现代给水处理工艺理论

从我国给水事业的发展历程
展望未来给水处理工艺的发展
摘要：总结了中国给水50年来从创始、成熟到现代化发展的历程，高度评价了我国科技人员在建设我国给水事业中所作出的重大贡献，列举了各个阶段的学术成果和给水进展以及各个时期的代表性工程概要。

并展望了我国未来给水处理工艺的发展。

关键词：给水事业学术成果技术进展典型工程50年中国
前言：
回顾过去，我们自解放以来经历了艰苦奋斗和自力更生的50年历程。

在这半个世纪中，我们摸索前进、不断发展，建成了具有我国特色的给水技术体系和设备供应体系。

在这50年中，我国给水工作者努力奋进、配合和促进了我国的经济建设，为祖国的社会主义建设做出了贡献。

一、我国给水事业的发展历程
我国给水事业始于1879年，旅顺龙引泉供水。

1882年在上海建成了杨树浦水厂。

1949年全国建有72个自来水厂，日供水能力240万立方米，供水管道6600km。

至1997年，供水城市668个，日供水能力2.06亿立方米，供水管道21.6万km。

1. 50年代
50年代是我国近代给水建设的始创阶段。

解放后全国开始恢复经济，并实施第一个五年计划，进行我国基础工业建设。

当时我国集中了全国的给水工作者的力量，学习苏联的给水理论和经验，并在苏联专家的指导下，担负起配合我国工业经济建设的给水工程和必要的城市供水。

在这10年中，我们建设了几项具有相当规模和技术难度的工程：
（1）包头钢厂的黄河取水构筑物。

（2）兰州西固第一水厂的黄河引取水工程（我国最大最早的斗槽式引水和高浊度水处理工程）
（3）北京水源三厂的地下水源工程。

（4）东北大伙房水库取水工程（80万m3/d）
1958年苏联专家撤走，我国给水工作者解放思想，通过技术革新，开始全面学习各国给水经验，完成几个大型水厂的设计，这些水厂设计的完成为今后我国给水建设打下了基础。

在这10年中，完成了一些重点科研项目，如：
（1）针对原苏联KO-1型滤池进行了接触双层滤池的研究。

（2）针对水库、湖泊的除藻要求，我们学习英国技术，进行了微滤机除藻的研究。

（3）为提高水厂的絮凝效果，进行了悬浮反应和机械絮凝设备的研究。

在这10年中，除了工程设计和科研外，我们开始了给水假设体系的基础工作。

（1）开始了我国给水人才的培养教育。

（2）完成第一部给水设计规范（1957）。

（3）刊发了《给排水译丛》介绍苏联给水技术。

2. 60、70年代
这20年是我国给水工作者在建设和设计思想方面脱离苏联影响，吸取各国先进技术的阶段。

在这20年内我们奠定了我国的给水设计、设备制造、人才培养和业务建设等方面的建设体系，为以后全面发展我国城市给水打下了基础。

这20年由于我国自己培养的技术人才正是风华正茂时期，他们已具有大量的工作经验，同时又吸收了世界各国的先进理论。

为此在这一时期，我们在科学研究、技术理论、工程设计和建设实践方面取得了重大的成就。

主要有：（1）翻译了大量的国际著名给水专家的经典论文，使广大给水工作者丰富了设计思想，打开了眼界，奠定了当代给水工作者的理论基础。

（2）作为多层多格理论代表的斜板斜管沉淀技术，获得全国性的肯定。

（3）突破了常规滤池设计，引进了国外的虹吸滤池，并研制发展了具有我国特色的双阀滤池和移动罩滤池。

（4）逐步提出和解决了高浊度供水、低温低浊供水和初铁初锰的水处理理论和技术问题，为适应我国不同地区水源的水处理技术奠定了基础。

（5）完成了我国第一部《室外给水设计规范》（1973年版）的修编工作，摆脱了苏联影响，强调了自力更生，走中国自己的道路。

（6）编辑出版了各类构筑物、管配件等设计的标准图集。

在这20年中，我们进行了大量的给水实践，但由于受到文革的影响，工程不是很多，几个主要给水工程有：
（1）在杭州建成了我国第一个避咸蓄淡水库（200万立方米），解决了杭州市供水多年来受钱塘江咸潮困扰的问题。

这一方案的成功，为日后上海宝山钢厂长江引水和作为上海远期供水的崇明青草沙水库奠定了基础，同时也成为沿海地区充分利用淡水资源的重要措施。

（2）完成了金山石化总厂（20万m3/d）和泰山核电站（167万m3/d）大型海水取水工程，积累了再海湾取水构筑物的设计经验。

（3）兰州西固二期工程：规模为28.6万m3/d，以黄河为水源，采用上下游斗槽式预沉和改进的100m辐射式混凝沉淀池，提高了高浊度水处理效果，1984年获建设部优秀设计二等奖。

