，而使其普及帶來(lái)困難。

(6)過(guò)濾：過(guò)濾在水處理上一般稱(chēng)為二級(jí)處理，通常是設(shè)于沉淀、澄清、氣浮等一級(jí)設(shè)備之后，用來(lái)進(jìn)一步降低水中濁度。最早的過(guò)濾是使用慢濾池。這是利用生物膜過(guò)濾工藝。慢濾池出水水質(zhì)高，但生產(chǎn)效率低。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外過(guò)濾過(guò)程多使用快濾池以提高生產(chǎn)效率�？鞛V池的過(guò)濾機(jī)理是接觸絮凝。快濾池發(fā)展歷史已百余年，創(chuàng)造出多種池型，有四閥濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、無(wú)閥濾池、壓濾罐等。大型水廠多使用四閥濾池及其改型的雙閥濾池。從濾料上看，使用單層砂濾料和砂、煤雙層濾料的較多，三層濾料及三層以上濾料應(yīng)用較少。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的過(guò)濾設(shè)備與我國(guó)相比在三個(gè)方面有較大改進(jìn)：①濾料品種、級(jí)配的改進(jìn)；②輔助沖洗的普遍應(yīng)用；③自用水的降低。濾料品種和級(jí)配的改進(jìn)方面，我國(guó)使用的砂濾料，粒徑一般在0.45～1.1毫米，不均勻系數(shù)K80一般選在1.6～2.0，無(wú)煙煤濾料一般作為雙層濾池的輕質(zhì)濾料，粒徑多為1.0～2.0，不均勻系數(shù)K80多為2.0左右。國(guó)外正在逐步走向大粒徑、深厚度的均勻?yàn)V料，如1981年建成投產(chǎn)的法國(guó)圖盧茲市大衛(wèi)水廠的濾池采用的濾料為濾徑1.0～1.4毫米的石英砂濾料，厚度為1.1米。美國(guó)86年投產(chǎn)的被給水工程界譽(yù)為優(yōu)秀設(shè)計(jì)的洛杉磯水廠的濾池采用的濾料為直徑1.5～2.2毫米的無(wú)煙煤濾料，厚度高達(dá)1.83米。歐美許多新建的濾池都有向大粒徑、深厚度方向發(fā)展。我國(guó)近年來(lái)也有這種趨勢(shì)，但象洛杉磯水廠那樣大膽采用單層煤濾料尚未見(jiàn)到。

歐美國(guó)家普通使用輔助沖洗。有水表沖和氣沖兩種。水表沖有設(shè)一層的，也有在濾料層中再加設(shè)一層的。氣沖則有采用“豐”字形管布?xì)�，也有用長(zhǎng)柄濾頭布?xì)獾�。由于氣沖造成濾料間磨擦力加大，使濾池沖洗更干凈，故歐美國(guó)家采用氣沖更為普遍。我們水表沖早有應(yīng)用，氣沖也有使用，但不普遍。其原因是加輔助沖洗后使操作復(fù)雜，并有可能引起濾料流失。隨著自動(dòng)控制的發(fā)展，我國(guó)的輔助沖洗會(huì)逐步普及。

水廠的自用水主要是用于濾池沖洗，約占出廠凈水量的5～7%，節(jié)約自用水一直是給水工作者努力的目標(biāo)。對(duì)于可作飲用水源的水越來(lái)越少，節(jié)約沖洗水量的意義更顯得日益突出。我國(guó)的沖洗強(qiáng)度設(shè)計(jì)多采用完全膨脹型沖洗，即沖洗時(shí)整個(gè)濾層全部在上升水流作用下膨脹起來(lái)，呈流化狀態(tài)。強(qiáng)度為13～15升／米2·秒，使用水量很大。國(guó)外近年開(kāi)始搞大粒徑濾料的不膨脹沖洗。以節(jié)約沖洗水量，或采用不完全膨脹沖洗。

