王立彪

(杭州余杭水務(wù)控股集團有限公司，浙江 杭州311100)

1 項目概況

運河水廠位于杭州市余杭區(qū)運河街道，原設(shè)計規(guī)模為12 ×104m3/d，原有凈水設(shè)施分二期建成:一期建于1990 年，設(shè)計規(guī)模為6 ×104m3/d，采用水力循環(huán)澄清池—虹吸濾池;二期建于1995 年，設(shè)計規(guī)模為6 ×104m3/d，采用折板反應(yīng)—平流沉淀池—虹吸濾池。為了有效提升余杭區(qū)臨平副城東北片供水水質(zhì)，余杭區(qū)政府在“十二五”期間積極推進運河水廠深度處理提標改造項目。

2013 年，杭州余杭水務(wù)控股集團有限公司(以下簡稱集團公司)對運河水廠開展了10 ×104m3/d深度處理工藝提標改造，改造后的生產(chǎn)工藝如圖1所示。改造對建于1990 年的一期構(gòu)筑物進行拆除，二期只保留了進出水泵房、平流沉淀池、加藥間，其余構(gòu)筑物隨著新工藝的啟用陸續(xù)拆除。改造工程在廠區(qū)內(nèi)實施，由于運河水廠出水量對于臨平副城供水管網(wǎng)的壓力平衡具有十分重要的作用，只允許在供水低峰期有限的幾個月停產(chǎn)，很大程度上只能邊改造邊運行，施工難度大且歷時長。

截至2015 年7 月，運河水廠新的絮凝沉淀池、砂濾池、炭濾池先期建成，生物預(yù)處理、臭氧等工藝仍在建設(shè)中，為了滿足城市夏季高峰供水期間用水量，只能在原有構(gòu)筑物和已建構(gòu)筑物基礎(chǔ)上采取過渡的吸附凈水工藝(以下簡稱吸附工藝)，其流程如圖2 所示。預(yù)計此工藝將運行數(shù)月，制水量為(7 ～9)×104m3/d。

2 吸附工藝構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù)

2.1 絮凝沉淀池

吸附工藝包含2 套絮凝沉淀池，其中一套利用1995 年建成的6 ×104m3/d 折板絮凝和平流沉淀池，每組規(guī)模為3 ×104m3/d;2015 年8 月只運行1組，出水進入原虹吸濾池，9 月沉淀池出水完全接入新砂濾池。另一套為新建的4 ×104m3/d 折板絮凝和平流沉淀池，設(shè)計絮凝反應(yīng)時間為18 min，平流沉淀池設(shè)計停留時間為1.7 h，水平流速為13 mm/s，折板絮凝區(qū)至平流沉淀池間采用穿孔墻配水，出水槽采用不銹鋼指形槽。

圖1 運河水廠改造后的工藝流程Fig.1 Process of Yunhe Waterworks after renovation

圖2 運河水廠臨時吸附工藝流程Fig.2 Temporary adsorption process of Yunhe Waterworks

2.2 砂濾池

砂濾池與活性炭濾池合建，濾池采用V 型濾池的形式，設(shè)計規(guī)模為10 ×104m3/d，雙排布置，共分為8 格，單格面積為75 m2。設(shè)計濾速為7.5 m/h，濾料采用均質(zhì)濾料，粒徑為0.9 mm，K80＜1.4。采用長柄濾頭配氣配水系統(tǒng)，設(shè)計氣沖強度和水沖強度分別為15 和6 L/(m2·s)，反沖洗周期為48 h。

2.3 炭濾池

活性炭濾池與砂濾池合建，也采用V 型濾池的形式，設(shè)計規(guī)模為10 ×104m3/d，雙排布置，共分為8 格，單格面積為72 m2。濾池上方設(shè)置頂蓋遮擋陽光，防止藻類滋生。濾池的設(shè)計濾速為8.0 m/h，炭層厚度為1.80 m，石英砂層厚度為0.3 m，空床接觸時間為15 min?；钚蕴坎捎昧? ×30 目顆粒活性炭，有效粒徑為0.9 mm。

