新建淮河水厂工艺方案和设计实例

新建淮河水厂工艺方案和设计实例

李振刚

阜阳市供水总公司236030

安徽省阜阳市人均水资源占有量仅411m3，为全省三分之一、全国五分之一，境内地表水污染严重，主要河流颍河、泉河均为V类、劣V类水质，中深层地下水长期过量开采，已形成大面积水位降落漏斗，引发地面沉降，造成地质环境灾害。因此，建设以地表水为水源的水厂，成为阜阳当前必须尽快解决的一个重要任务。

一、淮河水质情况

阜阳市域紧临淮河，水资源量丰富、水质良好：平水期水质以III类为主；枯水期部分时段为III-IV类，具备为阜阳市供水的水质水量条件。

根据安徽省水环境监测中心王家坝和鲁台子断面监测资料看：2006～2009年论证区淮河干流水质有所好转，2009年水质优于前3年水质，鲁台子断面水质全年基本维持在Ⅱ～Ⅲ类水，王家坝断面水质除1～4月部分时段因氨氮超标为Ⅳ类水外，其余时段均维持在Ⅱ～Ⅲ类水水质。

2006～2009年淮河干流主要污染因子是氨氮，其次是总磷、高锰酸盐指数和溶解氧，总体1～4月份污染偏重。

二、处理工艺选择

常规处理工艺主要去除原水中悬浮物和胶体物质，以出水的浊度、色度和细菌数为主要控制目标，随着原水中有机物的不断增多，常规处理也担负着去除有机物的重任；生物预处理对有机物的去除机理主要有对小分子有机物的降解、大分子有机物的分解和生物吸附絮凝作用等三方面；活性炭深度处理是目前最常用的手段，对水中农药、杀虫剂、除草剂等微污染物质和嗅味、消毒副产物等有很好的去除效果。根据以上分析，确定总体工艺为预氧化处理+加强常规处理+活性炭深度处理。流程具体如下：

1.预氧化处理技术选择

预氧化技术主要采用预氯化技术、预臭氧技术、高锰酸盐预氧化技术及二氧化氯预氧化技术。

（1）预氯化技术。国内已得到普遍使用，主要用于除藻和降解有机物，费用低廉，但氯与水中有机物生成的消毒副产物对人体非常有危害。

（2）预臭氧技术。该技术主要用于消除地下水中的铁、锰和去除色度、嗅味，以及降解水中的高分子有机物，还被用于改善絮凝和澄清，效果稳定。但臭氧需要现场制备，且运行成本较高。

（3）高锰酸盐预氧化技术。以高锰酸盐为主剂、多种辅剂组合制成的除污染药剂，形成强氧化性和催化作用的中间态成分，自身在混凝过程中被有效地去除。

（4）二氧化氯预氧化技术。对芳香烃类化合物有比较好的去除效果，对水中有色物质有很好的脱色作用。需要现场制备，严格控制反应条件，防止发生爆炸。

根据原水水质情况和污染风险分析，本工程中化学预处理的目标物主要是助凝和微量有机物等，以及突发污染事故的重金属和嗅味问题，强氧化处理技术采用高锰酸盐预氧化和预臭氧方式具有很好的针对性，相对副产物少，结合臭氧活性炭深度处理单元设置，投加简单方便，运行成本低，管理安全。

2.加强常规处理工艺选择

加强常规处理工艺通过以下几方面实现：采用合适可靠的净水工艺构筑物；选择合适的药剂；选择合适的消毒方式；PH值的调整。

（1）混合形式。混合的形式有水力、机械和管道静态混合器。

水力混合一般停留时间较长，水头损失较大，目前应用不多；管道静态混合器也属于水力混合范畴，若处理水量达不到设计规模时，混合效果较差，而处理水量超过设计规模时，水头损失增加幅度较大；机械混合效果好，不受流量变化影响，水头损失小，但对自控程度要求高。因此，推荐采用机械混合。

（2）絮凝类型。一般有水力和机械两种类型，其中折板和波形板反应可构成多个缩颈和扩大腔，流速变化大，水流紊动加剧，提高碰撞机率，反应效果好；机械反应造价高，维修量大。因此推荐折板反应。

（3）沉淀池形式。可选择的池型为平流沉淀池、斜管沉淀池。其中平流式沉淀池的优点是对原水变化的适应性强，沉淀效果好而稳定，操作管理方便，结构简单，造价也较低；斜管沉淀池占地较小，但池体结构较为复杂，池型大时易造成布水不匀，经常费用大。经过比较推荐平流沉淀池。

（4）砂滤池。翻板滤池和匀质滤料滤池都能满足本工程的要求，考虑到阜阳市当地实际情况和水厂实际运行管理，本工程砂滤池推荐选用匀质滤料滤池，即V型滤池，同时在V型滤池中增加初滤水排放管道以及整体滤板技术，能够充分弥补匀质滤料滤池的缺点。

3.深度处理工艺

针对本工程主要对臭氧活性炭、膜技术进行分析比较。

（1）臭氧活性炭。该技术是先臭氧氧化、后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化的工艺，可扬长避短，充分发挥各自所长，克服各自之短，使活性炭的吸附作用发挥得更好，能有效去除有机物，从而达到水质深度净化之目的。

（2）膜分离技术。该技术是物理固液分离处理技术，特点是能够提供稳定可靠的水质，并且可以使水厂用地大大减少，运行操作自动化，包括电渗析、微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。从处理水质指标看，臭氧生物活性炭工艺更为适合。

三、处理构筑物设计

1．稳压井、预处理氧化池合建。平面尺寸12.8m×10.0m，有效水深7.5m。

2．反应沉淀清水池。本池为叠合式池，上层为机械搅拌混合池、折板絮凝池、平流沉淀池，下层为清水池。其中机械搅拌混合池2座，单座流量0.96m3/s，混合时间45秒，平面净尺寸2.8×2.8m，有效水深3.7m；絮凝池采用异波折板絮凝池2座，每座池体平面尺寸为16.1m×20.8m，有效水深3.5m，设计流量0.96m3/s，反应时间15.4min；沉淀池单格设计流量0.96m3/s，沉淀时间1.7h，水平流速15.4mm/s，平面尺寸：93.0m×20.8m，有效水深3.2m；清水池共2座，单池平面尺寸为117.8m×24.4m，有效水深4.2m。单座清水池容积为2.3万m3，为水厂设计规模的15.3%。

3．V型砂滤池。单格尺寸14.7×6.6m；有效面积97m2，共9格，滤速为7.5m/h。采用单层滤料，厚度为1.3m，下部为卵石承托层，厚度为0.1m。

4．臭氧接触池。共2座四格，水力停留时间为13.6min，有效水深6.0m，池总高7.4m。

5．活性炭滤池。采用V型滤池形式、分为9格，滤速为7.7m/h。滤池采用上层1.8m厚的活性炭、下层0.5m厚的石英砂滤料，底部0.25m厚的承托层。滤池单格尺寸：13.7×6.6m；有效面积：91m2。

6．送水泵房。为半地下式，平面尺寸（轴中）60.0m×13.5m，地下部分高4.8m，地上部分高9.5m。内设6台水泵位，一期配卧式离心泵4台，2大2小。

吸水井一座，平面尺寸48.4m×7.5m，有效深度6.7m。

7.加药消毒间、臭氧发生器间及气水反冲洗泵房等配套构筑物土建规模按照40万m3/d规模一次建成，设备按照15万m3/d规模配置。