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　　1.項目簡介
　　為了改善上海的原水水質，上海市實施了青草沙原水工程。上海市市區現有的大多數水廠將由黃浦江原水逐步切換為長江原水。長江原水水質較黃浦江原水有明顯提高，但是經過長江中下游后的水中含有多種濃度較高的特征污染物。多年以來，國家較多圍繞黃浦江原水開展相關的研究、設計和生產。但是，對于長江原水的相關研究和設計，數據資料和工作基礎比較欠缺。
　　為了達到工程安全、經濟、可靠的目的，急需科研力量支撐相關的研究和優化，為青草沙水源和黃浦江水源的深度處理最終工程方案以及高品質飲用水處理的決策和設計提供工藝路線、運行參數等。
　　本項目密切結合上海市實施的給水工程項目，針對黃浦江水源水和青草沙水源水特征，通過研究和攻關，形成了臭氧活性炭安全與優化集成技術、水廠水源切換適應性優化集成技術、高級氧化與精細過濾集成技術和凈水工藝技術經濟性集成技術4項核心技術，解決了生物活性炭池出水生物安全控制、水源切換后運行優化、有機物深度去除和投資與成本控制等難題，在去除有機物的同時，確保生物安全性和副產物安全性，顯著改善飲用水水質，解決威脅人民健康的重大問題，提高大中型給水廠的技術水平，保障國際化大都市的供水安全可靠，維護社會和諧穩定。成果對上海市以及國內類似工程的設計和建設具有重要指導作用，保證工程設計的科學性和合理性，豐富并完善給水領域的理論體系和工藝技術，具有十分重要的科學價值和實用價值。
　　該項目關鍵技術成果總體技術達到國際先進水平。成果包括授權專利31項（發明授權9項）、論文30篇（SCI/EI收錄5篇）、主編國標《室外給水設計標準》（GB 50013-2018）8和住建部行標《城鎮給水膜處理技術規程》（CJJ/T 251-2017）、《城鎮給水微污染水預處理技術規程》（CJJ/T 229-2015），示范應用于上海、江蘇、山東等地，出廠水優于國家標準和地方標準，有力提升了飲用水的安全技術水平，社會效益、環境效益和經濟效益顯著。
　　2.項目主要技術內容
　　2.1創新點
　　（1）系統構建臭氧活性炭安全與優化集成技術
　　針對不同原水特、、性，按新建工程和升級改造工程，形成臭氧活性炭為核心的前炭后砂與前砂后炭等組合工藝，提出炭池下設砂層、后置砂濾池、組合消毒等生物安全控制技術，提出臭氧投加優化與硫酸銨投加技術，實現溴酸鹽安全控制在國標限值50％。

　　圖1 炭池上向流與下向流去除CODMn對比（同一南水北調中線原水）

　　圖2 炭砂濾池濾速對CODMn影響
　　（2）形成水廠水源切換適應性優化集成技術
　　基于大規模生產性調試，揭示了常規凈水工藝關鍵運行參數和影響因素，提出了新型混凝劑聚硫氯化鋁及加藥量，混凝劑用量同比減少50％，解決了出廠水鋁離子超標難題。提出輸水與廠內結合的多點氧化集成技術，解決了水庫水藻類控制難題。形成前后臭氧投加協同減量技術，降低了副產物風險，減少了臭氧成本。沉淀池排泥周期延長至2天，降低了水耗。

　　圖3 高速澄清池水流速度分布
　　（3）創立高級氧化與精細過濾集成技術
　　基于各單元協同機理，提出了AOP集成工藝及O3/UV－BAC－UF組合工藝，形成臭氧活性炭－膜組合工藝，并應用于優質飲用水工程，出水水質優于《飲用凈水水質標準》（CJ94-2005）。
　　表1 O3/UV－BAC－UF組合工藝出水