3 吸附工藝的運行效果

3.1 原水水質(zhì)

運河水廠的原水取自東苕溪奉口，東苕溪上游為青山水庫，下游是太湖，流經(jīng)多個縣市，水質(zhì)受周邊環(huán)境的影響較大。《2014 年浙江省環(huán)境狀況公報》顯示，苕溪流域水質(zhì)為Ⅱ～Ⅲ類，無明顯污染河段，符合飲用水水質(zhì)功能要求［1］。但在冬季枯水期，個別時段污染物濃度顯著上升，主要為氨氮、耗氧量、錳等。2015 年1 月，CODMn、氨氮、鐵最高值分別為6.26，0.59 和0.54 mg/L，平均值分別為3.31，0.29 和0.28 mg/L。

根據(jù)國家城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)杭州監(jiān)測站對東苕溪原水的檢測結(jié)果，東苕溪水源水中主要為溶解性的小分子有機污染物，其中＜1000 Da 的有機物占原水TOC 總量的82.1% ～89.1%［2］。不同季節(jié)小分子有機物占比差別不大，但TOC 總量略有差別，主要是因為苕溪水源約1/3 時間受太湖水倒灌影響，而太湖水夏季藻類爆發(fā)比較嚴重，夏季苕溪有機物指標較高。運河水廠的常規(guī)處理工藝應(yīng)對微污染有機物和水質(zhì)突變的效果不穩(wěn)定，顆?；钚蕴繉π》肿佑袡C物吸附效果較好，與常規(guī)工藝結(jié)合比較適合東苕溪水源水的處理。

3.2 出廠水質(zhì)標準

浙江省城市水業(yè)協(xié)會根據(jù)浙江省水廠運行實際情況以及世界衛(wèi)生組織(WHO)、歐美的水質(zhì)標準，制定了《浙江省現(xiàn)代化水廠評價標準》。集團公司基于該標準，針對深度處理改造完成后的水廠修正了內(nèi)控標準，主要指標如表1 所示。

表1 部分水質(zhì)指標標準限值Tab.1 Standard limits of some water quality index

4 運行效果

4.1 出廠水總體水質(zhì)

運河水廠于2015 年7 月13 日正式啟用新工藝，加氯、加礬點不變，原有的虹吸濾池改造后為石英砂過濾、活性炭過濾，經(jīng)不同濾料和工藝處理后的出水水質(zhì)如表2 所示，對各項指標的去除率見表3。

表2 改造前后水質(zhì)對比Tab.2 Comparison of water quality before and after the renovation

表3 改造前后工藝對各項指標的去除效果Tab.3 Removal effect of each index before and after renovation %

由表2 可知，運河水廠改造前一年及新工藝臨 時投入使用后的出廠水水質(zhì)均滿足《生活飲用水水質(zhì)標準》(GB 5749—2006)，基本滿足《浙江省現(xiàn)代化水廠出廠水優(yōu)質(zhì)標準》(2013 版)。從數(shù)據(jù)上看，改造后的部分指標較改造前有明顯提升，主要為濁度、耗氧量，pH 呈現(xiàn)新的變化趨勢。

4.2 吸附工藝對濁度的去除效果

2015 年9 月，東苕溪流域降雨量為109.2 mm，較去年同期增多28.2%。9 月下旬受臺風“杜鵑”影響，有1 次明顯降水。東苕溪平均水位為1. 61 m，水量充足，流速中等，奉口取水口水質(zhì)符合II 類水質(zhì)標準(除TN 外)。運河水廠新工藝試運行期間，該月各工藝段濁度的變化如圖3 所示。

