高寒地區(qū)低溫低濁水處理工藝設(shè)計探討

魏 穎，閆 飛，劉淵博

（中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

玉樹市現(xiàn)狀凈水廠是災(zāi)后重建時規(guī)劃建設(shè)的，水源為扎西科河地下水，設(shè)計供水能力為3萬m3/d，實際供水量為2.3萬m3/d，供水保證率不足80%。同時由于水處理工藝簡單，無完整的水處理工藝，僅經(jīng)過加氯消毒，導(dǎo)致現(xiàn)狀水廠的水質(zhì)安全存在隱患，同時設(shè)計水量已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀用水需求，需提高水廠處理能力，對水處理工藝進行改造。隨著國慶水庫工程的建設(shè)開展，需要結(jié)合國慶水庫建設(shè)對現(xiàn)狀水廠進行改造增容，實現(xiàn)凈水廠地表水、地下水雙水源，以提高玉樹市城市供水保證率。

凈水工程位于青海省玉樹市，海拔高程3800m，多年平均氣溫3.2℃，因而地表水處于低溫狀態(tài)的時段相當(dāng)長，而且冬季水庫水的濁度較低，這就導(dǎo)致一年中不同季節(jié)的水質(zhì)差異較大，增加了地表水的處理難度。為此，需要對低溫低濁水處理工藝及水廠運行方案進行優(yōu)化設(shè)計。

1 水源水質(zhì)

由于國慶水庫的地理位置較高原因，隨著四季溫度的變化，水質(zhì)條件變化也較大，在項目開展期間，委托青海省疾病預(yù)防控制中心進行水質(zhì)監(jiān)測，正常時期國慶水庫水質(zhì)檢測結(jié)果如表1所示。

表1 國慶水庫水質(zhì)檢驗結(jié)果

檢測結(jié)果表明：水質(zhì)濁度、懸浮物及大腸菌群為主要去除指標(biāo)，正常時期水源水質(zhì)受輕度污染，經(jīng)常規(guī)凈化處理后水質(zhì)即可達到GB 5749-2006的規(guī)定。

玉樹市平均最低氣溫-15.1℃，極端最低氣溫-27.6℃，枯水時期濁度會降低至20NTU以下，水溫接近0℃，因此需要考慮冬春季節(jié)低溫低濁水的處理。

2 低溫低濁水常用處理工藝

溫度低影響絮凝劑的水解，水的黏度隨溫度的降低會增高，阻礙顆粒間的碰撞；濁度低主要影響顆粒間的碰撞機率，進而導(dǎo)致形成的絮體顆粒粒徑小，不易下沉。因此，對于低溫低濁水主要是從如何保證運行時的溫度及沉淀效果兩個方面進行考慮。

目前，國內(nèi)對于低溫低濁水的解決措施主要有加強混凝過程、利用泥渣的剩余活性及溶氣氣浮工藝。

3 低溫低濁水主要處理構(gòu)筑物選擇

根據(jù)《低溫低濁水給水處理設(shè)計規(guī)程》（CECS110：2000），結(jié)合本工程實際特點，在特殊季節(jié)（低溫低濁原水）時，采用投加助濾劑（活化硅酸）+微絮凝過濾工藝運行，同時注意建構(gòu)筑物保溫，盡量控制低溫對水處理的影響。

遇到低溫低濁水時，首先考慮常規(guī)處理工藝，設(shè)計中考慮適當(dāng)增加混凝沉淀時間，濁度達不到出水要求時，考慮增加應(yīng)急措施，主要包括微絮凝過濾，在過濾前增加助濾劑，同時增加溶氣措施，在配水井處增加水射器，同時需要根據(jù)生產(chǎn)性實驗選擇合適的混凝劑、助凝劑（聚丙烯酰胺）；適當(dāng)采取清水回流增加停留時間；如遇到仍不達標(biāo)情況，可考慮短時采用一期工程備用水源，待二期出水確保達標(biāo)后進入清水池。

3.1 混合設(shè)備選擇

原水中投加混凝劑后，應(yīng)立即瞬時強烈攪動，在很短的時間內(nèi)（10～20s），將藥劑均勻分散到水中。正常取水水源為水庫水，濁度季節(jié)性變化較大，采用機械混合處理有較好的效果。因此本工程選用機械混合方式。

