长江三峡水电工程有限公司 湖北省宜昌市 443000
摘要：近些年，随着工业及农业的快速发展，水环境污染日益严重，自来水厂需要处理的主要污染物变为有机物及氨氮，国家也制定了相应的新的水处理标准。传统的自来水处理工艺处理的水质已达不到相关标准，故亟需研究新的自来水处理工艺。文章主要介绍了自来水厂水处理工艺的研究进展及相关应用，以期为后续的研究者提供理论指导。
关键词：自来水厂；水处理；工艺
引言
目前，我国储备大量的饮用水资源，但饮用水资源的人均占有量相对较低，在我国经济高速发展的大背景下，非常激烈的冲突存在于经济高速发展与生态环境保护之间。受到各省份区域水体污染的影响，导致目前各方饮用水源水质指标偏低，但社会高速发展需要大规模的水量。在此大背景下，为了保障居民在日常生活中的用水需求量，自来水厂的水处理工艺技术尤为重要，有效处理自来水，从而保障清洁水质指标，满足人们目前对合格水质的需求。
1现代自来水厂自动化控制系统
我国自来水厂长期以来处于不均衡、不彻底的发展局面，直至现在许多自来水厂的建设依然是为了解决“有无”的问题。由于自来水厂的重要社会职能，其稳定运营关系到居民的生活质量，而传统的自来水厂净化控制系统已不能满足发展需求，净化效率低下，水质净化不达标等问题严重影响着居民的生活体验。为提升生产效率，平摊净化成本，提高水质和运输效率，近年来许多三线以上城市的大型自来水厂逐步开始引进新型设备用于自动化控制系统建设，结合智能控制技术和计算机信息管理技术用于提升自来水厂的信息化水平，运用先进的数据处理能力辅助管理人员进行决策和方案调整，可以预见自来水厂的自控技术是现代化改进的主要方向。
2饮用水资源背景及水处理工序分析
2.1饮用水资源背景分析
目前我国处于经济高速发展时期，同时也给生态环境方面带来一定影响，尤其对水源水质造成污染问题尤为突出，这也给自来水水处理工艺技术带来了很大的难题。水处理工艺能够很好去除悬浮物及一些微生物，对水质有积极作用，但一些存在于水中的有机污染却难以消除，这些有机污染是人们健康安全的巨大威胁。另一个对健康安全存在隐患的就是水质受到微生物的影响。相关实验结果显示，微生物在我国部分区域饮用水中的含量是超标的，总调查人数的38．8%所饮用的水中细菌含量超过了100个/ml。经过大规模调研，分散式供水应用已经占到我国人口50%，由此导致农村人口饮用水中微生物含量大幅超标。管网对饮用水质污染也十分严重，管道内壁长时间腐蚀，滋生各类细菌均可导致饮用水质污染。
2.2自来水厂水处理工序分析
为保障自来水水质处理效果达标，必须按照自来水厂相应的工序实施水质处理。自来水厂水处理工艺要经过4个复杂的工序开展。一是混凝反应阶段：在混合反应单元内引入原水，利用净水剂与原水在混合反应池中进行混合反应，将原水中的微小颗粒聚集凝结而形成较大的颗粒团。二是沉降处理阶段：一阶段处理后的原水进入各种类型的沉淀池，在此过程中较大的颗粒团由于重力作用会沉淀到水质底部，在将此部分沉淀集中排泥。三是过滤处理阶段：经过二段处理的过程水进入各种类型的滤池，经过滤池过滤进入清水池，将其储存起来。四是消毒阶段：应用诸如液氯、次氯酸钠、二氧化氯或者氯胺等消毒剂对三段处理后的清水进行消毒，以达到灭活微生物的目的，再由泵房内的离心泵将清水增压至城市自来水管网中。
3基于自控系统下的水处理工艺
3.1 膜法水处理
膜法水处理首先是对水箱的控制，由于自动控制系统中各单元的启动和控制都是由水箱水位提供信号，原水箱中的水位低于控制标准就会启动超滤系统，超滤水箱水位高于水箱时就会启动RO系统，水箱液位高于原水箱启动EDI系统，运用水箱液位的自动化控制规范各设备运行；其次是对超滤系统的控制，超滤系统通过分子过滤将水中的杂质和有机物滤除，但滤除后的残留物会堆积在膜上，积累到一定量后会阻碍超滤膜的净化效果，影响超滤膜的使用寿命，因此需要在PLC的控制下定期对超滤膜进行清洗和维护，保持超滤系统的正常运行；然后是RO反渗透系统的维护，由于反渗透过滤需要通过对原水加压进行膜渗透处理以限制大分子物质通过，因此对压力泵的控制是自动化反渗透系统运行的关键，需要在原水区一侧进行反冲洗，减少RO膜的结垢现象，通过PLC控制结构倾向，实现自动化系统对反渗透膜的控制；最后是EDI电除盐系统的控制，其工作原理是通过收集反馈系统压力信息，驱动电流和渗透膜两端的电压，提纯淡水室内的预处理水，自动化系统要在水箱内有水的情况下运行，避免变电器负荷过高或干烧引起的损坏和故障，整体运行要在PLC控制下完成。
3.2 生物预处理工艺
自控技术下的生物预处理的接触池工作原理和传统水处理模式有很大不同，对过程控制提出了较高的要求，需要在填料、曝气、排泥等多个系统的协调下进行，使系统处理效率得到提升，降低了运行成本，简化了操作流程。分阶段进行曝气控制，调节池内生物量，在完备的脱模设备支持下，通过检测仪表监控池内生化状态，生物预处理的全过程都在蓄水池内完成，不需启用其他设备，只需要PLC等自控系统对预处理过程进行监控和数据收集，不占用过多时间，总体上提升了水质净化的效率和质量，还降低了人工管理的成本。需要留意的是，生物预处理技术的生物膜上携带的微生物种类较多，包括厌氧菌、好氧菌、兼性菌等，投放前要对水质污染情况进行采样，对原水内主要污染源进行类型分析，避免微生物菌群和水体环境冲突造成的净化效果不良。例如在含氧量较低的水中投放好氧菌，则净化效果会适得其反，相关管理人员需额外注意。
3.3 基于自控技术下的饮用水的深度处理工艺
国家对于自来水的净化标准有明确的条例规范，除重金属等化学有害物外，对大肠杆菌等活性菌群的控制有严格标准。对于活性菌群的净化除采用超滤技术外，通常采用的是加药加氯的方法降低有机微生物的密度，使其单位含量控制在国标范围内，但大量给药和加氯会使自来水产生异味和二次污染。尽管这一阶段的净化已经使自来水达到居民使用标准，但为提高水质，还需采用活性炭处理技术对自来水中的杂质进行二次处理，利用活性炭等强吸附性材料进行物理净化，驱除水中的异味和有机污染物，达到深度处理的目的，保障水质的绝对安全。
结语
由于传统自来水厂的水处理工艺不能去除现在水源水中含有的大量有机物及氨氮，故研究者研究了大量的新的水处理工艺，总的分为原水预处理、强化常规处理及深度处理三大部分，其中深度处理是最热门的研究方向。目前，深度处理研究最多的是臭氧活性炭技术及膜分离技术。两者在现实中也已经有大量应用。但这两种技术也还存在各自的不足，未来，还需要通过大量研究克服这些难题，使深度处理技术更好地服务饮用水的水质处理，还全民一个健康的饮用水环境。
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