自来水净化技术开题报告

毕业设计（论文）开题报告

题目自来水净化技术研究

专业名称环境工程

班级学号ＸＸＸ

学生姓名ＸＸＸ

指导教师ＸＸＸ

填表日期2011 年月日

自来水净化技术研究

一、选题的依据及意义：

据中国水协专家透露，目前我国每年因饮水引起的致病、死亡的直接损失已经超过当年GDP的1%。但时至今日，全国多数的自来水厂仍在沿用百年前的工艺进行加工。

100多年前，比利时开始采用氯气来消毒饮用水。氯气可以穿透细菌的细胞壁与细胞内部的酶发生作用，破坏酶的功能，达到杀菌的作用。氯的作用解决了饮用水中的生物污染，制止了当时水致传染病的流行，造就了现代水工业，产生了流入千家万户的自来水。

全国给水深度处理研究会理事长王占生表示：“我国现在99%的自来水厂用的仍然是100年前的常规工艺。”在目前中国城市水厂中，基本水处理流程为：原水→一级泵房→加药→絮凝池→沉淀或澄清池+滤池→消毒清水池→二级泵房→用户。

其中涉及三个处理工艺：絮凝(加聚合氯化铝)、过滤(石英沙，卵石)、消毒(加氯气或漂白粉)。这些传统工艺主要是去除水源中的悬浮物、胶体杂质和细菌，针对的是受轻度污染的Ⅱ类水质。

国内水厂经过常规工艺净化处理的只是原水中的微生物，对溶解性有机物去除能力相对不足，而且过量加氯消毒所形成的余氯残留本身还形成了“三致物质”(致癌、致畸、致突变)。

即使是针对微生物，常规氯消毒工艺也不能有效灭活贾第鞭毛虫和隐孢子虫，传统的监测手段也无法有效监测出水中这两种生物的信息。

21世纪的今天，饮用水标准愈加严格，公众对健康饮用水的要求也愈加迫切。但我国的水源污染日趋恶化，常规饮用水处理工艺处理后的生活饮用水的安全性难以保证[1]。因此，研究和推广自来水水净化技术以及改进传统的常规工艺成为水处理工艺发展的必然趋势。

自来水一步法净化技术研究适应当代社会的需求，这个课题可以让我们了解到最先进的水处理技术，另外，在实验效果良好的情况下，还可以将其运用到实际的自来水净化处理中。

二、国内外研究概况及发展趋势：

1 第一代自来水净化工艺

自来水厂净水常规处理工艺主要是由混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒等工序

组成，如图1所示，其理论主要是建立在传统的以粘土胶体微粒和致病细菌为主要去除对象的基础上，该工艺被中国和世界上大多数水厂所采用。

图1 自来水厂常规处理工艺流程图

“混凝→沉淀→过滤→消毒”是以地表水为水源的生活饮用水处理工艺，可称为第一代工艺，也称为常规工艺。常规工艺去除对象是引起水浑浊的悬浮物及胶体物质。混凝、沉淀和过滤在去除浊度的同时，对色度、细菌和病毒等也有一定去除作用。通过向水中投加氯气、漂白粉，或二氧化氯等消毒剂，杀灭滤后水中致病微生物，达到饮用水水质要求。

2 第二代自来水净化工艺

20世纪70年代，由于水环境污染，在城市饮用水中发现了种类众多的对人体有毒害的微量有机污染物和氯化消毒副产物，而第一代工艺不能对其有效去除和控制，使水的化学安全性堪忧，某些水中微量有机污染物能使人致癌、致畸、致突变(三致物)。用氯对水进行消毒时，氯与水中的有机物(主要是天然有机物)作用，能生成三卤甲烷、卤乙酸等氯化消毒副产物，其中大部分是对人体有毒害的三致物。在这个背景下研发出第二代城市饮用水净化工艺，即在第一代工艺后面增加了活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳等[2]深度处理工艺。第二代工艺能比较有效地去除和控制水中的有机污染物和氯化消毒副产物，使水的化学安全性得到提高。

2.1 活性炭吸附法

活性炭技术是20世纪60年代从国外引进的深度处理技术，不仅是最成熟有效的方法，而且是具有潜力的技术。我国是活性炭生产大国，产品80%以上远销欧美，随着饮用水深度处理技术的发展，活性炭市场蕴含着巨大商机。活性炭来源广泛，比表面积大，对色、嗅、味、消毒副产品、微量有机污染物等都有一定的吸附能力。美国国家环保局(USEPA)1996年在493个饮用水处理厂进行了调查，推荐的主要工艺为活性炭吸附和膜工艺。2005年底吉林石化双苯厂爆炸对松花江下游水污染的紧急处理，更说明了颗粒活性炭(GAC)或粉末活性炭(PAC)优良的净水效果[3]。

活性炭是一种多孔性物质，内部具有发达的空隙结构和巨大的比表面积，活性炭的空隙分为大孔、过渡孔和微孔，大孔主要分布在活性炭表面，对有机物的吸附甚微，过渡孔是水中大分子有机物的吸附场所和小分子有机物进入微孔的通道，而微孔则是活性炭吸附有机物的主要区域，微孔构成的比面积占总面积的95%，活性炭对有机物的去除受有机物特性的影响，主要是有机物的极性和分子大小的影响，同样大小的有机物，溶解度愈大，亲水性愈强，活性炭对其吸附性愈差。实验结果表明[4]，活性炭对分子量在500～3000的有机物有明显的去处效果，去除率一般为70%～87%，至今我们对它的吸附机理尚不清楚，因此活性炭被喻为BlackBox。

活性炭对水中氯化产生的“三致”物质不能有效去除，特别是对卤代烃前驱物和分子量大于3000的物质去除效果更差。当进水浊度较高时，活性炭微孔极易被阻塞，导致活性炭的吸附性能下降，虽然再生能使活性炭恢复吸附能力，但随着活性炭使用年限的增加，孔隙率及比表面积将不断降低，吸附容量也必然降低[3]。

2.2 生物预处理技术

生物预处理[5]对水中氨氮的去除最为有效，同时，还可去除一些有机物和铁、锰。目前，该项技术在上海与浙江嘉兴地区已有应用。

生物预处理工艺以生物膜法为主，包括生物滤池法、生物接触氧化法和生物流化床法。生物预处理的填料（填料可根据处理水质的不同采用生物陶粒填料或卵石填料上生长着细菌、原生动物、后生动物等微生物，从而形成生物膜。当与水接触时，生物膜上的微生物摄取、分解水中的有机物和氮、磷等营养物质，去除常规工艺不能充分去除的氨氮、亚硝酸盐氮、藻类、臭味等；同时，去除或减少可能在加氯后生成的致突变物质的前驱物，从而使水得到净化。

生物预处理技术是保证饮用水水质达标的一种有效方法，对于减轻后续处理工艺负担有着重要的实际意义。但生物预处理对某些降解缓慢的化合物，如氯仿、三氯乙烯等的去除效果较差，对优先污染物的去除效果也不佳，且无法间歇运行等。

2.3 臭氧-生物活性炭技术（O3-BAC）

臭氧（O3）是一种很强的氧化剂和消毒剂，其氧化还原电位为+2.07V，它可使水中大分子的有机物分解为小分子状态，改变水中成分达到净水的目的。但O3与有机物的反应具有较强的选择性，还可导致水中可生物降解物质的增多，