高寒地區低溫低濁水處理工藝設計探討

魏 穎，閆 飛，劉淵博

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

玉樹市現狀凈水廠是災后重建時規劃建設的，水源為扎西科河地下水，設計供水能力為3萬m3/d，實際供水量為2.3萬m3/d，供水保證率不足80%。同時由于水處理工藝簡單，無完整的水處理工藝，僅經過加氯消毒，導致現狀水廠的水質安全存在隱患，同時設計水量已經不能滿足現狀用水需求，需提高水廠處理能力，對水處理工藝進行改造。隨著國慶水庫工程的建設開展，需要結合國慶水庫建設對現狀水廠進行改造增容，實現凈水廠地表水、地下水雙水源，以提高玉樹市城市供水保證率。

凈水工程位于青海省玉樹市，海拔高程3800m，多年平均氣溫3.2℃，因而地表水處于低溫狀態的時段相當長，而且冬季水庫水的濁度較低，這就導致一年中不同季節的水質差異較大，增加了地表水的處理難度。為此，需要對低溫低濁水處理工藝及水廠運行方案進行優化設計。

1 水源水質

由于國慶水庫的地理位置較高原因，隨著四季溫度的變化，水質條件變化也較大，在項目開展期間，委托青海省疾病預防控制中心進行水質監測，正常時期國慶水庫水質檢測結果如表1所示。

表1 國慶水庫水質檢驗結果

檢測結果表明：水質濁度、懸浮物及大腸菌群為主要去除指標，正常時期水源水質受輕度污染，經常規凈化處理后水質即可達到GB 5749-2006的規定。

玉樹市平均最低氣溫-15.1℃，極端最低氣溫-27.6℃，枯水時期濁度會降低至20NTU以下，水溫接近0℃，因此需要考慮冬春季節低溫低濁水的處理。

2 低溫低濁水常用處理工藝

溫度低影響絮凝劑的水解，水的黏度隨溫度的降低會增高，阻礙顆粒間的碰撞；濁度低主要影響顆粒間的碰撞機率，進而導致形成的絮體顆粒粒徑小，不易下沉。因此，對于低溫低濁水主要是從如何保證運行時的溫度及沉淀效果兩個方面進行考慮。

目前，國內對于低溫低濁水的解決措施主要有加強混凝過程、利用泥渣的剩余活性及溶氣氣浮工藝。

3 低溫低濁水主要處理構筑物選擇

根據《低溫低濁水給水處理設計規程》（CECS110：2000），結合本工程實際特點，在特殊季節（低溫低濁原水）時，采用投加助濾劑（活化硅酸）+微絮凝過濾工藝運行，同時注意建構筑物保溫，盡量控制低溫對水處理的影響。

遇到低溫低濁水時，首先考慮常規處理工藝，設計中考慮適當增加混凝沉淀時間，濁度達不到出水要求時，考慮增加應急措施，主要包括微絮凝過濾，在過濾前增加助濾劑，同時增加溶氣措施，在配水井處增加水射器，同時需要根據生產性實驗選擇合適的混凝劑、助凝劑（聚丙烯酰胺）；適當采取清水回流增加停留時間；如遇到仍不達標情況，可考慮短時采用一期工程備用水源，待二期出水確保達標后進入清水池。

3.1 混合設備選擇

原水中投加混凝劑后，應立即瞬時強烈攪動，在很短的時間內（10～20s），將藥劑均勻分散到水中。正常取水水源為水庫水，濁度季節性變化較大，采用機械混合處理有較好的效果。因此本工程選用機械混合方式。

3.2 混凝劑選用

混凝劑須選用對水源水質適用范圍廣、有較好的凈化效果且質量穩定、各項毒性指標低的產品，根據目前運行條件相似水廠的經驗及規范推薦，選用PAC（聚合氯化鋁）作為本工程的混凝劑，聚丙烯酰胺、活化硅酸作為助濾劑（考慮原水低溫低濁的特點），實際使用中需結合水質變化情況根據生產性試驗結果合理確定投加藥劑數量。

3.3 沉淀池方案選擇

平流沉淀池的優點是構造比較簡單，有穩定的沉淀效果，方便管理，運行經驗比較成熟，缺點是占地面積較大。斜管（板）沉淀池占地省，但造價略高，斜管（板）壁積泥不易滑落和清理，且對水量、水質的適應性也不如平流沉淀池。從運行管理及場地用地面積緊張考慮，本工程采用“平流+斜板”復合沉淀池。低溫低濁水處理時采用接觸絮凝處理工藝，可以考慮超越復合沉淀池。

圖1 混合絮凝復合沉淀池

3.4 濾池選擇

氣水反沖洗均質濾料濾池，由于具有反沖洗效果好，節水、節能、自動化水平高、配水配氣均勻等優點，國內很多水廠均采用這種池型。鑒于其具有的上述優點，同時為方便統一管理，故本工程推薦采用氣水反沖洗“V”型均質濾料濾池。

4 水廠運行方案

水廠的運行要充分考慮一期的運行情況，以二期水廠運行為主，一期水廠運行為輔進行設計，并且運行時要考慮不同季節的原水水質情況，進而調整水廠的運行工藝。主要分為正常時期水處理工藝運行、特殊時期（低溫低濁時期）水處理工藝運行、應急時期（水質不能達標時期）水處理工藝運行。

圖2 正常時期水處理工藝流程

圖3 特殊時期水處理工藝流程

圖4 應急時期水處理工藝流程

根據進出水水質的實際情況，工藝在運行時注意觀察進水濁度的變化，正常時期進水濁度可達到40NTU，經過強化混凝等水處理工藝，出水濁度可達到《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）的標準；應急時期依然沿用一期的地下水處理工藝，即只進行消毒處理；冬季及春季考慮低溫低濁的影響，進水濁度較低，低于20NTU，運行時超越復合沉淀池，采用微絮凝處理工藝處理原水。當水廠在檢修及出現故障期間，仍然采用一期地下水的水處理工藝，由于一期的水源水為地下水，水質較好，只有大腸桿菌等菌群超標，僅進行消毒處理即可達到生活飲用水衛生要求。

5 結束語

低溫低濁水處理是凈水技術中的難點，在現有科研成果和高寒地區的生產運行經驗基礎上，結合該工程用地面積有限及與永臨結合的特點，改良了處理工藝，不僅滿足生活飲用水衛生標準的出水水質要求，而且降低了處理成本。

（1）混合絮凝復合沉淀池的應用，可以在有限的用地面積情況下保證處理效果。

（2）氣浮主要使雜質浮至水面，易于固液分離，微絮凝過濾工藝以接觸絮凝為主，水源水加藥混合經絮凝反應池后迅速進入濾料層接觸絮凝，通過濾料層吸附截流作用有效去除絮體。

（3）水廠在運行時要注意進水濁度的變化，根據進出水濁度高低調整工藝的運行。