（4）武钢二号水源工程：长江取水，取水量400万m3/d。

泵房为2座直径37.4m 圆形沉井，泵房设5台湘江56-28型离心泵，采用高水位自流进水，节约了用池。

1978年建成，1982年获国家优秀设计一等奖。

（5）株洲市第三水厂：规模为70万m3/d，净水厂50万m3/d。

取用湘江水，于1979年建成。

获得建设部70年代优秀设计二等奖。

（6）北京水源六厂工程：设计规模为17万m3/d，净水工艺采用6座直径为24.9m 的大型机械搅拌澄清池。

1965年建成投产，为我国第一个采用加速澄清池水厂。

总之，60、70年代我国给水工作者加强理论基础，解放思想，应用各国先进技术，探索适应我国特点的时期。

3. 80、90年代
这20年是我国给水建设向现代化发展的阶段。

我国进入了改革开放的时期，全国经济形势出现了前所未有的高涨，推动我国给水建设的发展。

但是由于水源水质的污染以及水量的不平衡问题，使我国给水工作者面临新的挑战。

在设计思想上，重视了水质问题，对有机污染的防治形成了工作主题；在生物处理方面，取得了重要进展，相应出现了：
（1）长距离输水工程。

如天津、上海、青岛、西安、济南、大连等不少城市出现了长距离引水工程。

（2）区域供水工程。

如江苏江阴、南通、锡山、广东深圳、开平、浙江黄、椒、温和上虞等城市，都开始组织区域供水。

由于大量的工作实践机会和国外仪表、设备的引进，加之我国改革开放的有利条件，因而我国的给水建设有了飞跃的发展，同时在工作中不断总结和不断提高，从而逐步形成了我国自己的特点。

（1）在水厂设计中大规模采用浅层水平沉淀池；狭长、浅池和高水平流速以及清水池叠建，形成了风靡一时的布置。

（2）采用气水反冲洗和深层均质滤料的V型滤池，形成了滤池设计的时尚；同时带动了普通滤池采用气水反冲洗。

（3）推广了水变速装置，特别是变频调速的应用，在全国水厂中出现了热点。

（4）由于各种水质仪表的引进，奠定了我国水厂自动化发展的基础，提高了管理水平，保证了水厂水质和供水安全。

（5）生物接触氧化池由于清华、同济等大学和有关水厂的协作，经过了10年的研究、探索，终于在90年代末进入了生产性应用阶段。

目前我国最大规模的深圳原水生化预处理工程已经投入运行，标志着我国微污染水源处理技术的成功。

（6）开展了絮凝的理论研究，发展了“栅条”、“网格”、“折板”、“折管”和“波纹折板”等新型絮凝设计，为水力絮凝提供了多种选择。

（7）高浊度水和低温低浊度水处理技术的研究取得了成功。

（8）根据原水水质自动控制投加絮凝剂以及根据出水厂余氯自动控制加氯以保证出水水质的要求，已成为90年代水厂的基本设施。

最近几年不少水厂更采用了氨的辅助投加，以保持官网的余氨要求。

二氧化氯消毒已逐步开始应用。

（9）在建设资金的筹集上，出现了“国外贷款”的热潮，在90年代我国通过国外政府贷款、世界银行、亚洲开发银行贷款等各种渠道，为我国几十个大中型水厂建设提供了资金，同时引进了大量当代先进设备，使我国不少城市水厂的技术和管理水平有了一个大的跳跃。

在这20年中，我国给水的业务建设和技术交流活动空前活跃，广泛地进行了技术交流；同时在1989年及1994年两次在北京举行了国际给水学术会议。

会上反应了我国近期主要的给水建设和科研学术论文，获得了国际同行的赞誉。

在此期间，我国还出版了大量的给水论著和手册，如《积水排水设计手册》、《水处
理原理》、《净水厂设计》、《高浊度水处理》和《给水管网》等专著，同时发行了国家及地区的给水排水期刊。

1986年中国土木工程学会给水委员会在贵阳成立，之后再全国建立了10个专题学术研究组，从而建立完善了我国的给水技术、学术理论和建设经验的交流网络。

在这20年中，我国的给水工程建设，从成熟走向现代化水平发展，并建成了不少具有时代特色的工程，主要有：
（1）北京九源水厂，采用密云水库为水源，设计规模为150万m3/d，分三期建成。

