勝利油田耿井水廠深度處理方案的選擇

摘要：近年來，隨著水源水污染的不斷加劇以及飲用水水質標準的日益提高，常規水處理工藝已不能滿足現狀水源水處理的要求，大部分老給水廠必須進行升級改造以滿足新標準的水質要求，預處理工藝、強化常規處理和深度處理工藝等是今后的主要發展方向。其中深度處理改造已經成為老水廠升級改造的首選，而深度處理方案的選擇需經過技術、經濟等比選后確定。

關鍵詞：水質標準；老水廠升級改造；深度處理；臭氧-活性炭工藝；超濾膜處理工藝

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：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，位于東營市西城區，是西城區范圍內的主供水廠。該水廠以引黃水庫為水源，黃河水經過沉砂處理后進入耿井水庫，水廠直接從水庫取水，采用常規處理工藝，即高錳酸鉀預氧化、混凝、沉淀、砂濾、消毒工藝。耿井水廠投產于1995年，設計規模為20萬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年對耿井水廠進行了常規處理工藝改造，出廠水水質符合新版國家《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的42項常規水質指標要求。

1.2 現在存在的問題

1.2.1 水源水質污染。耿井水廠的水源水庫——耿井水庫是勝利油田眾多引黃蓄水水庫之一。近年來，隨著黃河中上游地區大量城市污水和工業廢水的排入，黃河水體污染加劇，耿井水庫水的水質也逐年呈現了一定的微污染特性。綜合近三年勝利油田供水公司水質檢測中心的報表，耿井水庫水的特點主要表現為有機污染物超標、冬季低溫低濁、夏季藻類繁殖的特點。

1.2.2 凈水工藝不完善。耿井水廠現狀常規處理工藝的設計均以去除常規水質指標為基礎，主要以感官和細菌為處理目標。然而常規處理工藝由于工藝的原理決定了對小分子有機物和部分污染物質的去除效果不是很明顯，具有一定的局限性。耿井水廠現狀的出水水質無法再進一步提高，難以滿足新版《生活飲用水衛生標準》（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有水源和處理構筑物條件下，即在現有廠址范圍內，盡量減少對現有生產流程的影響，增加深度處理構筑物，改善出廠水水質。改善目標如下：

（1）水量目標：本工程維持現有水處理規模，凈水能力為20萬m3/d。

（2）水質目標：耿井水廠深度處理工程建成后，出水水質將全部達到新版《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的要求。

2 設計方案的選擇

通過對耿井水廠原水水質及常規工藝出水水質進行分析，結合水廠現狀構筑物布局，提出兩套深度處理改造的方案，通過經濟、技術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（含預臭氧）。

方案二：超濾膜處理工藝（必要時膜前投加粉末炭）。

2.1 方案一工程設計

2.1.1 預臭氧。預臭氧又稱前臭氧，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，投加點布置在沉淀池之前的管路上，同時位于原加礬混合器之前。水射器由臭氧發生器設備商配套提供，水射器增壓水由廠區現狀自用水管網或活性炭濾池出水渠接出，并由臭氧發生器設備商配套增壓泵進行增壓。

2.1.2 提升泵房及臭氧接觸池。根據流程需要，后臭氧接觸池前設中間提升泵房，提升泵房與臭氧接觸池合建。提升泵房內設潛水軸流泵4臺，3用1備，考慮進水室上下水位變化對流量的影響采用全變頻控制，單臺流量2340～2920m3/h，揚程7.5～6.5m；臭氧接觸池采用全封閉結構，分為獨立二格，有效水深6m，接觸時間13min，接觸池分3次曝氣頭曝氣接觸，曝氣頭采用微孔曝氣。接觸池內逸出的臭氧經負壓收集、熱催化劑破壞分解成氧氣后排入大氣。

2.1.3 臭氧發生器間、鼓風機房及配電間。臭氧發生器間、鼓風機房及配電間采用合建布置。臭氧設計正常加注量1mg/L，設備最大加注量1.8mg/L。其中前、后臭氧各0.5mg/L，臭氧發生器間內設3臺臭氧發生器，單臺5kg/h，2用1備，必要時設備軟備用；炭濾反沖洗采用羅茨鼓風機，鼓風機房內設鼓風機和空壓機各2套，1用1備，單臺鼓風機5000m3/h，揚程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，空床停留時間12.1min；下設砂層，平均粒徑0.6mm，不均勻系數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通過大流量氣沖和水沖輪流沖洗。反沖洗強度：單氣反沖，氣強度：62.5m3/（h·m2）；單獨水沖，大水量時強度：60m3/（h·m2），小水量時強度：10m3/（h·m2）。

2.2 方案二工程設計

2.2.1 膜處理車間。膜處理車間為半地下式結構，共設24格，雙排布置，單格平面尺寸5.5×5.8m，每格內設膜堆12組，單個膜堆膜面積為1050m2，超濾膜的設計過水通量為30L/m2·h，2格同時離線清洗或檢修時，強制過水通量為36L/m2·h，反沖洗水通量為60L/m2·h，氣擦洗強度為50m3/m2·h（濾池面積）。膜池每格設抽吸式容積增壓泵1臺，置于膜池中間管廊內，抽吸流量458m3/h，抽吸的最大真空值為7～8m，同時采用該泵反轉作為膜池反沖洗泵，反沖洗流量為721m3/h，設變頻調速。2只6m3藥劑儲罐置于室外，設3臺藥劑回流循環水泵，2用1備，單泵流量為160m3/h，揚程10m。

2.2.2 膜處理輔助車間及配電間。膜處理輔助車間內設鼓風機和空壓機各2套，1用1備，單臺鼓風機1595m3/h，揚程5m。

2.2.3 粉炭投加間。粉炭投加間內設粉炭投加區和粉炭存放區。粉炭投加區設粉炭投加設備1套，含3臺螺桿泵，2用1備，變頻設置。粉炭加注量設計日常投加量約為5mg/L，最大投加量為30mg/L，投配濃度3%。

2.2.4 排水池。排水池內設2臺排水泵，單泵流量150m3/h，揚程18m。

2.3 工程方案比選

2.3.1 技術比選。臭氧-活性炭工藝和超源膜處理工藝是目前國內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特點與適用范圍，詳見表1。

針對耿井水廠的實際情況，結合臭氧-活性炭工藝和膜處理工藝的技術特點及適用范圍，從技術角度選擇適合于耿井水廠的工藝，詳見表2：

2.3.2 經濟比較。經過對以上兩種工藝路線的工程設計，從投資及運行成本角度對其進行比選，詳見表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、口感改善明顯的優點，考慮到耿井水廠原水藻類情況并不嚴重，“二蟲”也未檢測出，其常規處理工藝出水濁度已經較低，因此采用超濾膜的優勢并不明顯，臭氧-活性炭工藝可通過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路線確定為臭氧-活性炭工藝。

3 結語

針對勝利油田耿井水廠20萬m3/d規模的深度處理工程，結合引黃水庫原水水質特點及供水水質現狀，對耿井水廠深度處理方案的可靠性、適用性、經濟性等方面進行比較，最終確定了臭氧-活性炭工藝為核心的深度處理方案；同時也為其他以黃河水為水源的水廠進行深度改造提供了可供選擇的實施方案。

作者簡介：尹剛（1970-），男，山東萊陽人，中國石化集團勝利石油管理局供水公司高級工程師。

（責任編輯：葉小堅）