某南水北調(diào)水源水廠凈水工藝設(shè)計(jì)

趙靜

（南京寰匯市政工程設(shè)計(jì)有限公司，南京211112）

某南水北調(diào)水源水廠凈水工藝設(shè)計(jì)

趙靜

（南京寰匯市政工程設(shè)計(jì)有限公司，南京211112）

某城區(qū)供水采用南水北調(diào)中線水源。根據(jù)該城區(qū)現(xiàn)狀，以及進(jìn)水水質(zhì)條件和出水水質(zhì)要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定了預(yù)氧化-常規(guī)處理-預(yù)留深度處理的工藝方案。工程運(yùn)行結(jié)果表明，出水水質(zhì)完全符合GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

凈水工藝；預(yù)氧化；常規(guī)處理；深度處理；南水北調(diào)水源

1 工程概況

某城區(qū)原供水全部以地下水為水源。南水北調(diào)中線通水后該城區(qū)為受益縣城之一。根據(jù)南水北調(diào)分配水量和該城區(qū)供水規(guī)劃，確定水廠建設(shè)規(guī)模為8.4萬(wàn)m3／d。中線引江水從丹江口水庫(kù)至水廠輸水線路采用明渠、河道的輸水方式［1］，中途原水可能會(huì)受到藻類、有機(jī)物、油類等二次污染［2］。為確保水廠出水水質(zhì)達(dá)到GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》［3］的要求，本工程采用了預(yù)氧化-常規(guī)處理-預(yù)留深度處理的工藝方案。

2 凈水處理工藝方案的選擇

2.1 預(yù)處理工藝

考慮南水北調(diào)引江水的水質(zhì)、處理設(shè)施、處理效果等，本工程決定采用化學(xué)預(yù)氧化的預(yù)處理方法?；瘜W(xué)預(yù)氧化法主要有：預(yù)氯化、臭氧預(yù)氧化、高錳酸鉀預(yù)氧化、高錳酸鹽預(yù)氧化等［4］。

2.1.1 預(yù)氯化

長(zhǎng)期以來(lái)加氯是我國(guó)水廠較廣泛使用的處理方法，但研究發(fā)現(xiàn)氯可與水中有機(jī)物生成鹵代有機(jī)副產(chǎn)物等致癌物質(zhì)［5］，影響供水的安全性，威脅人體健康。故本工程不采用預(yù)加氯方式。

2.1.2 臭氧預(yù)氧化

臭氧預(yù)氧化可氧化、分解水中多種有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，對(duì)于鐵、錳、硫化物、農(nóng)藥、合成洗滌劑、三致物質(zhì)、色、嗅味的去除都有很大的貢獻(xiàn)，并有殺菌滅藻和病毒滅活的作用［6］，但其設(shè)備復(fù)雜、能耗高、投資大、成本高、操作管理復(fù)雜。

2.1.3 高錳酸鉀預(yù)氧化

高錳酸鉀能夠氧化分解水中多種臭味化合物，如有機(jī)酸、醛、酮、硫化氫、硫醇等，可以有效地去除水中的臭味。在凈水工藝的始端投加高錳酸鉀藥劑，對(duì)藻類有顯著的滅活作用，且在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的新生態(tài)水合二氧化錳具有很高的活性，能夠通過(guò)吸附作用促進(jìn)絮體的成長(zhǎng)，能夠吸附滅活的藻類，形成以新生態(tài)二氧化錳為核心的相對(duì)密實(shí)的絮體，有利于沉淀［7］。具有投資少、能耗低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)上述各預(yù)處理工藝的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，故本工程預(yù)處理工藝采用高錳酸鉀預(yù)氧化。

2.2 常規(guī)處理工藝

常規(guī)處理工藝主要包括混合、絮凝、沉淀、過(guò)濾、消毒，為確定經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案，對(duì)處理工藝及構(gòu)筑物型式做了進(jìn)一步的比選優(yōu)化。

2.2.1 混合

常用的混合形式有水泵混合、機(jī)械混合和管式混合。考慮到水泵混合對(duì)水泵葉輪腐蝕的影響，不予采用，本文主要對(duì)機(jī)械混合和管式混合進(jìn)行比較。