法國(guó)德克雷蒙水處理公司的專(zhuān)利——Aquazur　V型濾池是一種比較先進(jìn)的濾池設(shè)計(jì)。這種濾池使用單層砂濾料，粒徑通常在0.95～1.35毫米，允許擴(kuò)大到0.7～2.0毫米，K80不均勻系數(shù)在1.2～1.6之間。濾料層厚度在1.0～1.5米之間，沖洗時(shí)采用水沖洗、氣沖洗和表面掃洗相結(jié)合。濾池在沖洗時(shí)完全不膨脹，避免了由于水力篩分作用而使小粒徑濾料集中于上層，該濾池沖洗時(shí)，先進(jìn)行氣沖，強(qiáng)度為13.9～16.7升／米2·秒。水沖強(qiáng)度為3.6～4.2升／米2·秒。表面掃洗強(qiáng)度為1.4～2.2升／米2·秒。由于空氣加入使濾料相互摩擦，去除濾料表面粘附的絮體，然后在沖洗水的作用下被帶到濾料表面，濾料表面的掃洗將絮體掃入排水槽。然后停止氣沖，沖洗水繼續(xù)對(duì)濾料進(jìn)行漂洗，把殘留絮體進(jìn)一步帶出濾料表面，被掃洗水帶入排入槽。這是一種非常有效的沖洗，避免了濾床中結(jié)泥球。沖洗水僅為常規(guī)沖洗水量的1/4，大大節(jié)約了清潔水的使用量，表面沖洗所用的水為未經(jīng)過(guò)濾的濾前水，所以掃洗時(shí)不加重濾池負(fù)擔(dān)。沖洗水、掃洗水量之和也僅是常規(guī)沖洗水量的1/3，所以此種濾池是一種濾速較高、生產(chǎn)能力強(qiáng)、省水經(jīng)濟(jì)的濾池。在世界上也是比較先進(jìn)的。我國(guó)已有水廠引入該種濾池。如南京市上元門(mén)水廠10萬(wàn)噸擴(kuò)建工程即引入該池種。另外Mediazur　V型濾池與Aquazar　V型濾池相似，適用于輕質(zhì)濾料如活性炭、無(wú)煙煤或砂、煤雙層濾料。只不過(guò)是濾料厚度、沖洗順序作了調(diào)整。氣沖、水沖分別進(jìn)行。這里就不詳敘了�？傊珹quazur　V型濾池是國(guó)外具有代表性的先進(jìn)濾池中的一種，有許多可供我們借鑒、學(xué)習(xí)之處。

三、絮凝劑和絮凝控制技術(shù)

給水處理中，在絮凝藥劑投加控制和絮凝劑的使用方面，我國(guó)還處于一般水平。主要反應(yīng)在絮凝劑的品種少、質(zhì)量低。在國(guó)外，特別是作為原水調(diào)質(zhì)而采用的助凝劑較為普遍。我國(guó)這方面差距較大。在藥劑自動(dòng)投加方面，大部分水廠正處于起步階段。對(duì)于國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)控制工藝，我國(guó)已開(kāi)始致力于引進(jìn)和研究。

1、絮凝劑和助凝劑的使用情況

目前國(guó)內(nèi)外大部分凈水廠采用的絮凝劑仍鋁鹽和鐵鹽最為普遍。我公司主要使用鐵鹽絮凝劑，如三氯化鐵、硫酸亞鐵、氯化硫酸亞鐵。

近幾年來(lái)，國(guó)外正研制和開(kāi)發(fā)應(yīng)用新型高效絮凝劑方面進(jìn)展很快。引人注意的是兩類(lèi)絮凝劑。一類(lèi)是無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑；另一類(lèi)為有機(jī)高分子聚合物絮凝劑。

無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑有：堿式聚合氯化鋁(PAC)，聚合硫酸鋁(PAS)，聚合硫氯化鋁(PACS)以及聚合硫酸鐵(PFS)等。其中最有代表性的PAC和PAS具有對(duì)原水水質(zhì)變化適應(yīng)性廣，混凝凈化效果好，藥劑成本低等特點(diǎn)。日本在給水處理中使用PAC的普遍程度已超過(guò)了硫酸鋁。據(jù)有關(guān)資料介紹我國(guó)也有部分水廠應(yīng)用。