圖3 各工藝段濁度的變化Fig.3 Change of turbidity in each process section

受降水影響，東苕溪原水通過DN1400 管輸送至運河水廠后，進廠濁度在6 ～22 NTU 之間小幅度波動，總體平穩(wěn)。原水經(jīng)管道混合器與聚合氯化鋁混合，通過折板絮凝、平流池沉淀，沉后水濁度基本在0.5 ～1.0 NTU。

砂濾池所用的石英砂和炭濾池所用的活性炭均為新投入使用的濾料，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明:運河水廠砂濾出水和炭濾出水平均濁度在0.04 ～0.12 NTU，與濾池運行工況有關(guān)。砂濾出水濁度即可達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》要求，而顆?；钚蕴恐饕糜谌コ》肿尤芙庑杂袡C物，對于中等顆粒反映出來的濁度具有一定的不確定性。

4.3 pH 的變化

運河水廠原水為河道水，pH 本底值較高，在7.2 ～7.6之間，總堿度在55 mg/L 左右。投加聚合氯化鋁后，由于水解作用，H+增加，經(jīng)原水堿度中和作用，沉后水pH 值下降0.2 ～0.3，砂濾對pH 值的影響不大。從圖4 可見，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，炭濾出水略有下降，但尚不明顯，最低值為7.0，主要是由于活性炭投入使用不久，炭表面的生物膜尚未完全形成。

圖4 各工藝段pH 的變化Fig.4 Change of pH in each process section

水廠在2014 年底改用次氯酸鈉消毒，出廠水pH 值在炭濾出水的基礎(chǔ)上有所提升，9 月在7.1 以上，滿足省現(xiàn)代化水廠標準和水廠內(nèi)控標準。根據(jù)公司另一座水廠深度處理工藝的運行經(jīng)驗，炭濾池在掛膜完成后，生物作用明顯，pH 值會有所降低。但運河水廠使用次氯酸鈉消毒后，出廠水pH 值有所提升，兩者對pH 值升降的貢獻情況有待進一步跟蹤監(jiān)測。當出廠水pH 值降至7.0 以下時，無法滿足水廠內(nèi)控標準，也會對管網(wǎng)水的化學穩(wěn)定性帶來一定的影響，需密切關(guān)注炭濾出水pH 值的變化趨勢，若有必要及時增設(shè)pH 值調(diào)節(jié)設(shè)施。

4.4 吸附工藝對CODMn的去除效果

運河水廠原水為河道水，受上下游環(huán)境影響較大，臺風帶來的明顯降水也會導(dǎo)致原水波動。除個別點外，原水水質(zhì)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)Ⅱ類標準。

從圖5 可以看出，2014 年水廠提標改造之前，原有的常規(guī)處理工藝受原水水質(zhì)及制水工藝本身影響較大，CODMn去除率在60% ～80%，個別點甚至小于50%。采用新工藝后，出廠水水質(zhì)更加穩(wěn)定，CODMn去除率在70% ～80%，CODMn基本控制在1 mg/L 左右。這說明常規(guī)工藝對水中微量有機污染物的去除效果有限，而活性炭可以充分利用炭表面及內(nèi)部孔徑吸附去除小分子有機物，去除效果良好，顯著提高了水的化學安全性。但活性炭使用一段時間后吸附能力會飽和，因此需加快臭氧投加設(shè)備的安裝，保障后期活性炭表面掛膜后對有機物去除效果的持久性。

圖5 各工藝段CODMn的變化Fig.5 Change of CODMn in each process section

5 結(jié)論

① 對于苕溪水源，運河水廠改造后的混凝—沉淀—砂濾—炭濾—消毒工藝出水主要指標能夠滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》要求，相關(guān)指標去除效果較常規(guī)工藝有明顯提升，基本滿足浙江省現(xiàn)代化水廠水質(zhì)內(nèi)控標準。

② 要進一步關(guān)注炭濾池后期炭表面生物掛膜情況，以及炭濾出水pH 的變化趨勢。

③ 要逐步積累新工藝生產(chǎn)運行經(jīng)驗，形成適合該水廠的深度處理技術(shù)規(guī)程。