原水水質硬度控制技術應用實踐

常 濤

(平陰縣自來水公司，山東濟南 250400)

1 基本情況

平陰縣地處魯西南地區，屬山區丘陵地帶，水資源嚴重匱乏，全縣人均水資源占有量為342 m3，不足全國平均水平的1/6，既屬于資源型缺水區又屬于水質型缺水區。平陰縣總人口37萬人，其中城區近12萬人，是典型的小縣大城，水源為深井水，共設深井13眼，水廠1座，加壓站5處，調蓄水池2座，供水主管網150 km，日供水能力3萬m3，服務面積15 km2，城區供水普及率達到99%以上。

2 遇到的問題及原因分析

2.1 水質總硬度偏高

平陰城區供水均采用深層地下水，主要供水水源地為前寨-凌莊水源地，設計日供水能力2萬m3，2005年建成時，原水水質總硬度在300 mg/L左右。運行十多年來，水質總硬度隨著取水量的增加不斷升高。2018年新建的盆王水源地，設計日供水能力1萬m3，同樣存在水質硬度偏高的問題。在降水量較少的枯水期，城區供水原水水質總硬度達到450 mg/L以上，水燒開后水垢較多，給群眾日常生活和企業生產帶來較大影響。

2.2 原因分析

平陰縣屬東岳泰山余脈，全縣714 km2面積共分布800多座山頭，是地質年代久遠的石灰巖地區，富含鈣鎂離子等物質。受地質原因影響，地下水含水層為石灰巖地層，石灰巖中的鈣鎂離子進入地下水導致水質總硬度偏高。同時，由于近年來城區擴展，取水量增加，以及氣候干燥、補水量不足等原因，水質總硬度也在逐年不斷升高。

3 采取的應對措施

為解決原水水質硬度偏高的問題，綜合對比了離子置換法、反滲透法和化學藥劑軟化法等方法，結合原水條件，引進“十二五”國家科技重大水專項研究課題“地下水源飲用水鹵代烴及硬度控制技術研究與工程示范”成果——新型藥劑軟化法除硬度工藝，其原理是通過投加復合凈水劑使原水中的鈣、鎂離子產生沉淀析出，降低原水中的硬度。

3.1 工藝單元

該工藝主要有3個單元組成。

(1)沉淀物析出反應單元：主要作用是投加復合凈水藥劑，使藥劑與原水充分混合，與水中致硬離子之間反應，形成沉淀物析出。

(2)誘晶及固液分離單元：通過投加誘晶，強化硬度及顆粒物去除，降低沉淀系統出水濁度，降低過濾工藝負荷。

(3)石英砂過濾單元：進一步降低水中顆粒物的含量、金屬離子殘留和渾濁度，確保最終出水水質。

3.2 工藝流程

工程的實施充分考慮平陰縣原有水廠處理工藝，最終確定本工程凈水工藝流程：取水井(現狀)+混合(新建)+絮凝反應沉淀池(新建)+石英砂濾池(新建)+次氯酸鈉消毒(新建)+清水池(新建一座，與現狀清水池串聯使用)+供水泵房(現狀)+供水管網(現狀)。

3.3 工藝優化

該項目的混合、絮凝、沉淀、過濾、消毒等工藝環節均相對獨立，為提高運行效率，對每個處理環節都進行了優化選擇，以達到最佳運行效果。

(1)混合：采用管式靜態混合器，其主要優點是占地面積小，工程造價低，運行維護簡單，混合效果穩定，適合本工程使用。

(2)絮凝：絮凝反應池內需投加誘晶提高反應效果，為提高誘晶利用率，誘晶應盡量處于流花狀態，工程采用了機械絮凝池，其優點是反應效果穩定，同時能提高誘晶的使用效果。

(3)沉淀：采用斜管沉淀池，其主要優點是沉淀效率高，出水濁度低，占地面積小。

(4)過濾：采用氣水反沖濾池，具有經驗成熟，操作更簡便，反沖洗廢水更少，水頭損失小等優點。

(5)消毒：消毒工藝采用次氯酸鈉消毒，相比二氧化氯消毒工藝，次氯酸鈉消毒工藝在適用性、成熟性、可靠性、操作運轉簡易性、建設成本及管理難度方面均具有較大優勢。

4 應用效果及效益

平陰縣田山水廠地下水硬度去除示范工程總投資1 412萬元，設計規模3萬m3/d，工程充分利用水廠原有構筑物，于2018年10月開工建設，2019年5月主體竣工并開始試運行，6月6日通過國家重大水專項驗收。經委托具備資質的第三方取水檢測，106項指標全部符合國家《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)限值要求，出廠水水質總硬度降到350 mg/L以下，去硬效果明顯。該成果的應用，同時具有建設成本低、運行成本少、無明顯廢水生成、占地面積小、出水適用性好等優點。