王英達(dá)（杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計院有限公司，浙江　杭州　　310004）

杭州某水廠凈水工藝處理效果分析

王英達(dá)
（杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計院有限公司，浙江杭州310004）

摘要：杭州某江水廠制水能力15萬m3/d，取水水源為錢塘江水源。采用了高錳酸鉀的預(yù)處理模式，這種模式的處理主要包括混凝處理、沉淀處理及過濾處理，這三種常規(guī)處理方式。全程凈化水處理采用臭氧活性炭來深度處理及應(yīng)急處理全流程工藝，對水質(zhì)變化適應(yīng)性較好，要滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（國標(biāo)號為GB/T5749－2006）中關(guān)于出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：凈水廠常規(guī)處理；深度處理工藝處理；效果水質(zhì)參數(shù)

1　水廠概況

杭州某水廠設(shè)計制水能力15萬m3/d，采用了機械混合、折板絮凝平流沉淀池，雙層濾料濾池和臭氧－活性炭工藝，水廠主要凈水構(gòu)筑物有沉淀池、濾池、深度處理、清水池及二級泵房等。目前水廠供水水量為14～15萬m3/d。

取水水源為錢塘江水源，水源的取水口選擇在孔家埠西北角位置的圍區(qū)中的錢塘江的三江口區(qū)域。這一區(qū)域的水源水質(zhì)主要受到三股水流的影響，這三股水流主要是：富春江水流，浦陽江水流，錢塘江水流。當(dāng)下的富春江的水源水質(zhì)為II～III類，浦陽江的水源水質(zhì)則是III～IV類，基于浦陽江的水流進水量僅僅是錢塘江的水流總水量的1/10，所以相比較而言，三江口水域的總體水流水質(zhì)依舊可以滿足II～III類用水的標(biāo)準(zhǔn)。但是，在極端的干旱少雨的時節(jié)或者三江口的上游水流來水不充足的時候，個別的水流水質(zhì)的指標(biāo)會產(chǎn)生超標(biāo)現(xiàn)象，例如氨氮、錳及鐵等。

表1　各段工藝對應(yīng)的處理目標(biāo)

2　原水水質(zhì)分析及出水水質(zhì)目標(biāo)

取水口現(xiàn)狀水源水流的水質(zhì)為優(yōu)良品質(zhì)，水體的整體指標(biāo)也可以滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（國標(biāo)號為GB/T3838-2002）的III類標(biāo)準(zhǔn)，但其中濁度、耗氧量、氨氮、鐵、錳含量均較高，究其原因，一方面突發(fā)性濁度升高情況是受到降雨等自然條件的影響，造成水質(zhì)波動；另一方面可能是由于水廠現(xiàn)狀所取原水為錢塘江三江口附近，位于浦陽江入河口以下，由于浦陽江受到兩岸沿線的工業(yè)排放污染，水質(zhì)較差，水中耗氧量、氨氮、鐵錳等含量較高，這是突發(fā)性水質(zhì)污染的另一種來源。

對于要出廠的水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)則要滿足我國最新頒發(fā)的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（國標(biāo)號為：GB/T5749－2006）中的有關(guān)出水水質(zhì)方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

根據(jù)原水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求，原水的濁度、有機物、氨氮、鐵和錳為水廠處理工藝所需去除的主要目標(biāo)。

圖1　水廠工藝流程圖

3　凈水工藝

3.1工藝流程

根據(jù)對原水水質(zhì)的分析，結(jié)合國內(nèi)外有關(guān)資料的收集、分析與研究，凈水工藝選擇應(yīng)包括四種凈化工藝，分別是：水質(zhì)的預(yù)處理工藝，水質(zhì)的常規(guī)處理工藝，水質(zhì)的深度處理工藝及水質(zhì)的緊急處理工藝。這些工藝措施相應(yīng)的水質(zhì)處理目標(biāo)見表1。

