吳雅丹+楊江華

摘 要：珠海某水廠供水一直處于飽和狀態(tài)，水廠擴(kuò)建迫在眉睫。雖然水廠現(xiàn)有的一期工程供水水質(zhì)各項指標(biāo)都能達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2006）中的要求，但是由于近年來原水水質(zhì)的改變對出廠水水質(zhì)的影響、濁度、色度等檢測指標(biāo)有時已經(jīng)不能達(dá)到企業(yè)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。因此擴(kuò)建的重點在于優(yōu)先保證出水水質(zhì)。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面分析，最終確定了水廠的工藝流程為網(wǎng)格絮凝平流沉淀氣浮池+V型濾池+液氯消毒工藝。

關(guān)鍵詞：高藻；低濁；過濾；氣浮

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.水廠現(xiàn)狀

1.1 水廠概況

某水廠位于珠海市斗門區(qū)，水廠原水由黃楊泵站抽取黃楊河水，經(jīng)11km DN2000管道到達(dá)增坑水庫，再分流到龍井水庫和乾務(wù)水庫。其中，增坑水庫由長達(dá)3.7km的2.2×2.4m的過水專用隧道輸送到乾務(wù)水庫，再由乾務(wù)水庫自流進(jìn)入臨近的某水廠。水廠建于2006年，2008年正式投產(chǎn)運營，一期建設(shè)規(guī)模為12萬m3/d。采用的工藝是折半絮凝平流沉淀池+V型濾池。

1.2 原水現(xiàn)狀

（1）水源水中高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、濁度、氨氮等濃度很低，但錳、鐵長期或部分超過《生活飲用水水源水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）（CJ3020-93）的要求。2014年濁度、鐵、錳、高錳酸鹽指數(shù)的年均值分別為4.0NTU、0.11mg/L、0.07mg/L、1.86mg/L。

（2）從2012年開始，乾務(wù)水庫藻類含量逐年增加。2014年藻類含量年平均值為1936萬個/L，屬于典型的高藻低濁水。

1.3 水廠現(xiàn)運行效果

經(jīng)過凈水工藝處理后，原水中含量超標(biāo)的鐵、錳得到了有效去除，出廠水均<0.05mg/L。出廠水耗氧量、濁度等指標(biāo)也均達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006），其中濁度一般為0.15～0.28NTU。但2012年4月以來，由于水源水中藻類大量繁殖，水廠的處理效果受到影響，出廠水濁度有所升高。2012年5月乾務(wù)水庫中的藻類含量達(dá)到2700萬個/L，而出廠水的濁度平均值為0.67NTU，部分達(dá)到0.8NTU，已有超過國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的風(fēng)險。

2.常規(guī)處理工藝論證

常規(guī)水處理工藝系指對一般濁度的原水采用混凝、沉淀/氣浮、過濾、消毒的凈水過程，以去除濁度、色度和細(xì)菌、病毒為主的處理工藝。盡管常規(guī)水處理工藝有其一定的局限性，但仍是給水處理中最常用和最基本的處理方法。

2.1 混凝

混凝在常規(guī)強化水處理工藝上占有很重要的地位，混凝效果的好壞對最終出水水質(zhì)影響很大。實現(xiàn)混凝階段的高效成為水處理界研究的熱點。而絮凝池的種類會直接影響到混凝效果，在水廠中常用的絮凝池主要有三大類：第一類為依靠水流紊動促使微絮凝體相互碰撞聚集成絮凝體，如各種類型的隔板反應(yīng)、折板反應(yīng)、機械攪拌反應(yīng)、旋流反應(yīng)和渦流反應(yīng)器。第二類為依靠懸浮層接觸絮凝，即主要依靠上向水流使成熟絮凝體處于懸浮狀態(tài)，而微絮凝體通過懸浮層時產(chǎn)生接觸碰撞絮凝，如各種類型懸浮澄清池。第三類為利用多孔固體介質(zhì)接觸絮凝，如各種接觸濾池。本工程推薦的是第一類絮凝池中的網(wǎng)格絮凝池。因為網(wǎng)格絮凝池具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省材料、水頭損失?。?.1m～0.5m）及絮凝效果較好等優(yōu)點，應(yīng)用較為廣泛。

2.2 沉淀（澄清）和氣浮

沉淀池有斜管、平流、高負(fù)荷3種池型。其中平流沉淀池是全國大中型水廠應(yīng)用最多的池型，構(gòu)造簡單，處理效果好，礬耗低，對水量和水質(zhì)變化的適應(yīng)性較好，運行管理方便。對大型工程而言，平流沉淀池的綜合造價較低，其缺點是其占地面積較大，但通過與清水池疊合布置，水廠總占地面積比普通斜管沉淀池方案略省。斜管沉淀池亦具有較好的效果，停留時間短、占地面積較小，但斜管沉淀池由于使用塑料斜管，使用8～10年后須更換，對絮凝效果的要求很高。高負(fù)荷沉淀池是由國外公司研制的一種采用斜管沉淀及污泥循環(huán)方式的快速、高效的沉淀池。