從八十年代開(kāi)始，各國(guó)對(duì)有機(jī)高分子絮凝劑的研究與應(yīng)用非常重視。目前應(yīng)用最多的是聚丙烯酰胺類(lèi)。一般根據(jù)其作用不同分為陰離子型、陽(yáng)離子型與非離子型。有機(jī)高分子絮凝劑具有用量少、絮體大、污泥少等優(yōu)點(diǎn)。因而發(fā)展迅速。但對(duì)其毒性，各國(guó)學(xué)者看法不一，在飲用水中使用需慎重。日本對(duì)之的應(yīng)用也只是在硫酸鋁處理效果不理想時(shí)作為輔助方法。英、美國(guó)家對(duì)高分子絮凝劑的使用做了最大用量的規(guī)定。美國(guó)對(duì)硫酸鋁和陽(yáng)離子聚合物的組合使用越來(lái)越廣泛，因?yàn)檫@不僅減少藥劑用量，降低泥量，而且還增加絮體的物理強(qiáng)度，這對(duì)高速過(guò)濾是必需的。陰離子型和非離子型聚合物也常用作助凝劑和助濾劑。有機(jī)高分子絮凝劑在我國(guó)的應(yīng)用目前僅限于高濁度水的局部地區(qū)。我國(guó)目前采用的主要助凝劑是無(wú)機(jī)活化硅酸，其作用是增加絮凝劑的骨架強(qiáng)度，改善絮體結(jié)構(gòu)。尤其是對(duì)低溫低濁水的處理較為有效。我國(guó)使用該種助凝劑已有四十多年的歷史和經(jīng)驗(yàn)。其次是氯作為助凝劑，其作用是采用預(yù)氯化法破壞起干擾混凝作用的有機(jī)物，改善混凝效果。同時(shí)用氯將硫酸亞鐵氧化為高價(jià)鐵，提高混凝劑的凈化效果。但對(duì)受污染的原水，易生成以三鹵甲烷為代表的鹵代有機(jī)化合物。該類(lèi)物質(zhì)具有致突變活性，因此有待于深入分析和研究。

2、絮凝劑的控制投加

絮凝控制技術(shù)是凈化處理的重要環(huán)節(jié)，因此如果控制不好，既不能達(dá)到預(yù)定的水質(zhì)要求，又導(dǎo)致藥劑的浪費(fèi)。我們目前大部分凈化水廠仍沿用化驗(yàn)室燒杯攪拌試驗(yàn)確定投加率與經(jīng)驗(yàn)投加相結(jié)合的方式，人工操作投加。該方法的缺點(diǎn)是不能滿(mǎn)足連續(xù)運(yùn)行的需要，也就不能隨水質(zhì)水量的變化而及時(shí)調(diào)整投加量。同時(shí)由于在化驗(yàn)室內(nèi)做燒杯攪拌試驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)中的水力條件差距較大，因此提供的投加率僅能作為實(shí)際投加的參考值，不僅不準(zhǔn)確，還帶來(lái)檢驗(yàn)投加效果的滯后性。為了解決這些問(wèn)題，近幾年來(lái)我國(guó)有的水司研究應(yīng)用模擬濾池法控制混凝藥劑的投加，結(jié)果表明可達(dá)到自動(dòng)控制投加，及時(shí)調(diào)整藥劑之目的，可節(jié)約藥劑10～20%。但由于模擬水力條件和生產(chǎn)實(shí)際的差距，必須及時(shí)修正相關(guān)關(guān)系，否則將影響投加準(zhǔn)確性。當(dāng)前國(guó)外貸款項(xiàng)目基本采用該種方法，國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚不廣泛。

在藥劑自動(dòng)投加控制方面國(guó)內(nèi)還先后研究與應(yīng)用過(guò)建立前饋數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制投加�；究刂茀�(shù)有原水濁度、水溫、PH值或堿度、氨氮、耗氯量、水量等6項(xiàng)。基本達(dá)到根據(jù)原水水量及水質(zhì)變化及時(shí)準(zhǔn)確改變投加量。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出建立前饋與后饋數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)。該方法是在前饋數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，又根據(jù)沉淀池出水與濾池出水濁度建立后饋控制的數(shù)學(xué)模型。這是國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的優(yōu)化自動(dòng)控制方法。上述建立數(shù)學(xué)模擬法的關(guān)鍵是要建立實(shí)用可靠的數(shù)學(xué)模型和采用多種準(zhǔn)確可靠的連續(xù)傳感器與投加設(shè)備。由于國(guó)內(nèi)連續(xù)檢測(cè)儀表與投加設(shè)備質(zhì)量不過(guò)關(guān)以及在建立數(shù)學(xué)模型方面所需原始資料準(zhǔn)確程度的差異和內(nèi)容的短缺，使該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施比較困難，不能得到廣泛的應(yīng)用。