水質(zhì)對策常規(guī)水處理目標(biāo)——濁度、鐵、錳，在常規(guī)處理工藝中加強管理就可以得到保證。但根據(jù)對原水水質(zhì)，需要去除有機物、氨氮，就必須在常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上增加預(yù)處理和深度處理。

另外，由于取水為通航的錢塘江原水，因此，為應(yīng)對突發(fā)污染風(fēng)險情況，需要考慮用應(yīng)急處理和深度處理等單元去除有毒有害化學(xué)品和有機物污染。

因此，出廠水質(zhì)目標(biāo)需在滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的同時，增加預(yù)處理和深度處理工藝單元控制水體中的微量有機物、消毒副產(chǎn)物和改善飲用水口感，達(dá)到優(yōu)質(zhì)供水目標(biāo)。同時應(yīng)對突發(fā)水體污染，控制有毒有害化學(xué)品、有機物污染和嗅味，降低供水風(fēng)險。凈水工藝采用了全流程凈水工藝，即包括預(yù)處理、常規(guī)處理、深度處理和緊急處理措施，工藝流程如圖1所示。

3.2各段工藝簡介

在比賽中，要讓學(xué)生學(xué)會注冊跨境電商網(wǎng)店賬號、完善網(wǎng)店資料、開通國際支付結(jié)算渠道、設(shè)置店鋪基礎(chǔ)服務(wù)模板信息等。學(xué)生在比賽中能夠?qū)W習(xí)到合理設(shè)置跨境產(chǎn)品售價和產(chǎn)品屬性信息、制作產(chǎn)品詳情圖片、完成同一品類下多款產(chǎn)品的發(fā)布、設(shè)置店鋪櫥窗商品、根據(jù)競賽要求設(shè)計并提交國際營銷型官網(wǎng)設(shè)計、完成店鋪首頁的裝修、結(jié)合跨境推廣活動完成相應(yīng)廣告圖制作等內(nèi)容。

（1）高錳酸鹽預(yù)氧化處理

采用高錳酸鉀作為預(yù)氧化處理。高錳酸鉀是具有可以選擇的和水里的有機物起反應(yīng)的一種氧化性很強的氧化劑，可以使水中有機物的不飽和官能團得到破壞，去除水中嗅味、色度等，效果良好。此外，想要提升去除水中很多種類的有機性質(zhì)的污染物及污染重金屬的效果，我們可以選擇二氧化錳李艾處理，因為二氧化錳對于水中的很多微量元素具有吸附的作用。

預(yù)氧化處理設(shè)在水廠取水泵站。高錳酸鉀設(shè)計投加量為1.0mg/L，應(yīng)急時加注量為5.0mg/L，投加濃度1%～2%，加注點布置在取水泵站出水總管上。

（2）常規(guī)處理工藝

常規(guī)處理工藝采用了機械混合、折板絮凝平流沉淀池及雙層濾料濾池；本水廠采用機械攪拌混合池、折板絮凝池、平流沉淀池進行強化混凝沉淀處理。混合池停留時間采用15s，液鋁鐵平均投加量20mg/L，最大投加量40mg/L。折板絮凝池與平流式沉淀池合建，絮凝時間約15min。

圖2　原水濁度曲線圖

沉淀池沉淀時間100min，水平流速15.5mm/s。出水的形式采用穿孔式的指形槽，選擇不銹鋼為工藝用的材料材質(zhì)。保證出水的負(fù)荷在300m3/m-d。

圖3　出水濁度曲線圖

水質(zhì)常規(guī)處理工藝中，用到沉淀池，他的下面是兩座清水池，兩座清水池的總?cè)莘e應(yīng)該達(dá)到15600m3。清水池分為前后兩個部分，前半部分我們叫做消毒接觸池，這里的基礎(chǔ)時間不低于30分鐘，整個清水池我們用擋水堰人為的隔開。