3.2 混凝劑選用

混凝劑須選用對水源水質(zhì)適用范圍廣、有較好的凈化效果且質(zhì)量穩(wěn)定、各項毒性指標(biāo)低的產(chǎn)品，根據(jù)目前運行條件相似水廠的經(jīng)驗及規(guī)范推薦，選用PAC（聚合氯化鋁）作為本工程的混凝劑，聚丙烯酰胺、活化硅酸作為助濾劑（考慮原水低溫低濁的特點），實際使用中需結(jié)合水質(zhì)變化情況根據(jù)生產(chǎn)性試驗結(jié)果合理確定投加藥劑數(shù)量。

3.3 沉淀池方案選擇

平流沉淀池的優(yōu)點是構(gòu)造比較簡單，有穩(wěn)定的沉淀效果，方便管理，運行經(jīng)驗比較成熟，缺點是占地面積較大。斜管（板）沉淀池占地省，但造價略高，斜管（板）壁積泥不易滑落和清理，且對水量、水質(zhì)的適應(yīng)性也不如平流沉淀池。從運行管理及場地用地面積緊張考慮，本工程采用“平流+斜板”復(fù)合沉淀池。低溫低濁水處理時采用接觸絮凝處理工藝，可以考慮超越復(fù)合沉淀池。

圖1 混合絮凝復(fù)合沉淀池

3.4 濾池選擇

氣水反沖洗均質(zhì)濾料濾池，由于具有反沖洗效果好，節(jié)水、節(jié)能、自動化水平高、配水配氣均勻等優(yōu)點，國內(nèi)很多水廠均采用這種池型。鑒于其具有的上述優(yōu)點，同時為方便統(tǒng)一管理，故本工程推薦采用氣水反沖洗“V”型均質(zhì)濾料濾池。

4 水廠運行方案

水廠的運行要充分考慮一期的運行情況，以二期水廠運行為主，一期水廠運行為輔進行設(shè)計，并且運行時要考慮不同季節(jié)的原水水質(zhì)情況，進而調(diào)整水廠的運行工藝。主要分為正常時期水處理工藝運行、特殊時期（低溫低濁時期）水處理工藝運行、應(yīng)急時期（水質(zhì)不能達標(biāo)時期）水處理工藝運行。

圖2 正常時期水處理工藝流程

圖3 特殊時期水處理工藝流程

圖4 應(yīng)急時期水處理工藝流程

根據(jù)進出水水質(zhì)的實際情況，工藝在運行時注意觀察進水濁度的變化，正常時期進水濁度可達到40NTU，經(jīng)過強化混凝等水處理工藝，出水濁度可達到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）的標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)急時期依然沿用一期的地下水處理工藝，即只進行消毒處理；冬季及春季考慮低溫低濁的影響，進水濁度較低，低于20NTU，運行時超越復(fù)合沉淀池，采用微絮凝處理工藝處理原水。當(dāng)水廠在檢修及出現(xiàn)故障期間，仍然采用一期地下水的水處理工藝，由于一期的水源水為地下水，水質(zhì)較好，只有大腸桿菌等菌群超標(biāo)，僅進行消毒處理即可達到生活飲用水衛(wèi)生要求。

5 結(jié)束語

低溫低濁水處理是凈水技術(shù)中的難點，在現(xiàn)有科研成果和高寒地區(qū)的生產(chǎn)運行經(jīng)驗基礎(chǔ)上，結(jié)合該工程用地面積有限及與永臨結(jié)合的特點，改良了處理工藝，不僅滿足生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)要求，而且降低了處理成本。

（1）混合絮凝復(fù)合沉淀池的應(yīng)用，可以在有限的用地面積情況下保證處理效果。

（2）氣浮主要使雜質(zhì)浮至水面，易于固液分離，微絮凝過濾工藝以接觸絮凝為主，水源水加藥混合經(jīng)絮凝反應(yīng)池后迅速進入濾料層接觸絮凝，通過濾料層吸附截流作用有效去除絮體。

（3）水廠在運行時要注意進水濁度的變化，根據(jù)進出水濁度高低調(diào)整工藝的運行。