漳州市某自來水廠深度處理方案設計

吳 藝 芳

(廈門水務規劃設計有限公司，福建 廈門　361009)

漳州市某自來水廠工程建設規模：常規處理10萬m3/d，深度處理(含現有系統)規模為15萬m3/d。根據業主提供的水源水質檢測報告了解到水源水質濁度在13 NTU～51.2 NTU之間,氨氮檢測值在0.46 mg/L～2.52 mg/L之間，高錳酸鹽指數在2.74 mg/L～5.44 mg/L，鐵檢測值在0.152 mg/L～0.687 mg/L之間，錳檢測值在0.05 mg/L～0.797 mg/L之間，屬于微污染水源，污染類型是有機污染和鐵錳污染。

根據以上分析，確定本設計進水設計值見表1。

表1　進水設計值

由于本項目原水水質高錳酸鹽指數、氨氮、鐵、錳等指標較高，屬于微污染水源，常規處理對這些污染物的去除程度有限，出水水質達不到國家生活飲用水衛生標準的要求因此必須在常規處理的基礎上有針對性的增加預處理和深度處理的工藝。

本工程設計執行GB 5749—2006生活飲用水水質衛生規范中的要求，除處理后的出廠水指標除濁度不大于0.5 NTU外，其余指標均按“GB 5749—2006”中的要求執行。

1　預處理工藝

預處理包括生物預處理和化學預處理。生物預處理采用接觸氧化池，主要去除原水中的高錳酸鹽指數(有機污染物)、氨氮并為除鐵除錳創造條件，起曝氣作用。化學預處理采用預投高錳酸鉀，用于除藻和有機物并為除鐵錳提供進一步保證。

2　常規處理工藝

由于常規處理工藝已經較為成熟了，本工程新建的常規處理工藝采用:網格絮凝池+斜管沉淀池+V型濾池,現狀常規處理構筑物保留不變，本文不做深入討論。

3　深度處理工藝

本工程水源屬于微污染水源，高錳酸鹽指數、氨氮、鐵錳等多項指標較高，采用常規處理手段無法達到出水水質要求，必須采用深度處理工藝。

深度處理國內采用較多的處理工藝有兩種：臭氧活性炭工藝和超濾膜工藝。

3.1　方案一:臭氧+活性炭+石英砂處理工藝

臭氧+活性炭是處理受污染水源水并保證高質量出水水質的一種先進有效方法。該工藝是在經常規處理的出水經臭氧、活性炭濾池過濾出水，在通過臭氧的強氧化作用及活性炭的吸附及生物氧化作用，較徹底地去除水體中的有機物、色度、臭味以及藻類等。保證出水具有很高的化學安全性。但是臭氧活性炭工藝的缺點是出水濁度和細菌類指標還達不到出水衛生指標，為彌補這一缺點，在后面設砂濾池，通過砂濾作用，進一步去除濁度和細菌類。保證了出水的濁度和微生物安全性。目前為止，國內成功運用的實例證明，這種工藝是處理微污染水源最可靠、最實用的技術。

3.2　方案二:粉末活性炭+超濾膜處理工藝

超濾(UF)是一種物理性的低壓驅動的膜分離技術，給水上一般采用中空纖維超濾膜元件，該超濾膜具有親水性好，耐有機污染，耐酸堿等特點。膜孔直徑為0.01 μm～0.02 μm，全部的細菌和絕大部分的病毒都可被攔截，是去除水中兩蟲(隱孢子蟲和賈第蟲)最有效的手段，出水無需消毒就可達到微生物學指標要求。但缺點是對中小分子有機物沒有去除能力，為了彌補這一缺點，通常在前面設粉末活性炭投加裝置，當原水中有有機物污染物、氨氮、臭味的時候，適量投加粉末活性炭，通過吸附作用，將其去除，以達到生物、化學全面安全。這種工藝在國外運用比較普遍，國內也有運用(膜處理工藝流程圖見圖1)。

綜上所述，從技術比較來看，方案一出水水質可穩定達標、運行方式靈活、可實現多模式運行、降低運行成本，而且國內對于大規模水廠的運行已積累了豐富的經驗；方案二雖處理構筑物少、管理簡單，但運行方式不如方案一靈活，國內大規模水廠運行經驗少，而且就本工程而言，方案二的鐵能否達標還待下一階段通過中試來確定。因此本設計推薦采用方案一。

