引黃水庫水源凈水廠工藝設(shè)計分析

文_聶晶 梁燃燃

1 山東省水利勘測設(shè)計院有限公司 2 山東太平洋環(huán)保股份有限公司

1 項目概況

某凈水廠設(shè)計規(guī)模為5.0萬m3/d，采用引黃水庫水，處理后水質(zhì)達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2022）后供城市綜合生活用水。

2 水源水質(zhì)分析及處理目標(biāo)

2.1 水源水質(zhì)分析

原水濁度均低于25NTU，絕大多數(shù)低于15NTU，最小值為1.6NTU。選擇凈水工藝時，應(yīng)充分考慮原水低濁尤其是冬季低溫低濁的特點，是本工程水處理的難點之一。

水體有機(jī)污染的表征指標(biāo)為耗氧量，每年1～6月份相對穩(wěn)定，一般在5.0mg/L內(nèi)，7月份后有所升高，一般在6.8mg/L內(nèi)。水源水質(zhì)呈有機(jī)微污染，水處理工藝選取時應(yīng)有針對有機(jī)污染的處理技術(shù)措施。

臭和味等指標(biāo)與飲用水時的口感、舒適度密切相關(guān)。原水帶有原水帶有明顯的腥嗅味和土霉味，夏季尤其嚴(yán)重。原水中臭和味的來源主要包括藻類及其他水生植物代謝或分解物質(zhì)以及其他致臭有機(jī)物和無機(jī)物。臭和味是本工程建設(shè)必須應(yīng)對的問題。

氨氮最小值0.05mg/L，最大值0.72mg/L，平均值0.20mg/L。

原水藻類介于115萬～750萬個/L之間，平均420萬個/L。

2.2 處理目標(biāo)

凈水廠經(jīng)過處理后出水達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2022）的要求，同時出水濁度提出更高要求，出廠水濁度≤0.30NTU。

3 工藝設(shè)計

3.1 工藝流程設(shè)計

根據(jù)處理水源水質(zhì)分析，水源水質(zhì)存在低濁（冬季低溫低濁）、有機(jī)微污染、臭和味及藻類問題。不同目標(biāo)污染物針對性的處理技術(shù)措施見表1。

表1 目標(biāo)污染物處理技術(shù)一覽表

針對水源存在問題及處理目標(biāo)，結(jié)合針對各項指標(biāo)的處理技術(shù)進(jìn)行工藝組合，最終確定采用 “機(jī)械混合-折板絮凝-平流沉淀氣浮-V型濾池-臭氧氧化-活性炭吸附-消毒”的處理工藝，解決了原水的濁度、藻類、有機(jī)物等問題。

3.2 工藝單體設(shè)計

3.2.1 原水提升泵房

項目原水提升泵房規(guī)模5萬m3/d，水泵采用單級雙吸離心泵，水廠自用水系數(shù)按照5%計算，平面尺寸12m×8m，池深8.0m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。單級雙吸離心泵設(shè)3臺，2用1備，單泵流量1148m3/h，單泵揚(yáng)程8～18m，單泵配套電機(jī)功率90kW。

3.2.2 機(jī)械混合折板絮凝平流沉淀氣浮池

機(jī)械混合作用為使藥劑與來水快速混合，充分接觸，規(guī)模為5萬m3/d，分為獨立2格，單格規(guī)模為2.5萬m3/d，混合時間57s。

平流沉淀和氣浮池是合建的。折疊式絮凝池的折板為120°，采用不銹鋼材料。絮凝時間為20min，按3個階段進(jìn)行，其峰值速度為0.3m/s，0.22m/s，0.11m/s。池底用排泥管排泥，排泥管DN200，材料為ABS，在排泥管的排出口設(shè)有快速打開的排泥閥。

平流式沉淀槽的設(shè)計滯留時間為110min，水平流10mm/s，有效水深3.0m。出水采用帶孔的指狀槽，以不銹鋼材料制成。在沉淀池中，每隔1格設(shè)置1臺虹吸式抽泥器。

在沉淀池后面設(shè)有一個氣浮池，它和沉淀池是一個整體，共有4個格子。空氣浮池的接觸室的上升速度為15mm/s；分離區(qū)域的速度為2mm/s；最大溶氣壓力為0.40MPa，最大回流比為16.7%。氣浮出水通過設(shè)置在池體下部的穿孔管收集至渠道出水。沉淀池出水渠兩側(cè)設(shè)氣浮超越管，不運(yùn)行氣浮時可直接超越至濾池。溶氣罐設(shè)置于兩格沉淀池之間，其余氣浮輔助設(shè)備-回流泵、空壓機(jī)、 儲氣罐等另設(shè)置于氣浮輔助車間內(nèi)。氣浮輔助車間設(shè)置于氣浮池旁邊，以便于管路就近連接。

每格氣浮池設(shè)置表面刮渣機(jī)1臺，刮至氣浮排渣渠，排渣水通過管道排入設(shè)在氣浮池側(cè)面的浮渣處理設(shè)施。

3.2.3 氣浮輔助車間及分配電室

氣浮輔助車間設(shè)有回流水泵、氣浮供氣裝置等。泵房內(nèi)設(shè)有6個回流泵，4用2備，采用變頻調(diào)速，回流比為20%，單機(jī)流量109m3/h，揚(yáng)程60m，功率30kW。設(shè)有空氣壓縮機(jī)2臺，1用1備，設(shè)儲氣罐1個，空氣壓縮機(jī)的工作壓力為0.8MPa，每一次排氣流量為2.3m3/min。2個壓力溶氣罐，配有安全閥，電傳壓力表，液位控制器。

