漳州市某自來水廠深度處理方案設(shè)計

吳 藝 芳

(廈門水務(wù)規(guī)劃設(shè)計有限公司，福建 廈門　361009)

漳州市某自來水廠工程建設(shè)規(guī)模：常規(guī)處理10萬m3/d，深度處理(含現(xiàn)有系統(tǒng))規(guī)模為15萬m3/d。根據(jù)業(yè)主提供的水源水質(zhì)檢測報告了解到水源水質(zhì)濁度在13 NTU～51.2 NTU之間,氨氮檢測值在0.46 mg/L～2.52 mg/L之間，高錳酸鹽指數(shù)在2.74 mg/L～5.44 mg/L，鐵檢測值在0.152 mg/L～0.687 mg/L之間，錳檢測值在0.05 mg/L～0.797 mg/L之間，屬于微污染水源，污染類型是有機污染和鐵錳污染。

根據(jù)以上分析，確定本設(shè)計進水設(shè)計值見表1。

表1　進水設(shè)計值

由于本項目原水水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、鐵、錳等指標(biāo)較高，屬于微污染水源，常規(guī)處理對這些污染物的去除程度有限，出水水質(zhì)達不到國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求因此必須在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上有針對性的增加預(yù)處理和深度處理的工藝。

本工程設(shè)計執(zhí)行GB 5749—2006生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范中的要求，除處理后的出廠水指標(biāo)除濁度不大于0.5 NTU外，其余指標(biāo)均按“GB 5749—2006”中的要求執(zhí)行。

1　預(yù)處理工藝

預(yù)處理包括生物預(yù)處理和化學(xué)預(yù)處理。生物預(yù)處理采用接觸氧化池，主要去除原水中的高錳酸鹽指數(shù)(有機污染物)、氨氮并為除鐵除錳創(chuàng)造條件，起曝氣作用?；瘜W(xué)預(yù)處理采用預(yù)投高錳酸鉀，用于除藻和有機物并為除鐵錳提供進一步保證。

2　常規(guī)處理工藝

由于常規(guī)處理工藝已經(jīng)較為成熟了，本工程新建的常規(guī)處理工藝采用:網(wǎng)格絮凝池+斜管沉淀池+V型濾池,現(xiàn)狀常規(guī)處理構(gòu)筑物保留不變，本文不做深入討論。

3　深度處理工藝

本工程水源屬于微污染水源，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、鐵錳等多項指標(biāo)較高，采用常規(guī)處理手段無法達到出水水質(zhì)要求，必須采用深度處理工藝。

深度處理國內(nèi)采用較多的處理工藝有兩種：臭氧活性炭工藝和超濾膜工藝。

3.1　方案一:臭氧+活性炭+石英砂處理工藝

臭氧+活性炭是處理受污染水源水并保證高質(zhì)量出水水質(zhì)的一種先進有效方法。該工藝是在經(jīng)常規(guī)處理的出水經(jīng)臭氧、活性炭濾池過濾出水，在通過臭氧的強氧化作用及活性炭的吸附及生物氧化作用，較徹底地去除水體中的有機物、色度、臭味以及藻類等。保證出水具有很高的化學(xué)安全性。但是臭氧活性炭工藝的缺點是出水濁度和細(xì)菌類指標(biāo)還達不到出水衛(wèi)生指標(biāo)，為彌補這一缺點，在后面設(shè)砂濾池，通過砂濾作用，進一步去除濁度和細(xì)菌類。保證了出水的濁度和微生物安全性。目前為止，國內(nèi)成功運用的實例證明，這種工藝是處理微污染水源最可靠、最實用的技術(shù)。

3.2　方案二:粉末活性炭+超濾膜處理工藝

超濾(UF)是一種物理性的低壓驅(qū)動的膜分離技術(shù)，給水上一般采用中空纖維超濾膜元件，該超濾膜具有親水性好，耐有機污染，耐酸堿等特點。膜孔直徑為0.01 μm～0.02 μm，全部的細(xì)菌和絕大部分的病毒都可被攔截，是去除水中兩蟲(隱孢子蟲和賈第蟲)最有效的手段，出水無需消毒就可達到微生物學(xué)指標(biāo)要求。但缺點是對中小分子有機物沒有去除能力，為了彌補這一缺點，通常在前面設(shè)粉末活性炭投加裝置，當(dāng)原水中有有機物污染物、氨氮、臭味的時候，適量投加粉末活性炭，通過吸附作用，將其去除，以達到生物、化學(xué)全面安全。這種工藝在國外運用比較普遍，國內(nèi)也有運用(膜處理工藝流程圖見圖1)。

綜上所述，從技術(shù)比較來看，方案一出水水質(zhì)可穩(wěn)定達標(biāo)、運行方式靈活、可實現(xiàn)多模式運行、降低運行成本，而且國內(nèi)對于大規(guī)模水廠的運行已積累了豐富的經(jīng)驗；方案二雖處理構(gòu)筑物少、管理簡單，但運行方式不如方案一靈活，國內(nèi)大規(guī)模水廠運行經(jīng)驗少，而且就本工程而言，方案二的鐵能否達標(biāo)還待下一階段通過中試來確定。因此本設(shè)計推薦采用方案一。