处理工艺采用波纹板絮凝，侧向流斜板沉淀，均质煤滤料，及污泥脱水处理等新技术，处理效果好，为此荣获建设部优秀设计二等奖。

（2）上海水桥水厂，总规模140万m3/d，分三期建成，首次采用了浅层水平沉淀池及我国最大的虹吸式移动罩滤池（60万m3/d）。

1982年获得建设部70年代优秀设计一等奖及国家优秀设计金质奖。

（3）杭州赤山埠水库，总规模15万m3/d，在我国首创采用避咸蓄淡水库为水源。

水厂采用立式机械反应、斜管沉淀和吸式移动罩滤池，荣获1984年国家优秀设计一等奖金质奖、建设部优秀设计一等奖。

（4）引滦入津工程，为了缓解天津地区供水困难，由大黑河水库引滦入津长234km，年供水10亿立方米，由输水隧洞、明渠、暗渠蓄水库和4座大型泵站组成引水系统。

1982年开工至1983年9月竣工投产，是我国第一个长距离输水工程。

工程投资11.34亿元，工程效果显著，1984年获得国家质量金质奖和优秀设计奖。

（5）黄浦江上游引水工程，供水规模为500万m3/d，在黄浦江上游取水，引水距离全长42 km，全线采用大型多孔钢筋混凝土暗渠，降低水头损失，节约电耗。

系统中有3处过黄浦江及大桥，临江和严桥3座特大型泵站和调节池，全部工程分二期进行。

该工程设计于1989年获得全国优秀设计银质奖。

（6）西安曲江水厂工程，水厂水源来自黑河引水工程，总规模为80万m3/d，分二期建设。

水厂工艺采用斜管沉淀池和气水反冲V型滤池，利用自流供水，不设泵房。

引进了全部自动化仪表及加矾、加氯设备。

二期工程于1990年通水。

1993年获得建设部优秀设计二等奖。

（7）武汉余家头水厂工程，总规模30万m3/d，分二期建设，全部工程于1998年4月建成投产。

水源取自长江主流，水厂工艺采用机械及网格絮凝池、斜管沉淀池、双阀滤池。

一期工程于1984年获得国家优秀设计奖和建设部一等奖。

（8）上虞第二水厂工程，总规模为10万m3/d，分二期建成，水厂工艺采用回旋式水平沉淀池，前后两折采用先快后慢两种不同水平流速，提高恶劣沉淀效果。

水厂一期工程于1991年建成投产，并于1994年获得建设部优秀设计二等奖。

（9）广东顺德羊额水厂工程，供水规模40万m3/d，1997年建成投产，工艺采用网格反应、平流沉淀池和气水反冲洗滤池，整个水厂生产过程实行自动控制，车间无人操作，水厂自控系统和公司网络联网，提高了生产和管理水平，是我国最为完善的自动化水厂之一。

（10）深圳梅林水厂工程，设计规模60万m3/d，1996年6月竣工投产。

水厂工艺采用常规工艺，机械混合，折板絮凝，平流沉淀池和气水反冲洗V型滤池，加矾、加氯及加氨采用自动控制投加，送水泵房采用4套德国10kV变频调速水泵和4套定速泵，水厂采用板框压滤污泥脱水，干泥采用填埋方法。

整个水厂设备先进，自动化程度较高，为国内最早设有污泥处理水厂之一。

回顾中国给水发展的历程，是经历了几代人的奋发图强，经历了始创、摸索、成熟和发展的50年的努力，才取得了辉煌的成就和基本形成了具有中国特色的给水建设体系。

我国已经培养了一支具有高学术水平和实践经验的教学及工程技术队伍，能负担起国家的现代化给水建设。

我国的给水技术已经能适应我国不同水源水质的处理要求，并已具有生产成套给水设备的供应能力。

二、我国饮用水标准发展历程
在我国给水事业发展中，作为给水工作的重要组成部分，我国饮用水标准也在不断地向前发展，以满足人民对饮用水质量日益增长的需求。

以下是我国饮用水标准的发展历程。

1、《自来水水质暂行标准》（修正稿）
1955年5月卫生部发布了在北京、天津、上海等十二个大城市试行的《自来水水质暂行标准》。

这是新中国成立后最早的一部管理生活饮用水的技术法规。

2、《饮用水水质标准（草案）》
由国家建设委员会和卫生部共同审查批准，于1956年12月1日实施。

该标准是在《自来水水质暂行标准》经过试行，总结各地经验和意见的基础上，参考国外有关标准而制定的。

其水质指标仅列入了15项，包括色、臭、味、细菌总数、总大肠菌群、总硬度、铅、砷、氯化物等。

3、《集中室生活饮用水水质选择及水质评价暂行规则》
1956年12月28日由国家建设委员会和卫生部共同审查批准，自1957年4月1日起实行。

本规定具体规定了水源选择和水质评价的原则以及水样采集和检验要求。

4、《生活饮用水卫生规程》
《生活饮用水卫生规程》于1959年8月31日由建筑工程部和卫生部批准发布，自1959年11月1日起实行。

水质指标由15项增加到17项，增加了浑浊度和水中不得含有肉眼可见的水生生物急令人嫌恶的物质的规定。

5、TJ20－1976《生活饮用水卫生标准（试行）》
TJ20－1976《生活饮用水卫生标准（试行）》由国家基本建设委员会和卫生部联合批准，自1976年12月1日起试行。

