馬 駿， 張作宇

(天津市自來水集團(tuán)有限公司，天津300040)

1 工程概況

楊柳青水廠改擴(kuò)建工程廠址位于現(xiàn)有楊柳水廠院內(nèi)，將原有調(diào)節(jié)池外其它建、構(gòu)筑物拆除后，新建1座設(shè)計規(guī)模為10×104m3/d的凈水廠。水源為南水北調(diào)中線原水，取水點位于天津干線子牙河退水閘處。設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)，并對濁度指標(biāo)提出了更高的要求：出廠水濁度在95%保證率(每月)時，不大于0.2 NTU，最高不超過0.3 NTU。濁度對給水處理來說是一個至關(guān)重要的水質(zhì)指標(biāo)，去除濁度的同時能降低水中的細(xì)菌、大腸桿菌、病毒、隱孢子蟲等的數(shù)量以及鐵、錳等含量[1]。

2 水源水質(zhì)

南水北調(diào)中線原水濁度≤3 NTU，CODMn<3 mg/L，氨氮<0.22 mg/L，鐵、錳含量<0.05 mg/L，符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中的Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。原水藻類高發(fā)期是每年的7—9月，藻類計數(shù)每年最高值超過1 000×104個/L，低于2 000×104個/L。

3 工藝選擇

改擴(kuò)建工程主要目標(biāo)為去除濁度、藻類、致病病毒，控制消毒副產(chǎn)物并改善飲用水口感，以及應(yīng)對突發(fā)水體污染[2]。同時依據(jù)《天津市供水規(guī)劃(2018—2035)》中“新建或重建的水廠要同步實施深度處理系統(tǒng)”的要求，最終確定楊柳青水廠改擴(kuò)建工程凈水工藝包括預(yù)處理、強(qiáng)化常規(guī)處理及以臭氧活性炭為主的深度處理工藝，具體工藝流程見圖1。

圖1 柳青水廠改擴(kuò)建工程工藝流程Fig.1 Process flow of reconstruction and expansion project of Yangliuqing Waterworks

工藝流程特點如下：

① 水廠采用多品種藥劑，多點投加的方式。除混凝劑采用三氯化鐵和聚合氯化鋁聯(lián)合投加外，還增加了PAM助凝劑的投加，以更好地適應(yīng)原水水質(zhì)變化，滿足嚴(yán)格的出廠水水質(zhì)要求。

② 高速氣浮池絮凝時間控制在5～10 min，分離區(qū)水力負(fù)荷高達(dá)20～40 m/h，是傳統(tǒng)氣浮池的2～4倍，因此該池型占地面積較傳統(tǒng)氣浮大大減少。高速氣浮池適用于低溫低濁、高藻類原水的處理，也可有效應(yīng)對南水北調(diào)中線原水投加混凝劑后絮體上浮的問題。

③ 臭氧活性炭工藝通過活性炭表面的生物活動降解各種生化副產(chǎn)物，消毒副產(chǎn)物前體物和大部分AOC也被去除，活性炭濾池的運行時間延長，降低了運行費用。

4 水處理構(gòu)筑物設(shè)計

4.1 取水泵池

取水泵池前端為平板格網(wǎng)，后端為泵池，取水泵采用立式斜流泵，設(shè)4臺水泵(3用1備)3臺變頻，單臺水泵性能為Q=1 500 m3/h，H=10.5 m，N=75 kW。

4.2 預(yù)臭氧接觸池

預(yù)臭氧最大投加量為1.0 mg/L，有效接觸時間為5.0 min。臭氧曝氣采用射流擴(kuò)散形式，用于射流器的高壓水采用氣浮出水。

4.3 綜合凈化車間

綜合凈化車間內(nèi)設(shè)高速氣浮池、Ⅴ型濾池、加藥間和總配電間。

高速氣浮池共4座，每座包括 2級串聯(lián)的混合池、水力絮凝池和高速氣浮池。單級混合時間為1 min，水力絮凝時間為10 min，氣浮池單池面積為57 m2，氣浮區(qū)的平均上升流速為19.2 m3/(m2·h)。氣浮池采用水力排渣，浮渣含固率為1～5 g/L。

Ⅴ型濾池設(shè)計濾速為7.0 m/h，8個單池，單池面積為78 m2，濾料采用單層均粒石英砂濾料，厚度為1.3 m，有效粒徑在0.90～1.00 mm，不均勻系數(shù)K60≤1.3。反沖洗方式采用氣-水反沖洗，氣沖、水沖及表面掃洗設(shè)計強(qiáng)度分別為55，15和7.5 m3/(m2·h)。反沖洗時間約為10 min，反沖洗周期為24～48 h(可調(diào)節(jié))。

所投加的藥劑包括三氯化鐵(FeCl3)、聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。三氯化鐵最大投加量為40 mg/L(以38%原液計)，投加點在第一級混合池。設(shè)置儲藥池2座，投加泵 6臺(4用2備)。聚合氯化鋁的前混合最大投加量為80 mg/L(以10%原液計)，投加點在第二級混合池，后混凝最大投加量為5 mg/L(以10%原液計)，投加點在后混凝池，設(shè)置儲藥池2座，前混合投加泵6臺(4用2備)，后混凝投加泵3臺(2用1備)。PAM最大投加量為0.3 mg/L，投加點在氣浮池絮凝區(qū)前端，設(shè)置自動制備裝置1套，投加泵 6臺(4用2備)。