3.2.4 V型濾池

新建V型濾池1座，按規(guī)模5萬m3/d設(shè)計，V型濾池與反沖洗設(shè)備間合建。設(shè)計進(jìn)水量2187.5m3/h，設(shè)計濾速8m/h，強(qiáng)制濾速9.6m/h。總過濾面積274m2，單格過濾面積45.6m2，格數(shù)6格，布置形式對稱布置。

單格尺寸7.6m×3.3m×2m，濾料層高度1200mm（均質(zhì)石英砂，粒徑0.9mm，K80＜1.25），承托層厚度150mm（粗石英砂，粒徑4～8mm），表面掃洗強(qiáng)度5.3m3/m2·h；反洗水強(qiáng)度18m3/m2·h，反洗氣強(qiáng)度55m3/m2·h，反洗時間12～15min，反洗周期24～36h，反洗方式氣洗－氣水洗－水洗，反洗風(fēng)機(jī)性能20.9m3/min，H=4m，N=22.5kW，3臺，2用1備，全變頻；反洗水泵性能410.4m3/h，H=12m，N=22.5kW，3臺，2用1備，全變頻。

3.2.5 臭氧接觸池

臭氧注入量為1.0～3.0 mg/L，可按實際需求調(diào)節(jié)臭氧接觸槽各階段的加注量。新建1個臭氧接觸池，分2個格子，處理能力25000m3/d。設(shè)計水深6.95m，設(shè)計的水力滯留時間可達(dá)15min。每個格子的接觸槽都是三個階段的接觸反應(yīng)；不同的進(jìn)水方向，接觸時間分別為3min，6min，6min，每一階段的空氣流量都可以根據(jù)實際情況而定，設(shè)計的布?xì)夥秶鸀?0%～60%，25%～20%，25%～20%。尾氣處理裝置設(shè)計額定處理氣量為55m3/h，Pe=5kW，1用1備。

3.2.6 臭氧發(fā)生間

臭氧發(fā)生間規(guī)模5萬m3/d，臭氧最大加注量3.0mg/L，采用2.5kg/hr臭氧發(fā)生器3臺，2用1備，單臺臭氧發(fā)生器配電功率為30kW，臭氧發(fā)生間旁邊為臭氧投加附屬設(shè)備間，采用以純氧為氣源的O3發(fā)生器。

3.2.7 活性炭濾池

設(shè)新建活性炭吸附池1座，按規(guī)模5萬m3/d設(shè)計，與反沖洗設(shè)備間合建。活性炭吸附池池型采用下向流翻板濾池形式。設(shè)計進(jìn)水量2187.5m3/h，活性炭空床吸附時間為14.18min，設(shè)計濾速9.3m/h，強(qiáng)制濾速12.4m/h，總過濾面積235m2，單格過濾面積58.8m2，共4格，單格尺寸9m×6.5m，濾料層高度為2200mm（活性炭）、500mm（石英砂），承托層厚度450mm（礫石），反洗水強(qiáng)度60m3/m2·h，反洗氣強(qiáng)度60m3/m2·h。反洗風(fēng)機(jī)性能為Q=30m3/min，H=4m，N=30kW，設(shè)3臺，2用1備，全變頻；反洗水泵性能：Q=300m3/h，H=12.0m，N=22kW，設(shè)3臺，2用1備，全變頻。

3.2.8 清水池、吸水井及送水泵房

新建清水池2座，單座清水池平面尺寸為35.0×24.0m，有效水深4.5m，單座有效容積約3780m3，為系統(tǒng)供水規(guī)模的15.12%。清水池采用全地下式布置，其上部覆土綠化。

新建1座送水泵房（含吸水井），與全廠變配電間合建，規(guī)模5×104m3/d，時變化系數(shù)K時=1.3。泵房內(nèi)共設(shè)5臺水泵機(jī)組位，4用1備。全部采用變頻調(diào)速，可根據(jù)不同的給水壓力和水量，減少能源消耗。單臺水泵的流量Q=677m3/h，揚(yáng)程H=53m。

4 結(jié)語

水廠水源為引黃水庫，水源水質(zhì)存在低濁（冬季低溫低濁）、有機(jī)微污染、臭和味及藻類問題，采用“機(jī)械混合-折板絮凝-平流沉淀氣浮-V型濾池-臭氧氧化-活性炭吸附-消毒”的處理工藝，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

各工藝段采用的設(shè)計參數(shù)：機(jī)械混合池混合時間為57s；絮凝池絮凝時間為20min；沉淀池停留時間為110min，在沉淀池后部增加氣浮池，接觸室的上升速度為15mm/s；V型濾池設(shè)計濾速8m/h，強(qiáng)制濾速9.6m/h；臭氧接觸池臭氧投加量為1.0～3.0mg/L，臭氧接觸時間為15min，活性炭濾池空床吸附時間為14.18min。