它是国家卫生部组织制定的我国第一个国家饮用水标准，共有23项指标。

6、GB5749－1985《生活饮用水卫生标准》
1985年卫生部对《生活饮用水卫生标准》进行了修订，指标增加至35项，编号改为GB5749－85，于1986年10月1日起在全国实施。

7、《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》
《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》于1991年5月3日由全国爱国卫生运动委员会、中华人民共和国卫生部批准发布，适用于广大农村居民点的集中式给水和分散式给水。

8、《生活饮用水卫生规范（2001）》（卫生部）
《生活饮用水卫生规范》于2001年6月7日以卫生部卫法监发[2001]161号文件颁发。

该规范适用范围为城市生活饮用集中式供水（包括自建集中式供水）及二次供水。

规定了生活饮用水及其水源水水质卫生要求。

规范提出了96项生活饮用水水质指标限值，其中常规指标34项，非常规指标62项。

另提出了64项饮用水源水中有害物质的限值。

9、GB5749－2006《生活饮用水卫生标准》
GB5749－2006《生活饮用水卫生标准》由卫生部、国家标准化管理委员会于2006年12月29日颁布，2007年7月1日实施。

这一标准最迟于２０１２年７月１日必须实施。

标准对水源水质、集中式供水单位、二次供水单位、涉水产品提出卫生要求，对水质检测及水质检验方法作出规定。

新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项增至106项，增加了71项。

同时颁布的GB/T5750－2006《生活饮用水标准检验方法》提出142项检验指标，300个检验方法。

三、展望未来给水处理工艺
随着国民经济的不断发展，人们对水质提出了更高的要求，以及高新科技的进一步发展，新一代饮用水净化工艺应运而生。

20世纪末,水中发现了致病原生动物—蓝氏贾第鞭毛虫和隐孢子虫(即“两虫”) 、藻类大量繁殖以及由此引起的藻毒素和臭味、水的生物稳定性等重大微生物安全问题,高有机物、高氨氮水质水的处理问题,而第一、二代工艺又无法彻底解决这些问题, 从而要求开发新一代的净水工艺,即第三代城市饮用水净化工艺。

膜是21 世纪新材料中的一个生长点,近年来随着膜技术的快速发展,膜的性能不断提高,价格不断降低,已达到可以接受的价位,因而国外将膜用于城市水厂,并呈加速发展趋势。

1997年全世界超滤水厂的总处理能力为20万m3/d ,到2006年已达800万m3/d。

最大的水厂已达30万m3/d。

目前,我国已能大量生产质优价廉的超滤膜和微滤膜,但超滤膜与微滤膜相比,几乎能将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部除去,是保证水的微生物安全性的最有效技术。

在国外,特别是美国,也
优先选择超滤膜用于城市水厂。

超滤是绿色物理分离技术。

超滤工艺可以取代以除浊和杀菌为目的的第一代工艺,因为即使不经混凝,超滤也能将水中的浊度降至0.1NTU左右,所以超滤可大大减少或甚至不用混凝剂,从而减少混凝药剂对水质的污染。

超滤能去除几乎全部致病微生物,所以原则上没有必要再对滤后水进行杀菌消毒。

当然，还需向水中投加少量消毒剂,以免水在输配过程中受到二次污染。

由于大大减少了消毒剂的用量,也显著减少了消毒副产物的生成量,从而提高了水的化学安全性。

采用超滤与活性炭组合工艺, 宜将活性炭设于超滤之前,这样超滤就可将活性炭出水中的微生物、水生生物以及对微生物起保护作用的活性炭微粒去除,大大提高了活性炭出水的微生物安全性。

这是发挥两者互补作用的合理组合。

可以认为,城市水厂的膜时代已经到来,以超滤为核心技术的组合工艺, 将成为第三代城市饮用水净化工艺的主要特征, 它将是饮用水净化工艺未来的发展方向。

只有把国家的事业和市政事业融为一体，国家的需要就是我们的动力，给水事业才能更好的向前发展！
作为市政专业的一员，我们有责任，有义务为我国的给水事业出一份力，发奋赶超发达国家的先进技术，努力掌握核心科技，为国家的可持续发展做应有的贡献。