乾務(wù)水廠擴(kuò)建規(guī)模達(dá)16萬m3/d，水源為水庫水，沉淀性能較差，特別是常年濁度低，而且為含藻水，已達(dá)到3千萬～9千萬個/L，處理難度較大，若只采用常規(guī)的斜管沉淀池或平流沉淀池，須采用較低的水力負(fù)荷，占地面積較大，且效果略遜于高負(fù)荷沉淀池。因此，高負(fù)荷沉淀池可以作為本次擴(kuò)建工程的備選工藝之一，與平流沉淀池進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

2.3 過濾

在常規(guī)水處理過程中，過濾一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過程。大中型水廠采用最多的是能確保出水水質(zhì)的氣水反沖洗濾池──“V”型濾池。另一種新型濾池──CTE翻板濾池近年開始引入國內(nèi)。此工程將對取氣水反沖洗V型濾池和CTE翻板濾池進(jìn)行分析比較。

從表1可以看出，V型濾池自動化程度高、管理方便，盡管土建施工技術(shù)要求較高，但設(shè)計、施工及運行經(jīng)驗成熟，在國內(nèi)外應(yīng)用最廣；而CTE翻板濾池的過濾機理與V型濾池相同，技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較也相當(dāng)，從目前的運行情況來看，效果也較好，但缺乏成熟的運行經(jīng)驗，且在沖洗控制上較難把握，其程序調(diào)整也較困難。鑒于本工程規(guī)模大，若冒然采用翻板濾池，風(fēng)險較大。乾務(wù)水廠現(xiàn)狀正在運行的是V型濾池，從這幾年的運行情況來看，其出水水質(zhì)十分穩(wěn)定（濾后水濁度為0.1～0.3NTU，平均為0.14NTU），反沖洗效果也很不錯，而且水廠對于V型濾池也已經(jīng)積累了較為豐富的運行維護(hù)經(jīng)驗，因此在V型濾池運行狀況非常良好的情況下，本次擴(kuò)建工程不輕易改用其他池型，仍推薦使用V型濾池。

3.凈水工藝方案比選

針對乾務(wù)水廠原水水質(zhì)濁度低、藻類含量高的特點，根據(jù)上述工藝特點分析及構(gòu)筑物選型比較，結(jié)合水廠用地條件以及現(xiàn)狀運行的凈水工藝，擬選了兩種先進(jìn)、可行的凈水工藝方案，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。

方案一：高負(fù)荷沉淀池+網(wǎng)格絮凝氣浮池+V型濾池。該方案工藝組合靈活，可以根據(jù)原水水質(zhì)情況，同時運行高負(fù)荷沉淀池和網(wǎng)格絮凝氣浮池，也可以互相超越。對于含藻量不超過1億的原水高負(fù)荷沉淀池有很好的處理效果，因此在原水含藻量低于1億時，可以超越網(wǎng)格絮凝氣浮池，單獨運行高負(fù)荷沉淀池：對于藻類含量增加，而進(jìn)水濁度不高的情況，可以超越高負(fù)荷沉淀池，單獨運行網(wǎng)格絮凝氣浮池：如果雨季原水濁度很高，且藻類含量也很高，可以同時運行高負(fù)荷沉淀池和網(wǎng)格絮凝氣浮池。

方案二：網(wǎng)格絮凝平流沉淀氣浮池+V型濾池。該方案將網(wǎng)格絮凝、平流沉淀和氣浮池合建，相當(dāng)于平流沉淀池和氣浮池串聯(lián)。根據(jù)目前一期的運行經(jīng)驗，在采取一系列措施后（與氧化提前、強化混凝、增加助凝劑以及改造取水口等），平流沉淀池+V型濾池可以滿足出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。如果某些時段水質(zhì)惡化，含藻量增加，可以運行氣浮池，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。因此，該方案可以根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)情況，來控制是否運行氣浮池。

一期處理工藝除藻應(yīng)對措施：為應(yīng)對今后原水含藻量逐年上升的趨勢，保證出水水質(zhì)目標(biāo)，考慮在現(xiàn)狀處理工藝流程中增加氣浮除藻工藝，即在現(xiàn)狀絮凝平流沉淀池前設(shè)置氣浮池，通過管道切換，根據(jù)原水水質(zhì)情況，實現(xiàn)氣浮池與沉淀池并聯(lián)或串聯(lián)運行。氣浮池的藻渣必須全部收集，嚴(yán)禁直接排入水體，并應(yīng)按照無害化的要求進(jìn)行處理和處置。因此，本工程氣浮池的浮渣運送至浮渣脫水機房，采用板框壓濾機脫水處理后單獨外運。