氯消毒劑采用次氯酸鈉，預(yù)加氯最大投加量為3 mg/L(有效氯)，投加點設(shè)在配水井進(jìn)口。氣浮后加氯最大投加量為3 mg/L(有效氯)，投加點在后混凝池，上述2個加氯點共用1套投加設(shè)備。濾后加氯最大投加量為2 mg/L(有效氯)，投加點在清水池進(jìn)水總管。加氯系統(tǒng)設(shè)置儲存罐2個，投加泵5臺(3用2備)。

4.4 深度處理車間

深度處理車間內(nèi)包括提升泵房、后臭氧接觸池和活性炭濾池。

提升泵房內(nèi)設(shè)置3臺混流泵(2用1備)，全部變頻，單臺設(shè)計參數(shù)為Q=2 200 m3/h，H=6 m，N=75 kW。

后臭氧的最大設(shè)計投加量為1.0 mg/L，接觸池分為兩個系列，臭氧分三段投加，總接觸時間為20 min，臭氧曝氣采用微氣泡曝氣頭。

活性炭濾池設(shè)計濾速為8.2 m/h，6個單池，單池面積為89.1 m2，上層活性炭濾料采用8目×30目煤質(zhì)不定型顆粒破碎活性炭，厚度為2.0 m，接觸時間為14.6 min；下層石英砂墊層采用d10=0.55 mm、K80<2.0的細(xì)砂級配濾料，厚度為350 mm；承托層采用2～4 mm粗砂，厚度為150 mm。反沖洗方式采用氣、水反沖洗，氣沖、常規(guī)水沖及大水沖設(shè)計強(qiáng)度分別為55，40和58 m3/(m2·h)。反沖洗時間約為10～15 min，反沖洗周期為7～15 d(可調(diào)節(jié))。

4.5 清水池

清水池共4座，總?cè)莘e為15 400 m3，可調(diào)總?cè)莘e為12 900 m3。清水池總?cè)莘e為設(shè)計規(guī)模15.4%，可調(diào)容積為規(guī)模的12.9%。

4.6 送水泵房(含加氨間)

送水泵房設(shè)計高時系數(shù)為1.30，內(nèi)設(shè)6臺水泵(4用2備)，單臺水泵性能為Q=1 400 m3/h，H=36 m，N=185 kW，4臺變頻調(diào)速。

加氨藥劑采用硫酸銨，投加點在送水泵房吸水井進(jìn)水總管，平均投加量0.5 mg/L(純硫酸銨計)，設(shè)置儲存罐2個，投加泵3臺(2用1備)。

4.7 臭氧發(fā)生器間

臭氧設(shè)計總最大投加量為2 mg/L，其中預(yù)臭氧最大投加量為1.0 mg/L，后臭氧最大投加量為1.0 mg/L，設(shè)置臭氧發(fā)生器2臺，單臺產(chǎn)量為4.4 kg O3/h。

4.8 污泥處理系統(tǒng)

污泥處理系統(tǒng)包括排水調(diào)節(jié)池、浮渣池(位于綜合凈化車間)和污泥濃縮脫水車間。

排水調(diào)節(jié)池分兩格，單格容積約551 m3，單格內(nèi)設(shè)潛水回流泵2臺(1用1備)，單泵性能為Q=600 m3/h，H=12 m，N=37 kW。

浮渣池分兩格，單格容積約57 m3，單格內(nèi)設(shè)排泥泵3臺(2用1備)，單泵性能為Q=80 m3/h，H=15 m，N=7.5 kW。

污泥濃縮脫水車間內(nèi)設(shè)置污泥濃縮池、均衡池、投藥系統(tǒng)和脫水機(jī)系統(tǒng)。工程設(shè)計最大干泥量為2.50 t/d，污泥濃縮池采用斜管濃縮池共2座，固體通量為1.0 kg/(m2·h)，單池尺寸為8.0 m×8.0 m，有效水深為7.4 m。濃縮池至均衡池設(shè)2臺污泥泵(1用1備)，單臺性能參數(shù)為Q=5～15 m3/h，H=20 m，N=4.0 kW。均衡池分2格，單池有效容積為52.5 m3，每格設(shè)2臺潛水?dāng)嚢杵?。脫水機(jī)進(jìn)泥由2臺變頻泵控制，單臺性能參數(shù)為Q=5～15 m3/h，H=20 m，N=4.0 kW，與脫水機(jī)一一對應(yīng)。離心脫水機(jī)2臺，單機(jī)處理量為5～15 m3/h，N=20.5 kW。污泥濃縮和脫水藥劑均選用PAM，設(shè)計投加量為5 kg/t DS，各設(shè)置聚合物藥液自動配制裝置1套和投加泵2臺。

5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

楊柳青水廠改擴(kuò)建工程概算總投資為27 802.04萬元。

6 結(jié)語

楊柳青水廠改擴(kuò)建工程設(shè)計規(guī)模為10×104m3/d，水源為南水北調(diào)中線水。凈水采用臭氧預(yù)氧化—機(jī)械混合池—水力反應(yīng)池—高速氣浮池—Ⅴ型濾池的常規(guī)處理+臭氧活性炭濾池深度處理組合工藝，出廠前采用次氯酸鈉和硫酸銨聯(lián)合消毒。水廠設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行 《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)，該工程為同類型水廠的改擴(kuò)建提供了參考。