勝利油田耿井水廠深度處理方案的選擇

摘要：近年來(lái)，隨著水源水污染的不斷加劇以及飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，常規(guī)水處理工藝已不能滿足現(xiàn)狀水源水處理的要求，大部分老給水廠必須進(jìn)行升級(jí)改造以滿足新標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)要求，預(yù)處理工藝、強(qiáng)化常規(guī)處理和深度處理工藝等是今后的主要發(fā)展方向。其中深度處理改造已經(jīng)成為老水廠升級(jí)改造的首選，而深度處理方案的選擇需經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等比選后確定。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；老水廠升級(jí)改造；深度處理；臭氧-活性炭工藝；超濾膜處理工藝

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）31-0093-03

1 工程背景

1.1 水廠概括

耿井水廠隸屬于勝利油田供水公司，位于東營(yíng)市西城區(qū)，是西城區(qū)范圍內(nèi)的主供水廠。該水廠以引黃水庫(kù)為水源，黃河水經(jīng)過(guò)沉砂處理后進(jìn)入耿井水庫(kù)，水廠直接從水庫(kù)取水，采用常規(guī)處理工藝，即高錳酸鉀預(yù)氧化、混凝、沉淀、砂濾、消毒工藝。耿井水廠投產(chǎn)于1995年，設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬(wàn)m3/d，分為南北兩組工藝流程，是勝利油田供水能力最大的水廠。勝利油田供水公司分別于2005年和2009年對(duì)耿井水廠進(jìn)行了常規(guī)處理工藝改造，出廠水水質(zhì)符合新版國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的42項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)要求。

1.2 現(xiàn)在存在的問(wèn)題

1.2.1 水源水質(zhì)污染。耿井水廠的水源水庫(kù)——耿井水庫(kù)是勝利油田眾多引黃蓄水水庫(kù)之一。近年來(lái)，隨著黃河中上游地區(qū)大量城市污水和工業(yè)廢水的排入，黃河水體污染加劇，耿井水庫(kù)水的水質(zhì)也逐年呈現(xiàn)了一定的微污染特性。綜合近三年勝利油田供水公司水質(zhì)檢測(cè)中心的報(bào)表，耿井水庫(kù)水的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為有機(jī)污染物超標(biāo)、冬季低溫低濁、夏季藻類繁殖的特點(diǎn)。

1.2.2 凈水工藝不完善。耿井水廠現(xiàn)狀常規(guī)處理工藝的設(shè)計(jì)均以去除常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)為基礎(chǔ)，主要以感官和細(xì)菌為處理目標(biāo)。然而常規(guī)處理工藝由于工藝的原理決定了對(duì)小分子有機(jī)物和部分污染物質(zhì)的去除效果不是很明顯，具有一定的局限性。耿井水廠現(xiàn)狀的出水水質(zhì)無(wú)法再進(jìn)一步提高，難以滿足新版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求。

1.2.3 深度處理工程的提出。耿井水廠深度處理工程范圍是指在現(xiàn)有水源和處理構(gòu)筑物條件下，即在現(xiàn)有廠址范圍內(nèi)，盡量減少對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)流程的影響，增加深度處理構(gòu)筑物，改善出廠水水質(zhì)。改善目標(biāo)如下：

（1）水量目標(biāo)：本工程維持現(xiàn)有水處理規(guī)模，凈水能力為20萬(wàn)m3/d。

（2）水質(zhì)目標(biāo)：耿井水廠深度處理工程建成后，出水水質(zhì)將全部達(dá)到新版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求。

2 設(shè)計(jì)方案的選擇

通過(guò)對(duì)耿井水廠原水水質(zhì)及常規(guī)工藝出水水質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)合水廠現(xiàn)狀構(gòu)筑物布局，提出兩套深度處理改造的方案，通過(guò)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較最終確定一套合適的深度處理路線。

方案一：臭氧-活性炭工藝（含預(yù)臭氧）。

方案二：超濾膜處理工藝（必要時(shí)膜前投加粉末炭）。

2.1 方案一工程設(shè)計(jì)

2.1.1 預(yù)臭氧。預(yù)臭氧又稱前臭氧，加注量為0.5mg/L，采用水射器投加，S316不銹鋼管式混合器混合，投加點(diǎn)布置在沉淀池之前的管路上，同時(shí)位于原加礬混合器之前。水射器由臭氧發(fā)生器設(shè)備商配套提供，水射器增壓水由廠區(qū)現(xiàn)狀自用水管網(wǎng)或活性炭濾池出水渠接出，并由臭氧發(fā)生器設(shè)備商配套增壓泵進(jìn)行增壓。

2.1.2 提升泵房及臭氧接觸池。根據(jù)流程需要，后臭氧接觸池前設(shè)中間提升泵房，提升泵房與臭氧接觸池合建。提升泵房?jī)?nèi)設(shè)潛水軸流泵4臺(tái)，3用1備，考慮進(jìn)水室上下水位變化對(duì)流量的影響采用全變頻控制，單臺(tái)流量2340～2920m3/h，揚(yáng)程7.5～6.5m；臭氧接觸池采用全封閉結(jié)構(gòu)，分為獨(dú)立二格，有效水深6m，接觸時(shí)間13min，接觸池分3次曝氣頭曝氣接觸，曝氣頭采用微孔曝氣。接觸池內(nèi)逸出的臭氧經(jīng)負(fù)壓收集、熱催化劑破壞分解成氧氣后排入大氣。