圖4　原水氨氮曲線圖

砂濾池的單格面積在96m3左右，過濾速度在7.4m/h。砂濾池可以分為三層，從上到下，依次是：①微孔瓷粒層，直徑d＝3.0mm，厚度0.8m；②石英砂層，直徑d＝0.75mm，不均勻系數(shù)保持在1.4左右，厚度0.6m；③支承層，直徑d＝3.0～12.0mm，厚度0.45m。

圖5　出水氨氮曲線圖

水質(zhì)的常規(guī)的處理工藝在后續(xù)的處理時，使用的是臭氧加上活性炭結(jié)合的技術(shù)。臭氧和活性炭組合的使用原理就是把臭氧的氧化的功能及活性炭的吸附特質(zhì)有效的結(jié)合到一起這種組合的主要作用就是氧化及吸附。它具有兩方面的特質(zhì)，第一方面是我們可以采用活性炭去吸附臭氧中具有低分子量級的有機物，減少臭氧對于外界空氣的污染效應(yīng)；第二個方面，在水質(zhì)精活中，充分利用臭氧可以供氧的這個特性，通過活性炭床來繁殖更多的臭氧。這樣的話，我們的活性炭床就同時具備了吸附劑降解的功能，增長了活性炭的運行周期，降低了運行費的開支。

在水質(zhì)凈化中，我們通過管道投加的形式，投加預(yù)臭氧，使這這投加量控制在0.5mg/L～1mg/L。我們在總進水管道中設(shè)立預(yù)臭氧的投加點，采用DN1400管道用的靜態(tài)混合設(shè)備，使其滿足臭氧與原水的混合充分的目的。

我們采用完全封閉式的鋼筋混凝土的構(gòu)造來建造臭氧的接觸池，是水池的有效深度在6m的位置，水力的停留時間應(yīng)該設(shè)計在12分鐘為宜。加注臭氧時，最大可加注3mg/L，每一段的臭氧的實際加注量都可以適當(dāng)?shù)母鶕?jù)情況調(diào)整。

碳濾池的單格面積在74.4m3左右，過濾速度在9.8m/h。砂濾池可以分為三層，從上到下，依次是：①活性炭層，粒徑8～30目，厚度2m；②石英砂層，厚度0.3m；③支承層，粒徑8～30目，厚度0.45m。使用活性炭時主要是看中了活性炭的三個指標(biāo)：第一個指標(biāo)為大于1000m2/g的比表面積；第二個指標(biāo)為碘值在1050上下的吸附值；第三個指標(biāo)是85%的再生能力。

（4）原水水質(zhì)惡化應(yīng)對措施

錢塘江水上交通運輸繁忙，原水水體受到運輸船只和上游河道污染的嚴(yán)重威脅。且目前暫時情況下錢塘江為水廠唯一的水源，為了保證城市居民的安全用水，我們要強化水源保護區(qū)域的監(jiān)督管理，改良哪里的生態(tài)水環(huán)境，同時還要設(shè)立緊急應(yīng)急預(yù)案來保障水泵的運行正常。

我們在面對突發(fā)的水源污染事件上，首先要選擇是的投加適量的高錳酸鉀及活性炭，這種處理方式在實踐的效果是非常好的，這種處理方法同時具有使用范圍較廣，反應(yīng)較快，投加點選取靈活等優(yōu)點。水廠正常運行過程中，作為預(yù)氧化劑的高錳酸鹽投加量一般不超過1mg/L，但作為受到同樣嚴(yán)重污染時的應(yīng)急預(yù)案，上述成分的投加量最高為8mg/L；活性炭的最高應(yīng)急投加量為50mg/L。

4　處理效果分析

在此水處理工藝條件下，對2013年6月至2014年05月全年的水質(zhì)參數(shù)進行統(tǒng)計?，F(xiàn)狀出廠水的水質(zhì)必須要滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于出廠水的水質(zhì)的要求，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。具體重要參數(shù)研究如下。