4　廢水回收工藝

為使水資源充分合理利用，本項目在凈水廠內(nèi)設(shè)廢水回收系統(tǒng)，將污泥上清液和濾池的反沖洗水經(jīng)流量調(diào)節(jié)后送至進水系統(tǒng)前端加以利用，以減少水量損耗。

5　污泥處理工藝

在給水處理中會有部分污泥產(chǎn)生，這些污泥一般不含有毒物質(zhì)，成分以原水中的懸浮物和投加藥劑所產(chǎn)生的絮凝體為主。目前國內(nèi)已注重給水處理的污泥處置問題，因此本項目需考慮凈水廠污泥的處理方案。

目前國內(nèi)給水污泥處理所采取的主要工藝流程為：污泥收集→污泥濃縮→污泥脫水→污泥外運。

污泥收集主要是絮凝池、沉淀池排泥，需設(shè)置排泥池。

本項目污泥濃縮推薦采用耗能少，維護管理方便的污泥重力濃縮池。污泥脫水采用機械脫水的方式。污泥脫水設(shè)備推薦選用帶式壓濾機。

6　消毒劑選擇

液氯和ClO2均可作為本工程使用的消毒劑，但采用液氯需要較大的空間來儲存、保管，且運輸較不方便，因此根據(jù)實際情況，消毒劑選ClO2。ClO2被世界衛(wèi)生組織定義為首選消毒劑，具有一種廣譜、高效、安全的優(yōu)點。同液氯相比，消毒副產(chǎn)物的幾率較低。

7　工藝方案確定

工藝流程圖見圖2。

8　預(yù)處理及深度處理設(shè)計計算

預(yù)處理及深度處理建設(shè)規(guī)模15萬m3/d，自用水系數(shù)取5%,設(shè)計流量：1.82 m3/s。

1)預(yù)處理設(shè)計。

預(yù)臭氧接觸池接觸時間：T=5 min分4座；

單座尺寸L×B×H有效=4.0 m×3.5 m×6.0 m；

臭氧擴散系統(tǒng)4套，擴散量2.5 kg/h。

2)深度處理設(shè)計。

a.臭氧接觸池接觸時間：T=25 min分2座;

單座尺寸L×B×H有效=19.5 m×7.0 m×6.0 m;

尾氣破壞裝置放在臭氧接觸池上面，每池內(nèi)設(shè)計成4段，并在第一、第二和第三段內(nèi)設(shè)有陶瓷細(xì)泡擴散盤。

臭氧投加系統(tǒng)2套，尾氣破壞器2套，使排到環(huán)境空氣中的尾氣中的殘留臭氧濃度低于0.1 PPM。

臭氧制備間1座，臭氧投加量3 mg/L，氣源：氧氣源；

平面尺寸:L×B=36 m×12.5 m；

設(shè)備2套(無備用)，Q=10 kg/h，N=130 kW。

b.活性炭濾池采用普通快濾池，分6格。

設(shè)計濾速:V=9.13 m/h；

強制濾速:V=11 m/h；

單格過濾面積：L×B=13.6 m×9 m；

高度組成：超高0.9 m，清水層1.5 m，活性炭1.8 m，石英砂0.40 m，卵石層0.10 m，濾板0.1 m，支撐梁1.0 m，總高度5.8 m；

沖洗方式：氣沖—水沖，反沖洗時間約為13 min，其中：氣沖時間為3 min；

水沖時間為10 min。反沖洗周期：6 d～7 d；

濾料：顆粒活性炭，有效粒徑d：0.9 mm～1.1 mm；石英砂有效粒徑d：0.9 mm。

c.活性炭濾池反沖洗泵房及鼓風(fēng)機房。

氣沖強度:60 m3/h·m2；

水沖強度：22 m3/h·m2；

平面尺寸：L×B=39 m×9 m；

設(shè)備：羅茨鼓風(fēng)機3臺(2用1備)Q=3 720 m3/h，H=5 m，N軸=65 kW。

臥式雙吸離心泵3臺(2用1備)Q=1 350 m3/h，H=10 m，N軸=47 kW。

9　運行模式

為節(jié)省工程的運行成本，推薦方案有三種運行模式：

1)當(dāng)原水水質(zhì)符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)時，采用常規(guī)處理工藝，V型濾池出水管處設(shè)超越管，V型濾池出水直接進入清水池，經(jīng)送水泵房加壓送至用戶。

2)當(dāng)原水水質(zhì)季節(jié)性微污染或發(fā)生突發(fā)事件時，原水經(jīng)高錳酸鉀預(yù)氧化、投加粉末活性炭后進入廠區(qū)，經(jīng)常規(guī)處理后，出水進入清水池，經(jīng)送水泵房加壓送至用戶。

3)當(dāng)原水水質(zhì)長期受微污染，經(jīng)常規(guī)處理后某些有機、有毒物質(zhì)含量指標(biāo)或色、臭、味等感官指標(biāo)不能滿足GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時，采用全流程：預(yù)臭氧+強化常規(guī)處理+深度處理運行模式。