美國C水廠，因實際運行水量遠低于設計水量，其絮凝工段停留時間高達80min。美國A水廠其設計水量為1.5萬方，但為了方便將來提高設計產量，修建了0.8萬方毛坯濾池，在沉淀池預留了0.8萬方斜板空間，同時將絮凝池直接按2.3萬方設計修建，導致絮凝工段停留時間高于設計值。同時美國水廠一般會考慮在其中某個運行單元檢修停水時，其他單元也要滿足設計要求，會實際多修建一個單元。這也是美國水廠絮凝時間和其他設計參數比較保守的原因之一。

另外，美國水廠在日常檢測中，會根據混凝段(包括混合和絮凝)出水濁度評價此工段運行效果，并根據數值和絮體性狀調整工段運行。調研中發現，國內水廠往往只檢測進水、沉淀池和濾池出水濁度，而忽略了對混凝段出水絮體的檢測和評價。

2.3 沉淀工段對比分析

表4為中美沉淀工段對比。由表4可見，美國三座水廠所用沉淀方式為斜板沉淀或斜管沉淀，這兩種沉淀方式在美國普遍采用，而平流沉淀使用很少。國內水廠仍普遍使用平流沉淀池，僅在寒冷地區多采用斜管沉淀。與平流沉淀相比較，斜板沉淀和斜管沉淀可以有效提高單位池面積的產水量和降低出水濁度。

表4 中美水廠沉淀工段對比

對于沉淀池排泥周期，中美兩國并無太大差別。根據運行情況不同，我國水廠的排泥周期通常有6、12、24h等。不同的是，我國排泥多采用刮泥機、吸泥機等設備，但美國水廠排(刮)泥設備先進，如使用自動化池底污泥清掃器，對節水和污泥處理大有好處。

另外，值得注意的是，由于良好的混凝及沉淀效果，美國三個水廠沉淀池出水濁度已降至0.5NTU以下，美國C水廠甚至降至0.2NTU。而中國的三個水廠同工段出水濁度仍在0.8～3NTU之間，由此可見兩國的濁度差距在沉淀段出水已然明顯。

2.4 過濾工段對比分析

表5為中美過濾工段對比。由表5可見，在濾料選擇上，國內的濾池濾料以單層石英砂為主流，美國則以雙層濾料為主，即上層為無煙煤，下層為細砂，且無煙煤厚度大于砂層。雙層濾料符合理想過濾的模型，避免了單一濾料反洗水力分級后上層細砂堵塞速度快、不能發揮深層過濾的缺點，使濾料在過濾周期內的有效功能得以發揮，減少了水頭損失，延長了過濾周期。

表5 中美水廠過濾工段對比

在濾池池型上，中國絕大多數給水廠普遍采用了以V型濾池為主的均質濾料過濾技術，極少采用不同的或新型的過濾技術，這一點和國內室外給水設計規范影響有關，同時也與中國大部分設計院較少對過濾技術進行研究開發，傾向引進國外專有技術的導向有關。而美國濾池設計上池型很少采用V型濾池，多為簡單實用的普通快濾池結構，且每座濾池均設置在線濁度儀。

一方面，美國水廠濾池進水，即沉淀池出水濁度已經低于0.5NTU，且采用雙層濾料，提高了濾料利用效率;另一方面，由表5可見，因美國三個水廠實際運行水量遠低于設計水量，表中實際濾速均不高于4.4m/h，比設計值或國內濾速低45%～50%。此外，為防止藻類滋生和去除部分有機物，美國三個水廠均采用中間加氯(過濾前)，加氯量為0.4～2mg/L，有效的延長了過濾周期。由于以上原因，美國三個水廠濾池過濾周期可達72～96h，而我國水廠過濾周期僅為12～36h。較長的過濾周期帶來較低的反沖洗耗水量、耗電量、濾料損失，大大降低了運行成本。

由表1和表5的對比可見，美國A水廠的TOC與UV254去除效果都較為明顯，對比與A水廠同地區的C水廠運行參數可知，通過提高藥劑投加量強化混凝過程，可獲得較高的有機物去除效率。由表5可見，經常規工藝處理后，美國賓州A、B、C三水廠TOC與UV254均略低于中國，且差距并不明顯。但在濁度方面，美國三個水廠濁度皆降至0.05NTU以下，而中國水廠濁度仍不低于0.2NTU。分析原因一是由于美國水廠原水TOC等本身就低于我國，二是得益于美國水廠較高的處理效率，可以將濁度等指標降至更低水平。調研中也發現中國南方部分水廠為降低濁度，在過濾前采用加藥微絮凝或加其他助濾劑工藝，但過濾周期嚴重降低，存在未反應的藥劑穿透濾層后影響水質。

3結論綜上所述，中美水廠常規工藝路線相同，進水濁度指標類似，但出水濁度存在較大差距，所調研的美國三個水廠出水濁度可控制在0.03～0.05NTU，而國內的三個水廠出水濁度均在0.2NTU以上，其運行策略差別如下：

(1)美國水廠更加注重混凝工藝的設計研究和運行控制，例如使用超高攪拌機以縮短混合時間、適當提高混凝劑投加量以增加顆粒物參與吸附架橋與卷掃的機會、控制絮凝水力條件以適應水質水量的變動、持續監測混凝段效果以優化工藝運行效果。由于良好的混凝效果，使得絮體更易沉降，因此美方水廠沉淀池出水濁度可降至0.5NTU以下，大大降低了后續處理負荷。

(2)美國水廠沉淀池多采用斜板和斜管沉淀，提高了單位池面積的產水量，降低了出水濁度。濾池多采用普通快濾池結構，舍去了V型濾池中間配水渠道，節約了濾池造價，濾料多使用煤砂雙層濾料，實際濾速均不高于4.4m/h，過濾周期可達3～4天。

(3)經常規工藝處理后，由于美國水廠較高的處理效率，使得其出水濁度、TOC與UV254等指標優于我國。尤其在濁度方面，美國三個水廠濁度皆降至0.05NTU以下，而中國水廠濁度仍不低于0.2NTU。

因此，常規處理工藝效率偏低，管理水平與美國存在差距，是我國水廠普遍存在的問題。積極吸取國外先進技術成果，加強基礎理論研究，對我國現有水廠常規工藝的運行情況進行優化，著力降低出水濁度，是提高國內供水水質的經濟有效途徑。

本文刊登于《中國給水排水》2018年24期: 中美給水常規工藝對比分析，作者：王全勇，彭錦玉，Kodi Webb，付成勝，解躍峰

編輯：王媛媛