4.1濁度

全年原水最高濁度1456NTU，發(fā)生在夏季6月；原水最低濁度3.7NTU，發(fā)生在冬季2月，原水全年平均濁度103.1NTU。出水最高濁度0.485NTU，發(fā)生在全年最高濁度時。夏季平均濁度116NTU，冬季平均濁度89NTU。全年最低出水濁度0.091NTU，平均出水濁度0.153NTU，平均去除率99.73%。原水及出水濁度曲線圖如圖2所示、如圖3所示。

對于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》濁度小于1NTU的要求，出廠水合格率為100%。

4.2藥耗量

水廠在進水高濁度時液鋁耗量為22.5kg/km3，在低濁度時為12.5kg/km3，平均為15.3kg/km3?？傮w加藥量不大，且在進水最高1456NTU濁度時，出水濁度為0.485NTU，藥劑加注量也僅為22.5kg/km3，說明機械混合折板絮凝平流沉淀池應(yīng)對超高濁度的水質(zhì)也能保證達(dá)標(biāo)。

4.3氨氮

原水氨氮最高值4.48mg/L，出現(xiàn)在6月，最低0.10mg/L，出現(xiàn)在10月，原水氨氮平均值為0.97mg/L。平均值可以滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（國標(biāo)號為GB/T3838 —2002）中Ⅲ類水指標(biāo)要求。夏季原水平均氨氮含量為0.63mg/L，冬季原水平均氨氮含量為0.65mg/L。對于出水水質(zhì)，出水最大氨氮含量為0.39mg/L，發(fā)生在冬季，出水最小氨氮含量為0.02mg/L，平均為0.04mg/L，其中夏季氨氮去除率為95.1%，冬季氨氮去除率為93.9%。出水氨氮均小于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》0.5mg/L指標(biāo)要求，合格率為100%。氨氮的進出水?dāng)?shù)據(jù)如圖4、圖5所示。

4.4耗氧量

原水耗氧量最高值為6.69mg/L，平均值為3.38mg/L，基本為III類，偶爾為IV。夏季原水平均耗氧量含量為3.40mg/L，冬季原水平均耗氧量為3.37mg/ L。對于出水水質(zhì)，出水最大耗氧量為0.8mg/L，發(fā)生在冬季，出水最小耗氧量為0.02mg/L，平均為0.04mg/L，其中夏季耗氧量去除率為57.2%，冬季耗氧量去除率為51.9%。

經(jīng)過全流程處理后平均出水耗氧量為1.54mg/L左右，在高進水耗氧量時出水也能滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》小于3mg/L的要求，達(dá)標(biāo)率100%。耗氧量的進出水?dāng)?shù)據(jù)如圖6所示。

4.5鐵、錳

原水進水鐵、錳含量均為超出《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)限制0.3mg/L 及0.1mg/L。經(jīng)過各階段工藝處理后出水水質(zhì)的鐵錳含量都低于檢出限，滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，達(dá)標(biāo)率100%。鐵錳的進出水?dāng)?shù)據(jù)如圖7、圖8所示。

圖6　耗氧量曲線圖

圖7　鐵原水及出水含量曲線圖

圖8　錳原水及出水含量曲線圖

結(jié)語

（1）根據(jù)原水水質(zhì)情況，出廠水水質(zhì)滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

（2）水廠濁度出去效果很好，在超高濁度時機械混合折板絮凝平流沉淀池處理效果能達(dá)到出水水質(zhì)要求。

（3）出水氨氮均小于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》0.5mg/L指標(biāo)要求，合格率為100%。夏季氨氮的去除率較冬季稍高一些。

（4）對于本水廠III～IV的原水水質(zhì)來說，強化常規(guī)處理+臭氧—生物活性炭處理后出水耗氧量處理效果好。

（5）本工藝流程對鐵、錳的去除率較好。

參考文獻

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中圖分類號：TU991

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