2.1.3 臭氧發(fā)生器間、鼓風(fēng)機(jī)房及配電間。臭氧發(fā)生器間、鼓風(fēng)機(jī)房及配電間采用合建布置。臭氧設(shè)計(jì)正常加注量1mg/L，設(shè)備最大加注量1.8mg/L。其中前、后臭氧各0.5mg/L，臭氧發(fā)生器間內(nèi)設(shè)3臺(tái)臭氧發(fā)生器，單臺(tái)5kg/h，2用1備，必要時(shí)設(shè)備軟備用；炭濾反沖洗采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)鼓風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)各2套，1用1備，單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)5000m3/h，揚(yáng)程6m。

2.1.4 活性炭濾池。活性炭濾池采用翻板濾池池型，共設(shè)10格，雙排布置，單格尺寸10×8m，面積80m2，空床濾速10.94m/h。填料層由上而下分別為：活性炭粒徑8～30目，厚度2.2m，空床停留時(shí)間12.1min；下設(shè)砂層，平均粒徑0.6mm，不均勻系數(shù)1.3，厚度0.5m；支承層D=2.0～16.0mm，厚0.45m。

活性炭吸附池沖洗時(shí)通過(guò)大流量氣沖和水沖輪流沖洗。反沖洗強(qiáng)度：?jiǎn)螝夥礇_，氣強(qiáng)度：62.5m3/（h·m2）；單獨(dú)水沖，大水量時(shí)強(qiáng)度：60m3/（h·m2），小水量時(shí)強(qiáng)度：10m3/（h·m2）。

2.2 方案二工程設(shè)計(jì)

2.2.1 膜處理車間。膜處理車間為半地下式結(jié)構(gòu)，共設(shè)24格，雙排布置，單格平面尺寸5.5×5.8m，每格內(nèi)設(shè)膜堆12組，單個(gè)膜堆膜面積為1050m2，超濾膜的設(shè)計(jì)過(guò)水通量為30L/m2·h，2格同時(shí)離線清洗或檢修時(shí)，強(qiáng)制過(guò)水通量為36L/m2·h，反沖洗水通量為60L/m2·h，氣擦洗強(qiáng)度為50m3/m2·h（濾池面積）。膜池每格設(shè)抽吸式容積增壓泵1臺(tái)，置于膜池中間管廊內(nèi)，抽吸流量458m3/h，抽吸的最大真空值為7～8m，同時(shí)采用該泵反轉(zhuǎn)作為膜池反沖洗泵，反沖洗流量為721m3/h，設(shè)變頻調(diào)速。2只6m3藥劑儲(chǔ)罐置于室外，設(shè)3臺(tái)藥劑回流循環(huán)水泵，2用1備，單泵流量為160m3/h，揚(yáng)程10m。

2.2.2 膜處理輔助車間及配電間。膜處理輔助車間內(nèi)設(shè)鼓風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)各2套，1用1備，單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)1595m3/h，揚(yáng)程5m。

2.2.3 粉炭投加間。粉炭投加間內(nèi)設(shè)粉炭投加區(qū)和粉炭存放區(qū)。粉炭投加區(qū)設(shè)粉炭投加設(shè)備1套，含3臺(tái)螺桿泵，2用1備，變頻設(shè)置。粉炭加注量設(shè)計(jì)日常投加量約為5mg/L，最大投加量為30mg/L，投配濃度3%。

2.2.4 排水池。排水池內(nèi)設(shè)2臺(tái)排水泵，單泵流量150m3/h，揚(yáng)程18m。

2.3 工程方案比選

2.3.1 技術(shù)比選。臭氧-活性炭工藝和超源膜處理工藝是目前國(guó)內(nèi)外深度處理工程中最常用的兩種工藝路線，這兩種工藝具有各自的技術(shù)特點(diǎn)與適用范圍，詳見(jiàn)表1。

針對(duì)耿井水廠的實(shí)際情況，結(jié)合臭氧-活性炭工藝和膜處理工藝的技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍，從技術(shù)角度選擇適合于耿井水廠的工藝，詳見(jiàn)表2：

2.3.2 經(jīng)濟(jì)比較。經(jīng)過(guò)對(duì)以上兩種工藝路線的工程設(shè)計(jì)，從投資及運(yùn)行成本角度對(duì)其進(jìn)行比選，詳見(jiàn)表3：

2.3.3 深度處理方案的確定。綜上所述，臭氧-活性炭工藝及粉末炭吸附+超濾膜工藝均具有污染物去除效果好、色度及嗅閾的去除率高、口感改善明顯的優(yōu)點(diǎn)，考慮到耿井水廠原水藻類情況并不嚴(yán)重，“二蟲”也未檢測(cè)出，其常規(guī)處理工藝出水濁度已經(jīng)較低，因此采用超濾膜的優(yōu)勢(shì)并不明顯，臭氧-活性炭工藝可通過(guò)臭氧及活性炭更好地解決原水CODMn偏高的主要矛盾，出水水質(zhì)也更有保障；另外，粉末炭吸附+超濾膜工藝工程投資高于臭氧-活性炭工藝，前者在粉末炭投加后運(yùn)行成本也要略高于后者，因此本工程深度處理改造工程技術(shù)路線確定為臭氧-活性炭工藝。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)勝利油田耿井水廠20萬(wàn)m3/d規(guī)模的深度處理工程，結(jié)合引黃水庫(kù)原水水質(zhì)特點(diǎn)及供水水質(zhì)現(xiàn)狀，對(duì)耿井水廠深度處理方案的可靠性、適用性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行比較，最終確定了臭氧-活性炭工藝為核心的深度處理方案；同時(shí)也為其他以黃河水為水源的水廠進(jìn)行深度改造提供了可供選擇的實(shí)施方案。

作者簡(jiǎn)介：尹剛（1970-），男，山東萊陽(yáng)人，中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局供水公司高級(jí)工程師。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）