3.1 二方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

方案一優(yōu)點：

（1）高負(fù)荷沉淀池對原水水量、濁度、藻類、水溫等變化的適應(yīng)性更好，與平流沉淀池相比，對于含藻水的處理效果更勝一籌，出廠水質(zhì)達(dá)標(biāo)率更高；即使在冬季低溫低濁的情況下，高負(fù)荷沉淀池出水濁度也可保證在1NTU以下，濾池出水小于0.3NTU。

（2）本工程通過對乾務(wù)水庫原水保護(hù)（設(shè)置原水曝氣裝置、取水口種植遮光植物）、水廠處理工藝優(yōu)化（如預(yù)氯化提前、混凝劑投加量增加、投加助凝劑、取水口改造）等工程措施后，可以預(yù)計，正常情況下進(jìn)入沉淀池的原水中藻類含量不會太高。由于高負(fù)荷沉淀池對藻類含量在幾千萬時有較好的處理效果，因此，該方案可以根據(jù)今后原水中藻類含量的變化，靈活切換運行氣浮/沉淀工藝，大部分時間可以只運行高負(fù)荷沉淀池，而無需運行氣浮池。

（3）高負(fù)荷沉淀池的排泥方式和效果更加可靠，其排泥水可不經(jīng)濃縮池而直接進(jìn)入貯泥池和脫水機房進(jìn)行處理，降低了廢水量和排泥池的負(fù)荷，節(jié)約了運行成本。

（4）高負(fù)荷沉淀池體量小，易于封閉，可有效抑制藻類滋長，同時保潔防塵效果較好。

（5）高負(fù)荷沉淀池節(jié)省占地，廠區(qū)總平面布置時，現(xiàn)狀和近、遠(yuǎn)期三組凈水處理構(gòu)筑物之間可以用道路分隔開，氣浮池和高負(fù)荷沉淀池之間的道路可以直接通往側(cè)門，交通組織較好。

方案一缺點：

（1）高負(fù)荷沉淀池的斜管需要定期清洗，清洗周期約1～2個月，并且每隔約7年需要更換一次。

（2）高負(fù)荷沉淀池機械設(shè)備多、自動化程度高，對水廠日常維護(hù)管理要求高。

（3）工程費用更高，初步估算約12090.03萬元。

方案二優(yōu)點：

（1）網(wǎng)格絮凝、平流沉淀、氣浮合建，減少構(gòu)筑物間聯(lián)絡(luò)管道，水頭損失更小。

（2）平流沉淀池與氣浮池串聯(lián)，也可以視進(jìn)水水質(zhì)情況，來決定是否運行氣浮工藝。

（3）與高負(fù)荷沉淀池相比，平流沉淀池造價低、藥耗省、設(shè)備少、維護(hù)工作量少。

（4）與一期工藝相同，減少了備品備件的種類，運行程序較簡單，易于管理，水廠管理部門的維管經(jīng)驗成熟。

（5）與方案一相比，工程投資較省，初步估算工程費用約9967.40萬元萬元，比方案一節(jié)省2122.63萬元，且投產(chǎn)后運行費用更低。

方案二缺點：

（1）平流沉淀池對含藻水的處理效果稍遜于高負(fù)荷沉淀池，但是一期工藝的處理效果表明平流沉淀池仍然可以應(yīng)對目前的含藻水。

（2）平流沉淀池體量大，不易加蓋封閉，藻類滋長嚴(yán)重，清洗麻煩，且工作量大。

（3）平流沉淀池占地大，廠區(qū)平面布置較方案一更為緊張。

3.2 推薦方案

為應(yīng)對今后原水含藻量逐年上升的趨勢，優(yōu)先保證出水水質(zhì)目標(biāo)，設(shè)計推薦設(shè)置氣浮除藻工藝。上述兩種方案均可以滿足乾務(wù)水庫低濁度含藻水的處理要求，但是方案二網(wǎng)格絮凝平流沉淀氣浮池+V型濾池，工程投資更省、投產(chǎn)后運行費用更低，且與一期工藝相同，僅增加了氣浮池，維護(hù)管理簡單方便，因此，本次擴(kuò)建工程推薦采用方案二。

結(jié)語

根據(jù)珠海某水廠原水特性和現(xiàn)狀情況，經(jīng)過比選最終采用的是網(wǎng)格絮凝平流沉淀氣浮池+V型濾池+液氯消毒工藝。按照以上工藝方案進(jìn)行擴(kuò)建，至2016年12底擴(kuò)建工程已經(jīng)基本完成。從二期工程試運行效果來看，情況良好，水廠出廠水濁度、藻類等各項水質(zhì)指標(biāo)都能達(dá)到公司的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，明顯優(yōu)于國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2006）中的要求?，F(xiàn)在整個擴(kuò)建系統(tǒng)都在正常運行中，所有水質(zhì)指標(biāo)及其他各項指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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