目前國(guó)外投藥控制發(fā)展趨勢(shì)已由多參數(shù)控制向單因子控制方向發(fā)展，因?yàn)閱我蜃涌刂撇灰蠼⑤^復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，連續(xù)檢測(cè)傳感器單一，管理維護(hù)方便。近幾年來(lái)這一技術(shù)發(fā)展很快，出現(xiàn)了流動(dòng)電流投藥控制系統(tǒng)和絮凝控制在線檢測(cè)儀（也稱(chēng)Eloo-nate連續(xù)探測(cè)器）。

流動(dòng)電流(SCD)投藥控制系統(tǒng)是國(guó)際上八十年代開(kāi)始應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)，它是傳統(tǒng)技術(shù)上的一個(gè)發(fā)展，是混凝投藥控制技術(shù)的重大突破。該技術(shù)是依據(jù)混凝理論而產(chǎn)生的�；炷碚撜J(rèn)為向原水中投加絮凝劑，使水中膠體雜質(zhì)脫穩(wěn)，調(diào)節(jié)混凝劑的投加量改變膠體的脫穩(wěn)程度，使之利于后續(xù)沉淀。而描述膠體脫穩(wěn)程度的重要指標(biāo)是ζ電位，以ζ電位為因子控制混凝劑則成為一種根本性的控制方法。而投藥后水體剩余絮凝顆粒的流動(dòng)電流與ζ電位呈線性相關(guān)，因此測(cè)其流動(dòng)電流能克服測(cè)ζ電位的困難，并能反映水體中膠體的脫穩(wěn)程度。此項(xiàng)技術(shù)是由美國(guó)的Gerdes于1966年發(fā)明的，并開(kāi)始了對(duì)流動(dòng)電流控制混凝投藥的研究。直至1982年在美國(guó)將超聲波技術(shù)應(yīng)用于流動(dòng)電流檢測(cè)器，成功地解決了傳感器表面的清洗和微粒“膜”及時(shí)更換問(wèn)題，使該技術(shù)趨于完善與實(shí)用化。目前美國(guó)、英國(guó)已有數(shù)百家水廠應(yīng)用流動(dòng)電流技術(shù)控制混凝收到良好效果。

      從美國(guó)對(duì)該技術(shù)的一項(xiàng)調(diào)查表明，原水濁度在10～5000ntu變化，水量變化范圍最低為10%，最高達(dá)100%時(shí)應(yīng)用該技術(shù)收到良好的混凝效果，平均節(jié)約藥劑15～30%，證明該技術(shù)是成功的。流動(dòng)電流(SCD)探測(cè)器的使用方法是按生產(chǎn)要求的沉淀水濁度確定一個(gè)流動(dòng)電流值。稱(chēng)為控制系統(tǒng)給定值，計(jì)算機(jī)控制中心將流動(dòng)電流的實(shí)測(cè)值與給定值比較，據(jù)此調(diào)整投藥裝置的運(yùn)行工況，從而改變混凝劑的投量，最終取得具有理想沉后濁度的水。但該儀器在取樣系統(tǒng)的可靠性上存在較多的問(wèn)題。主要是由于取樣管堵塞造成的，此外需要定期檢查與調(diào)整SCD控制給定值，使之始終處于最佳狀態(tài)。其次該方法對(duì)于采用有機(jī)陰離子高分子絮凝劑時(shí)是不適用的。

