黃河水源凈水廠處理工藝和藥劑選型

梁曉寧

（寧夏水投清水源水處理科技有限公司，銀川 750411）

銀川城鄉(xiāng)西線供水工程擬在青銅峽水庫左岸新建黃河金沙灣泵站，引水通過5.3 km 壓力管線進入西夏渠。改造西夏渠65 km，全年輸水，并擴建西夏水庫，作為銀川市的沉沙調蓄水庫，然后將以黃河水為原水的水庫水引入凈水廠，經凈化處理后向銀川市城區(qū)供水。本工程凈水廠處理工藝的設計處理水量為50 萬m/d，冬季，在低溫低濁度進水的情況下，出水滿足國標要求；夏季，該工藝能承受3 000 mg/L 的高濁度沖擊，在高濁度下有短暫適應性，出水滿足國標要求。

1 水處理工藝的選擇

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，冬季，寧夏以黃河水為原水的水庫水溫經常小于5 ℃，其屬于較難處理的低溫低濁度水；夏季，雨水較多，可能產生高濁度水。低溫低濁度水有兩大特點。一是水溫較低，水分子運動較慢，碰撞概率較?。欢撬疂岫鹊?，水中膠體顆粒少，運動能力低，碰撞機會少，混凝形成的絮體較輕、較細，沉淀速度較慢，不易下沉，懸浮在水中，很難通過沉淀從水中分離出去，導致出水超標。本工程的出水各項指標應滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2006）的要求，出水濁度要小于1.0 NTU。考慮到管道輸送過程存在二次污染，本次設計將凈水廠出水濁度控制在不大于0.5 NTU。

對于以黃河水為原水的水庫水，通常采用常規(guī)飲用水處理工藝，即先投加混凝劑進行混凝、沉淀和過濾，然后投加次氯酸鈉消毒。本工程的原水水質符合《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅱ～Ⅲ類水標準，是較為理想的城市供水集中水源，經處理，出水可以滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2006）的要求。

2 混凝劑選擇方案

混凝劑是給水處理中最重要的藥劑之一，其對原水的適應性直接影響水處理工藝的運行效果和工程投資。目前，凈水廠常選用聚合氯化鋁（PAC）作為混凝劑，配合投加聚丙烯酰胺（PAM）作為助凝劑，加強對膠體顆粒的架橋和網(wǎng)捕作用，從而達到良好的混凝效果。

近年來，人們對低溫低濁度條件下的混凝劑投加品種、方式和劑量做了大量研究。對比發(fā)現(xiàn)，聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDM）聚合有機混凝劑的使用劑量較低，去除效果優(yōu)于PAC，但是其價格和來源容易受到限制；復合鋁鐵鹽混凝劑的濁度去除效果優(yōu)于鋁鹽，同時可以降低出水金屬鋁的含量；PAM 與PDM的復合比例越低、PDM 特征黏度越高，復合混凝劑的脫濁效果越好。本設計中，冬季單獨投加高效絮凝劑（HACC），夏季單獨投加PAC；另外，冬季可組合投加PAC 和PAM。

3 混凝劑投加調試情況

3.1 HACC 投加情況

凈水廠自2019年11月6日開始調試，水源為西夏水庫，調試時間為冬季。冬季水庫水溫經常小于5 ℃，濁度為2.0 ～4.5 NTU，其屬于難以處理的低溫低濁度水。為保證調試效果，采用HACC 作為調試藥劑。HACC 是一種復合型無機高分子混合劑，該混合劑活性基團針對性強，基團活性及水解性能受溫度影響小，其適用于北方冬季低溫低濁度條件下的強化混凝處理，低溫低濁度條件更能顯現(xiàn)其高效的混凝效果。HACC 對有機物含量高的地表水源、富營養(yǎng)湖庫水源的適應性強，去除有機物和藻類的效果突出。

自調試以來，制水506 萬m，使用HACC（濃度10%）約580 t。調試期間，單位藥耗為12 mg/L，沉淀池出水濁度可以控制在0.5 ～2.0 NTU，水廠出水濁度可以控制在0.1 ～0.3 NTU，滿足設計要求。2020年1月12日開始給銀川市民供水，日平均供水量約為6 萬m，供水期間藥耗約為10 mg/L。HACC在冬季低溫低濁度條件下具有良好的適應性，但其造價較高，冬季過后氣溫逐漸升高，建議將混凝劑替換為PAC。

3.2 PAC 投加情況

進入2020年5月，隨著氣溫的升高，水庫水溫逐漸上升，超過7 ℃。金沙灣泵站開機為西夏水庫蓄水，水庫水位逐漸升高，凈水廠進水濁度變大，超過4 NTU，基本達到PAC 的投加條件。5月20日，混凝劑改為PAC，投加量為6 ～12 mg/L。