4　廢水回收工藝

為使水資源充分合理利用，本項目在凈水廠內設廢水回收系統，將污泥上清液和濾池的反沖洗水經流量調節后送至進水系統前端加以利用，以減少水量損耗。

5　污泥處理工藝

在給水處理中會有部分污泥產生，這些污泥一般不含有毒物質，成分以原水中的懸浮物和投加藥劑所產生的絮凝體為主。目前國內已注重給水處理的污泥處置問題，因此本項目需考慮凈水廠污泥的處理方案。

目前國內給水污泥處理所采取的主要工藝流程為：污泥收集→污泥濃縮→污泥脫水→污泥外運。

污泥收集主要是絮凝池、沉淀池排泥，需設置排泥池。

本項目污泥濃縮推薦采用耗能少，維護管理方便的污泥重力濃縮池。污泥脫水采用機械脫水的方式。污泥脫水設備推薦選用帶式壓濾機。

6　消毒劑選擇

液氯和ClO2均可作為本工程使用的消毒劑，但采用液氯需要較大的空間來儲存、保管，且運輸較不方便，因此根據實際情況，消毒劑選ClO2。ClO2被世界衛生組織定義為首選消毒劑，具有一種廣譜、高效、安全的優點。同液氯相比，消毒副產物的幾率較低。

7　工藝方案確定

工藝流程圖見圖2。

8　預處理及深度處理設計計算

預處理及深度處理建設規模15萬m3/d，自用水系數取5%,設計流量：1.82 m3/s。

1)預處理設計。

預臭氧接觸池接觸時間：T=5 min分4座；

單座尺寸L×B×H有效=4.0 m×3.5 m×6.0 m；

臭氧擴散系統4套，擴散量2.5 kg/h。

2)深度處理設計。

a.臭氧接觸池接觸時間：T=25 min分2座;

單座尺寸L×B×H有效=19.5 m×7.0 m×6.0 m;

尾氣破壞裝置放在臭氧接觸池上面，每池內設計成4段，并在第一、第二和第三段內設有陶瓷細泡擴散盤。

臭氧投加系統2套，尾氣破壞器2套，使排到環境空氣中的尾氣中的殘留臭氧濃度低于0.1 PPM。

臭氧制備間1座，臭氧投加量3 mg/L，氣源：氧氣源；

平面尺寸:L×B=36 m×12.5 m；

設備2套(無備用)，Q=10 kg/h，N=130 kW。

b.活性炭濾池采用普通快濾池，分6格。

設計濾速:V=9.13 m/h；

強制濾速:V=11 m/h；

單格過濾面積：L×B=13.6 m×9 m；

高度組成：超高0.9 m，清水層1.5 m，活性炭1.8 m，石英砂0.40 m，卵石層0.10 m，濾板0.1 m，支撐梁1.0 m，總高度5.8 m；

沖洗方式：氣沖—水沖，反沖洗時間約為13 min，其中：氣沖時間為3 min；

水沖時間為10 min。反沖洗周期：6 d～7 d；

濾料：顆粒活性炭，有效粒徑d：0.9 mm～1.1 mm；石英砂有效粒徑d：0.9 mm。

c.活性炭濾池反沖洗泵房及鼓風機房。

氣沖強度:60 m3/h·m2；

水沖強度：22 m3/h·m2；

平面尺寸：L×B=39 m×9 m；

設備：羅茨鼓風機3臺(2用1備)Q=3 720 m3/h，H=5 m，N軸=65 kW。

臥式雙吸離心泵3臺(2用1備)Q=1 350 m3/h，H=10 m，N軸=47 kW。

9　運行模式

為節省工程的運行成本，推薦方案有三種運行模式：

1)當原水水質符合地表水Ⅲ類標準時，采用常規處理工藝，V型濾池出水管處設超越管，V型濾池出水直接進入清水池，經送水泵房加壓送至用戶。

2)當原水水質季節性微污染或發生突發事件時，原水經高錳酸鉀預氧化、投加粉末活性炭后進入廠區，經常規處理后，出水進入清水池，經送水泵房加壓送至用戶。

3)當原水水質長期受微污染，經常規處理后某些有機、有毒物質含量指標或色、臭、味等感官指標不能滿足GB 5749—2006生活飲用水衛生標準時，采用全流程：預臭氧+強化常規處理+深度處理運行模式。