流動(dòng)電流給定值抓住了影響混凝的主要因素，其它水質(zhì)、水量、藥劑、效能等因素的變化都可體現(xiàn)流動(dòng)電流單一因子的變化上，從而實(shí)現(xiàn)了混凝投藥的單因子自動(dòng)控制。該方法尤其對(duì)舊水廠的改造更具有實(shí)用價(jià)值，它不僅解決了水廠投藥自動(dòng)控制問(wèn)題，而且對(duì)提高水廠的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益起到主要作用，同時(shí)將對(duì)水處理工藝技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化進(jìn)程起積極的推動(dòng)作用。目前我國(guó)已開(kāi)始研制該種儀器的工作。
最近英國(guó)水研究中心和倫敦大學(xué)研究人員聯(lián)合研制了一種新的絮凝控制在線檢測(cè)儀器(FIOC mate探測(cè)器)。該儀器根據(jù)水中流動(dòng)懸浮膠體產(chǎn)生的濁度波動(dòng)，極靈敏地顯示絮體形成狀態(tài)，可在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)條件下確定最佳投藥量。該方法認(rèn)為絮凝劑投入水中后在水解生成的氫氧化物沉速至最大時(shí)，投藥量為最佳。投藥后氫氧化物生成時(shí)，初始濁度會(huì)升高，但隨著絮凝體的形成濁度又下降，初始濁度為最大值時(shí)的投藥量可認(rèn)為是絮凝最佳投藥量，因此該儀器把光學(xué)方法和微訊息處理計(jì)結(jié)合使用，連續(xù)測(cè)定加藥后水中絮體的實(shí)際情況，同時(shí)直接調(diào)節(jié)混凝劑的投量和調(diào)整PH值，從而獲得最佳混凝效果。該儀器還特別適合于投藥閉路控制系統(tǒng)。根據(jù)檢測(cè)器輸出的信號(hào)，利用微機(jī)內(nèi)的優(yōu)選公式，逐步調(diào)整混凝劑投加量，直到最佳值為止。正確選擇混凝劑投加量和PH值將大幅度節(jié)省藥劑用量，幾個(gè)月內(nèi)即可償還投資費(fèi)用，同時(shí)對(duì)提高出水水質(zhì)，減少供水干管的污垢有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。預(yù)計(jì)該種儀器將有廣闊的應(yīng)用前景。

上述兩種單因子自動(dòng)控制絮凝檢測(cè)儀是國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)正起步研究，尚未有應(yīng)用實(shí)例。因此今后應(yīng)上述技術(shù)進(jìn)行積極的引進(jìn)和研究，根據(jù)我國(guó)國(guó)情和水質(zhì)因素，提出可靠的控制方法，以縮小我國(guó)在混凝控制方面與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。

四、消毒殺菌技術(shù)和水的深度處理

消毒殺菌技術(shù)已成為給水處理中不可缺少的處理手段之一。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，自80年代起，由于部分地區(qū)的地面水源水質(zhì)逐漸變差和飲用水水質(zhì)要求的提高，水廠的處理工藝在常規(guī)處理基礎(chǔ)上向深度處理的趨勢(shì)發(fā)展。

1、消毒殺菌技術(shù)

很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期以來(lái)，傳統(tǒng)的消毒殺菌劑主要是采用氯及其化合物。該方法操作技術(shù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、殺菌效果好。在國(guó)外至今仍為主要?dú)⒕椒ㄖ�，我�?guó)應(yīng)用更為普遍。使用氯氣消毒我國(guó)與國(guó)外的主要差距在于投加的控制手段上，目前一般采用容量分析比色法測(cè)量投氯后的余氯值，依據(jù)其余氯值采用浮子加氯機(jī)或真空加氯機(jī)調(diào)節(jié)投加量，靠人工操作。該方法不能提供準(zhǔn)確的投加量，只是靠經(jīng)驗(yàn)控制，檢驗(yàn)投加效果又具有滯后性。而國(guó)外則采用自動(dòng)余氯檢測(cè)儀檢測(cè)，根據(jù)余氯量反饋給自動(dòng)加氯機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)投加量。這套設(shè)施由于國(guó)內(nèi)的余氯檢測(cè)儀以及氯氨加注自動(dòng)化設(shè)施有待提高，目前尚不普及。

作為新的消毒劑二氧化氯和臭氧是具有發(fā)展前途的。

二氧化氯用于給水處理消毒，近年來(lái)受到廣泛的注意，主要是由于它不會(huì)與水中的腐殖質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生鹵代烴。一般二氧化氯在水中主要起氧化作用，而不是氯化作用，因此不容易產(chǎn)生潛在的致突變物——有機(jī)氯化合物。針對(duì)我國(guó)大多數(shù)水廠采用加氯消毒系統(tǒng)，改用二氧化氯在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上加以改造是簡(jiǎn)易可行的。但由于氣態(tài)二氧化氯在超過(guò)四個(gè)大氣壓的壓力時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，因而不易壓縮儲(chǔ)存，只能在使用現(xiàn)場(chǎng)制造，因此安全問(wèn)題應(yīng)引起注意。二氧化氯最普遍的使用方法是用它來(lái)代替預(yù)氯處理或（混凝沉淀）前加氯。即作為第一次消毒及氧化，濾后水中加氯，保持管網(wǎng)余氯可有效地降低三鹵甲烷的生成和保證殺菌效果。