機(jī)械混合是利用機(jī)械設(shè)備使水流產(chǎn)生混合條件，從而達(dá)到一定的攪拌強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)使藥劑擴(kuò)散到水體內(nèi)的目的。其主要優(yōu)點(diǎn)是混合效果好，且不受原水水質(zhì)和水量變化的影響，但是機(jī)械維修量較大。管式靜態(tài)混合器利用水流能量，不須外加動(dòng)力，通過(guò)切割分流、反向回流、旋渦混流等3個(gè)作用，使藥劑與水體快速混合［8］。管式靜態(tài)混合器混合效果好，安裝方便。故本工程采用管式靜態(tài)混合器混合。

2.2.2 絮凝

根據(jù)絮凝池的構(gòu)造和采用的設(shè)備，絮凝分為水力絮凝和機(jī)械絮凝2種類型。水力絮凝池具有絮凝時(shí)間較短，占地少，投資較省的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)流量下的反應(yīng)效果較好。常用的水力絮凝池包括隔板絮凝池、折板絮凝池、網(wǎng)格絮凝池等。網(wǎng)格絮凝池具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，絮凝時(shí)間短及絮凝效果較好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。故本工程采用網(wǎng)格絮凝池。

2.2.3 沉淀

沉淀工藝是水廠處理工藝的主體工藝。常用沉淀池池型有平流池、高密度沉淀池、斜管斜板池等。

高密度沉淀池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高，自動(dòng)控制要求高，但對(duì)水力負(fù)荷及原水水質(zhì)的波動(dòng)均具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，出水水質(zhì)好［9］；平流沉淀池占地面積大，對(duì)水力負(fù)荷及原水水質(zhì)的波動(dòng)均具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，沉淀效果穩(wěn)定，操作管理方便，耗藥量一般也較低，池體構(gòu)造簡(jiǎn)單，池深較淺，自控要求低，造價(jià)較高密度沉淀池低；斜管沉淀池沉淀效率高，占地面積小，自控要求低，造價(jià)較平流沉淀池低，但是斜管耗用材料多，易老化，需定期更換，維修費(fèi)用較高。故本工程采用平流沉淀池。

2.2.4 過(guò)濾

過(guò)濾工藝常用的池型有普通快濾池、均質(zhì)濾料濾池、翻板濾池。

普通快濾池運(yùn)行可靠，管理簡(jiǎn)便；均質(zhì)濾料濾池自動(dòng)化程度高，管理方便，盡管土建施工要求較高，但設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成熟，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣［10］；翻板濾池過(guò)濾機(jī)理和均質(zhì)濾料濾池相同，技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較相當(dāng)，效果也較好，但缺乏成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且在沖洗控制上較難把握，其程序調(diào)整也比較困難。故本工程采用均質(zhì)濾料濾池。

2.2.5 消毒

消毒可殺滅水中的病原菌、病毒和其他致病性微生物。消毒方法主要有液氯消毒和二氧化氯消毒［11］。由于當(dāng)?shù)貨](méi)有氯源，氯氣的儲(chǔ)存，特別是運(yùn)輸不便，考慮到日常運(yùn)行可靠且經(jīng)濟(jì)，本工程采用二氧化氯作為消毒劑。

2.3 深度處理

本次工程考慮預(yù)留深度處理的用地，在未來(lái)原水水質(zhì)變差或出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提高時(shí)，再增加深度處理。

3 污泥處理工藝方案的選擇

3.1 濃縮

污泥濃縮一般可采用重力濃縮和機(jī)械濃縮2種方法。機(jī)械濃縮一次性投資較高，并且能耗高，不經(jīng)濟(jì)；重力濃縮穩(wěn)定可靠，效果好。故本工程采用重力濃縮。

3.2 脫水

目前用于給水污泥脫水的設(shè)備主要有帶式壓濾機(jī)、離心式脫水機(jī)和板框式壓濾機(jī)。帶式脫水機(jī)價(jià)格最低，能耗最低，管理方便。故本工程采用帶式脫水機(jī)。

4 主要凈水單元工藝設(shè)計(jì)

4.1 靜態(tài)混合器

混合采用靜態(tài)混合器。考慮到近期處理水量較小，因此設(shè)置8臺(tái)DN 400 mm的靜態(tài)混合器，可根據(jù)處理水量調(diào)整靜態(tài)混合器工作的數(shù)量。