　　（4）系統提出凈水工藝技術經濟性集成技術
　　基于對新建工程和升級改造工程的流程分類，提出典型工藝流程下的不同規模的水廠噸水建設成本，新建一次提升的強化常規+臭氧活性炭流程比中間提升流程總投資分別節省123～136元/m3（10～30萬m3/d）及99～111元/m3（30～50萬m3/d）。揭示了不同原水水廠運行成本存在差異的主要因素為混凝劑、液氧及臭氧制備車間用電成本，黃浦江原水水廠三者合計比青草沙原水水廠高60％以上。
　　表2 10萬m3/d水廠的藥劑和臭氧成本（萬元/年）
　　
　　2.2應用情況
　　成果已示范和推廣應用于上海、青島、蘇州、常州等地，出廠水水質穩定達到國家標準和地方標準，生物安全性、口感等提升明顯。
　　上向流活性炭集成工藝成果應用于南水北調長江水的鄭州柿圓水廠（32萬m3/d），出廠水符合國家標準，其中濁度小于0.5NTU，CODMn小于1.5mg/L。
　　下向流活性炭集成工藝成果應用于上海奉賢第三水廠（30萬m3/d），預臭氧0.5～0.8mg/L，后臭氧0.8～1.2mg/L。采用深度處理集約化技術，工程投資與同類傳統技術相比節省510萬元。出廠水符合國家標準和地方標準，其中濁度小于0.2NTU，CODMn小于2.5mg/L，氨氮小于0.35mg/L。推廣于吳中新水廠二期工程（40萬m3/d）、新車墩水廠工程（20萬m3/d）、奉賢第一水廠工程（10萬m3/d）、常州魏村水廠深度處理改造工程（70萬m3/d）、蘇州工業園區星港街水廠二期深度處理升級改造工程（30萬m3/d）等。
　　水源切換優化技術成果應用于楊樹浦水廠（140萬m3/d，包括36萬m3/d的7#臭氧活性炭工藝），切換水源后的CODMn、氨氮明顯降低，去除率分別提高20％和50％。臭氧活性炭工藝出水三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷等均明顯降低。出廠水符合國家標準，其中濁度均值低于0.14NTU，氨氮均值低于0.32mg/L，CODMn均值低于1.4mg/L。推廣于南市水廠改造一期工程（50萬m3/d）和南市水廠改造二期工程（20萬m3/d）等。
　　臭氧活性炭和膜組合技術應用于青島白沙河水廠深度處理工程，CODMn去除率20～30％，NH3-N去除率35～45％(水溫高于12.5℃)，超濾膜出水濁度≤0.1 NTU，兩蟲去除率≥6 log。組合工藝正推廣應用于臨港自貿區水廠（20萬m3/d）。
　　O3/UV－BAC－UF組合工藝示范應用后，出水優于行標《飲用凈水水質標準》CJ94-2005，其中濁度0.1NTU，色度5，三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷平均去除率96％以上，CODMn和UV254去除率分別79％和89％。

　　圖4 鄭州柿圓水廠的上向流炭池

　　圖5 楊樹浦水廠的高速澄清池

　　 圖6 青島白沙河水廠炭濾池的管廊

 圖7 青島白沙河水廠膜車間

　　2.3經濟、社會效益
　　項目成果的應用對象水廠為社會提供公共服務，凝練出若干集成技術，已應用于上海、青島、蘇州、常州等地。主編國家標準《室外給水設計標準》GB50015-2018及行業標準《城鎮給水膜處理技術規程》CJJ/T251-2017和《城鎮給水微污染水預處理技術規程》CJJ/T 229-2015等，出版著作2部《凈水廠設計》（第二版）和《給水排水設計手冊——城鎮給水》(第三版)，有力推動了行業技術水平，培養該領域的學科帶頭人，在實現項目建設、保障供水安全、提升資源集約等方面產生顯著的社會、環境效益，帶動了水力、化工、材料等學科的交叉研究和應用，提升了企業自主創新能力、技術設備集成化水平和在國內外的核心競爭力。

　　圖8 主編的國家標準

　　圖9 主編的行業標準

　　圖10 主編的行業名著
　　3.主要完成單位及完成人
　　項目牽頭單位上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司聯合上海市政工程設計科學研究所有限公司、上海水業設計工程有限公司。
　　上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司是國內市政給排水領域大型綜合設計單位，2008年獲得首批國家工程設計綜合資質甲級證書，在給水工程、排水工程、水環境等領域擁有豐富的設計經驗，近年完成了我國規模最大的浸沒式超濾膜項目寧波桃源水廠（50萬m3/d）、我國規模最大的壓力式超濾膜項目廣州北部水廠工程的膜工程（60萬m3/d）和全球高原地區規模最大的地表水廠拉薩市納金水廠（40萬m3/d）等一批重點工程。主持主編了《室外給水工程設計標準》GB 50013-2018、《室外排水工程設計標準》GB 50014-2021、《城鎮內澇防治技術規范》（GB 51222-2017）、《城鎮雨水調蓄工程技術規范》（GB 51174-2017）、《城鎮給水膜處理技術規程》CJJ/T 251-2017等給水排水領域主要的國家和行業標準。王如華團隊牽頭完成本項目的各項成果，對4個創新點進行研發、優化設計和工程示范等，主編了國家及住建部行業標準共3項，主編了專著2部，獲得授權發明專利《一種上向流活性炭濾池》（ZL 201310410158.1-1）等，并發表論文《Comparison of microbial community shifts in two parallel multi-step drinking water treatment processes》、《深度處理工藝的系統選擇研究》等，并將成果實現工程示范和推廣應用。上海市政工程設計科學研究所有限公司和上海水業設計工程有限公司分別參與對“AOP集成工藝及O3/UV－BAC－UF組合工藝”和““上向流活性炭濾池””進行研發、優化設計等，并將該成果實現工程示范和推廣應用。
　　主要完成人為王如華、許嘉炯、張碩、芮旻、王晏、王健、洪景濤、陸彬、王非宇、張晏晏、張東波、任中佳。