臭氧消毒被認(rèn)為是在水處理過(guò)程中替代加氯的一種行之有效的消毒方法。因?yàn)槌粞跏紫仁蔷哂泻軓?qiáng)的殺菌力，其次是氧化分解有機(jī)物的速度快，使消毒后水的致突變性降為最低。經(jīng)臭氧消毒的水中病毒可在瞬間失去活性，細(xì)菌和病原菌也會(huì)被消滅，游動(dòng)的殼體幼蟲(chóng)在很短時(shí)間內(nèi)也會(huì)被徹底消除。因此國(guó)際上已普遍應(yīng)用，特別是法國(guó)普及率很高。近年來(lái)，臭氧還作為深度處理的方法在國(guó)外被采用。但是臭氧的發(fā)生和應(yīng)用是一個(gè)高能耗技術(shù)，目前國(guó)外每產(chǎn)生1公斤臭氧約需4000美元。而電耗高達(dá)22度電／每公斤臭氧。這使廣泛應(yīng)用受到限制，并且臭氧對(duì)細(xì)菌有顯著的后增長(zhǎng)效果。因此近來(lái)人們注意將臭氧與其它凈水技術(shù)結(jié)合使用。如臭氧一氯，臭氧—紫外線消毒。不僅能獲得滿(mǎn)意的殺菌效果，還能有效地去除飲用水中揮發(fā)性有機(jī)物。據(jù)有關(guān)資料介紹，通過(guò)臭氧與其它消毒劑比較研究后得出以下結(jié)論：從消毒效果后，臭氧?gt;二氧化氯>氯>氯胺。而從消毒后水的致突變性看則氯>氯胺>二氧化氯>臭氧。由此可顯示出采用臭氧消毒的優(yōu)點(diǎn)。

2、水的深度處理

水的深度處理主要在于去除原水中的微量有機(jī)污染物，國(guó)外采用深化處理較為普遍，我國(guó)在水的深化處理方面還處于起步階段，大部分老水廠均未采用深度處理，只是部分新水廠采用了活性炭吸附處理。

目前水的深度處理主要包括：活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧和活性炭聯(lián)用和生物活性炭。

由于活性炭具有良好的吸附和過(guò)濾性能，所以被廣泛用于水的深度處理。活性炭的品種除粉末狀和顆粒狀外，近幾年又發(fā)展了球狀活性炭，浸透型活性炭和高分子涂層活性炭等新的品種。粉末活性炭多用于預(yù)處理，粒狀、球狀等活性炭多用于生物活性炭濾池起深度處理作用�；钚蕴繉�(duì)水中的致癌物與致突變物及其含酚化合物均有良好的去除效果。但由于活性炭的再生問(wèn)題使制水成本大幅度增高，在我國(guó)的使用受到一定的限制。

除利用臭氧的增氯化能力與活性炭濾池聯(lián)用外，目前國(guó)外還致力于用臭氧與生物活性炭(O3·BAC)對(duì)水做深度凈化處理的研究。它是當(dāng)前去除水中有機(jī)物質(zhì)的較為有效的一種深度處理方法，在日本引起極大的重視。試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐表明，該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：①能去除水中溶解性有機(jī)物；②能降低TOC，COC及氨；③能降低進(jìn)水中三鹵甲烷母體；④對(duì)色度、鐵、錳酚都有去除效果；⑤能使Ames試驗(yàn)為陽(yáng)性的水成陰性。但由于該技術(shù)耗電量較大，使用尚不普及。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外還開(kāi)展了光化學(xué)氧化法去除水中優(yōu)先污染物的研究。1987年同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行了紫外線——臭氧(UV——O3)進(jìn)行深度處理的研究獲得令人滿(mǎn)意的效果，與此同時(shí)還進(jìn)行了采用低壓汞燈為光源，以二氧化鈦為催化劑的光催化氧化處理有機(jī)優(yōu)先污染物的試驗(yàn)，獲得良好的效果。但這些研究目前還未達(dá)到應(yīng)用于生產(chǎn)的階段。

我國(guó)在這方面的差距主要表現(xiàn)在采用深度處理的普及程度低。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深化，國(guó)力的增強(qiáng)，相信定會(huì)逐步縮小這一差距。

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