4.2 網(wǎng)格絮凝沉淀池

網(wǎng)格絮凝池和平流沉淀池合建，共設(shè)2座8組。網(wǎng)格絮凝池反應(yīng)時(shí)間為18.5 min，有效水深為4.0m；平流沉淀池長(zhǎng)度為87.0m，單組池寬為3.2m，有效水深為3.4 m，沉淀時(shí)間為2.0 h，水平流速為11.7 mm／s。每座沉淀池設(shè)6根寬400 mm，高700 mm，長(zhǎng)15.3 m的指型槽。每座沉淀池設(shè)1臺(tái)泵吸式吸泥機(jī)排泥［12］。

4.3 均質(zhì)濾料濾池

均質(zhì)濾料濾池設(shè)1座，設(shè)計(jì)濾速為8.27 m／h，強(qiáng)制濾速為11.02 m／h，共設(shè)8格，單格過(guò)濾面積為56 m2。濾池有效深度為3.70 m，其中支撐梁（濾梁）高0.98 m，濾板厚0.12 m，承托層厚0.10 m，濾料層厚1.20 m，清水區(qū)高度為1.30 m。濾料采用石英砂均質(zhì)濾料，有效粒徑范圍為0.90~1.20 mm，不均勻系數(shù)K80＜1.4。濾池反沖洗時(shí)，先氣沖，氣沖強(qiáng)度為15 L／（s·m2），沖洗時(shí)間為2 min；再氣水聯(lián)合反沖洗，氣沖強(qiáng)度為15 L／（s·m2），水沖強(qiáng)度為3 L／（s·m2），沖洗時(shí)間為3 min；最后水沖洗，水沖強(qiáng)度為6 L／（s·m2），沖洗時(shí)間為6 min；同時(shí)全程表面掃洗，表面掃洗強(qiáng)度為2 L／（s·m2）。

4.4 加氯加藥間

加氯加藥間合建。加氯消毒采用二氧化氯，加氯量為1.0 mg／L，設(shè)4臺(tái)加氯機(jī)，3用1備，單臺(tái)制備能力為5 kg／h。設(shè)置前加氯點(diǎn)、后加氯點(diǎn)、補(bǔ)加氯點(diǎn)，采用比例式和余氯反饋復(fù)合投加。加藥間內(nèi)投加聚合氯化鋁（PAC）、高錳酸鉀、活性炭3種藥劑。PAC最大投藥量為25 mg／L［13］；高錳酸鉀設(shè)計(jì)投加量為2.0 mg／L，僅在進(jìn)水有機(jī)物含量高時(shí)投加；濕式粉末活性炭設(shè)計(jì)投加量為10 mg／L，僅在緊急情況下投加。

4.5 污泥濃縮脫水機(jī)房

污泥濃縮采用2座直徑8 m的輻流式濃縮池，固體通量為0.91 kg［DS］／（m2·h），液面負(fù)荷為0.21 m3／（m2·h）。污泥脫水采用帶式脫水機(jī)，每天工作約16 h，處理量為137.5 kg［DS］／h，選用2臺(tái)帶式脫水機(jī)，互為備用，脫水機(jī)帶寬1.0 m，單臺(tái)處理量為70~180 kg［DS］／h。

5 結(jié)論

本工程建成投產(chǎn)后，大大提高了供水水質(zhì)，改善了居民生活水平，促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。采用本項(xiàng)目的水處理工藝可以應(yīng)對(duì)水源水質(zhì)水量的變化，出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到GB 5749—2006的要求。

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Design of water purification process for source water supply plant of South-to-North water diversion project

ZHAO Jing
（Nanjing Havy Municipal Engineering Design Co.,Ltd.,Nanjing 211112,China）

Water source of middle route of South-to-North water diversion project was adopted for water supply of a city.According to the current status of the said urban area,the influent water quality and the effluent water requirement,a process scheme of pretreatment-conventional treatment-reserved advanced treatment was determined through the economic and technical comparison.The project operation results showed that,the effluent water quality totally met the requirement of GB 5749—2006 Sanitary Standard for Drinking Water.

water purification process;pre-oxidation;conventional treatment;advanced treatment;water source of South-to-North water diversion project

X505

B

1009－2455（2016）06－0078－03

趙靜（1982－），女，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，設(shè)計(jì)所副所長(zhǎng)，碩士，主要從事給排水設(shè)計(jì)工作，（電子信箱）zhaozhao1017＠126. com。

2016-07-08（修回稿）