3.3 PAC 和PAM 組合投加

PAC 在我國北方低溫低濁度原水地區(qū)有廣泛的應用，尤其是黃河水源凈水廠，其水解形態(tài)穩(wěn)定，受低溫影響較小，可充分發(fā)揮吸附架橋作用；PAM 作為助凝劑，國內大量凈水廠有豐富實踐經驗，效果良好，投加PAM 可以明顯減少鋁鹽混凝劑用量。PAM對低溫低濁度水有良好的助凝效果，形成的礬花明顯比無助凝劑時大。從剩余濁度來看，在少量PAM 存在的情況下，除濁效果明顯好轉。當PAC 單獨投加，水質不理想時，可組合投加PAC 和PAM。目前單獨投加PAC，出水已達到設計要求，投加量較?。s 7 mg/L），效果顯著，冬季可采用組合投加方式。

3.4 藥劑投加調試結果

根據(jù)2019年11月至2020年6月凈水廠的運行情況，本文提出了3 種混凝劑投加方案，如表1 所示。一是凈水廠混凝劑優(yōu)先采用PAC，投加量控制在6 ～14 mg/L。凈水廠化驗室應每日進行燒杯試驗，按照試驗結論指導凈水廠生產。二是單獨投加PAC，藥劑投加量超過14 mg/L，水質不能達到設計要求時，組合投加PAC 和PAM。三是冬季處理低溫低濁度水，優(yōu)先采用PAC 和PAM 組合投加方式，若處理效果不理想，則投加HACC，投加量約為10 mg/L。

表1 3種混凝劑投加方案優(yōu)缺點對比

4 消毒劑投加調試情況

飲用水清毒劑須具有廣譜殺菌能力、消毒性能持久、副產物少、使用安全方便的特性。目前，給水處理工藝普遍使用的消毒劑主要有液氯、氯胺、二氧化氯、臭氧和次氯酸鈉，另外可采用紫外線（UV）消毒。本工程采用次氯酸鈉+紫外線的組合消毒工藝。次氯酸鈉溶液危險性較小，投加簡單，同時能有效解決液氯、氯胺、二氧化氯等氯系消毒劑所存在的劇毒性，儲存不方便等問題，消除安全隱患。其消毒效果好，操作安全，使用方便，易于存儲，對環(huán)境無害。下面結合次氯酸鈉消毒工藝，重點分析次氯酸鈉投加調試情況。

4.1 次氯酸鈉消毒工藝的選擇

目前，次氯酸鈉消毒有兩種方式，一種為投加成品次氯酸鈉溶液，另一種是用電解鹽制取次氯酸鈉溶液投加。本工程處理水量較大，消耗的次氯酸鈉溶液較多，如采用成品次氯酸鈉，涉及周期性的溶液補充，運行管理較為煩瑣，特別是10%濃度成品次氯酸鈉易揮發(fā)，濃度會隨溫度、使用時間降低，所以成品次氯酸鈉的儲存要求較高。但在線次氯酸鈉發(fā)生器不會存在以上問題，0.8%濃度的次氯酸鈉較為穩(wěn)定，根據(jù)水量、投加量可隨時調整生成量，運行維護管理便捷。另外，從運行成本分析可以看出，成品次氯酸鈉消毒成本高于在線次氯酸鈉發(fā)生器消毒成本。因此，通過綜合比較，本工程采用在線次氯酸鈉發(fā)生器。

4.2 藥劑投加調試結果

凈水廠按兩級加氯設計，前加氯在進水總管上，主要用于滅活原水中的藻類等，后加氯有2 個投加點，一個在濾池前，一個在清水池進水總管上，以保證管網(wǎng)中的余氯量。前加氯按最大投加量2 mg/L 設計，可按原水藻類含量不定期投加；濾前加氯按最大投加量1 mg/L 設計，投加點位于濾池前渠道。后加氯按最大投加量1 mg/L 設計，通過清水池接觸消毒。

經檢測，西夏水庫原水藻類含量較低，前加氯按照1.2 mg/L 投加，根據(jù)藻類變化情況增減，可基本消除藻類。后加氯按照0.7 mg/L 投加，根據(jù)出廠水質變化情況增減，經過清水池接觸消毒后，水廠出水余氯可達到0.3 mg/L。濾前加氯暫時不開展，根據(jù)濾砂表面細菌含量確定是否投加。當反沖洗時間沒有達到設定值時，濾池可能無法正常過濾，濾砂表面會產生白色固體，原因可能是高溫天氣投加高分子藥劑使濾砂表面形成生物膜。如發(fā)現(xiàn)濾砂表面形成一層硬塊，應對濾砂表面進行化驗，若發(fā)現(xiàn)細菌含量很高，應在濾前進行加氯，可先按照0.5 mg/L 投加，但根據(jù)凈水廠運行經驗，結合寧夏黃河水的水質情況，出現(xiàn)這種情況的概率較低。

5 結論

運行調試初期，凈水廠進水量為10 萬m/d，后期實現(xiàn)滿負荷運行，進水量為50 萬m/d。運行期間，凈水廠不斷優(yōu)化給水處理工藝，合理進行藥劑選型，使出水濁度始終保持在0.5 NTU 以下，保證銀川市城區(qū)正常供水，節(jié)省大量地下水資源。