强化常规水处理工艺的设计应用案例分析 4页

第29卷第20期中国给水排水Vol．29No．202013年10月CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲOct．2013强化常规水处理工艺的设计应用案例分析张定昌，邓志光，李国洪(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430010)4摘要:介绍了强化常规水处理工艺的技术措施及关键，并以某城市处理规模为30×103m/d的水厂为例，进行了强化常规水处理工艺的设计应用案例分析。该水厂以该市大(2)型水库水为水源，其水质具有低温、低浊、水体中胶粒电位高、微污染、处理难度大等特点，根据实际情况采用了预氧化+强化常规处理工艺方案，介绍了相关工艺设计技术参数，并针对水厂运行中存在的问题提出解决措施。目前，该水厂已运行3年多，出厂水水质达标，其设计及运行可为类似水源地区的水厂建设提供技术参考。关键词:预氧化处理;强化常规处理;强化混凝;高效沉淀;微絮凝过滤中图分类号:TU991文献标识码:B文章编号:1000－4602(2013)20－0035－04DesignandApplicationofEnhancedConventionalWaterTreatmentProcessZHANGDing-chang，DENGZhi-guang，LIGuo-hong(CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesignandＲesearchInstituteCo．Ltd．，Wuhan430010，China)Abstract:Thetechnicalmeasuresandkeypointsofenhancedconventionalwatertreatmentprocesseswereintroduced．Thedesignandapplicationofenhancedconventionalwatertreatmentproces-43sesusedinawaterworkswithtreatmentcapacityof30×10m/dwereanalyzed．Thewatersourceforthewaterworksisalargereservoirandcharacterizedbylowtemperature，lowturbidity，highpotentialofcolloidalparticlesinwater，slightpollutionanddifficulttreatment．Thedesignadoptedthepre-oxidationplusenhancedconventionaltreatmentprocesses．Therelatedprocessdesignparameterswerepresented，andthesolutionstoproblemsexistingintheoperationwereproposed．Thewaterworkshasoperatedformorethanthreeyearswithafinishedwaterqualitymeetingthestandard，anditsdesignandoperationprovidetechnicalreferenceforconstructionofwaterworksinsimilarwatersourceareas．Keywords:pre-oxidationtreatment;enhancedconventionaltreatment;enhancedcoagulation;efficientsedimentation;microflocculationfiltration1强化常规水处理工艺介绍使有机物的水化壳压缩，水解的阳离子与有机物阴强化常规水处理工艺就是在基本维持原有常规离子电中和，消除有机物对无机胶体的影响，从而使处理构筑物不变的情况下，通过强化混凝和强化过无机胶体脱稳。②投加助凝剂，强化吸附、架桥作滤等措施，在除浊的同时增强对有机物等的去除。用，使有机物易被絮体粘附而下沉。③完善混合、絮强化常规水处理工艺通常的技术措施主要有:①强凝等设施，从水力条件上加以改进，使混凝剂能充分化混凝;②强化过滤;③臭氧预氧化处理技术。发挥作用，也是强化混凝的一个措施。1.1强化混凝1.2强化过滤强化混凝的主要方法有:①加大混凝剂投加量，由于当前不少源水受生活污水等污染，氨氮含·35·\n第29卷第20期中国给水排水www．watergasheat．com43量偏高，因此利用常规滤池中滤料的生物作用降低设，一期工程规模为30×10m/d，水源为该市北郊氨氮及有机物已引起人们的日益关注。所谓“强化的大(2)型水库。过滤”也就是要求滤料在去除浊度的同时，又能降2.1原水水质特性分析解有机物以及氨氮和亚硝酸盐氮。强化过滤采取的表1为当地有关部门2005年—2007年对水库主要措施和技术关键如下:水质主要项目检测结果的平均值。①选择合适的滤料，滤料的表面既要有利于表1水库原水水质主要项目检测结果细菌的生长，还要具有足够的比表面积，滤料的粒径Tab．1Ｒawwaterquality和厚度必须保证滤后水浊度的要求。国外已有这方GB5749—2006项目检测结果面的专用滤料，国内也正在开发研究。限值②滤池反冲洗既能有效地冲去积泥，又能保浊度/NTU7．5pH值8．06～9存滤料表面一定的生物膜，其冲洗方法(单水或气、－1高锰酸盐指数/(mg·L)4．16≤3水反冲)和冲洗强度应结合滤料通过试验确定。－1总铁(Fe)/(mg·L)0．18≤0．3③要求待滤水有足够的溶解氧，如果原水中－1)＜0．05≤0．1锰(Mn)/(mg·L溶解氧含量不足，将影响氨氮硝化过程的进行，因－1氨氮/(mg·L)0．11≤0．5－1此，当原水溶解氧浓度较低时，可通过曝气增加溶解硝酸盐氮/(mg·L)0．67≤10－1氧浓度。硫化物/(mg·L)0．02≤0．1－1溶解氧/(mg·L)8．9≥6④由于余氯的存在会抑制细菌生长，因此不－1五日生化需氧量/(mg·L)≤2≤3能在滤前进行加氯，滤池的反冲洗水也不应含余氯。－1总氮/(mg·L)0．67≤0．5由于取消了预加氯，为了保证出厂水细菌含量达标，－1总磷/(mg·L)0．032≤0．025必须注意滤后水的消毒工艺。挥发酚类/(mg·L－1)＜0．002≤0．002－1⑤滤池去除氨氮的效果与温度有密切关系，阴离子合成洗涤剂/(mg·L)＜0．1≤0．2－1夏季水的饱和溶解氧含量较低，对氨氮的去除主要石油类/(mg·L)＜0．05≤0．05注:水温平均为16．1℃，色度为31．8度。受溶解氧控制;冬季水温低，滤料的生物作用减弱，去除效果明显降低。根据2005年—2007年水库水质检测资料分⑥降低滤速，在充分发挥滤层截污能力的同析，原水具有以下特点:①年平均浊度为7．5NTU;时防止杂质穿透滤层。②年平均水温为16．1℃，但冬季(每年的12月至次强化过滤受条件限制，对氨氮和有机物的去除年4月)经常出现2～6℃的低温;③原水高锰酸盐有一定局限性，当原水氨氮和有机物浓度较高时，应指数为3．54～5．85mg/L，平均为4．16mg/L，可见在常规处理基础上增加预处理和深度处理工艺。当水源受到微污染;④根据当地其他水厂原水特性分以除浊为主要目标时，降低滤速最为有效。析，该区域地表水体中胶体颗粒电位较高，絮凝剂投1.3臭氧预氧化处理技术量大，形成的矾花松散易碎，沉降性能差。本水库水臭氧预氧化能有效去除原水中的色度、天然有体中胶粒性状也是如此。机物、臭味，也能够灭活水中的一些致病微生物(如2.2原水水质变化趋势分析预测细菌、病毒、孢子等)，还能够强化去除藻类物质及该水库于2003年年底建成蓄水，自水库关闸蓄其代谢产物，进一步提高除藻效果。此外，在一定条水后，有关部门原计划经过两轮蓄水冲刷后于2004件下可起到助凝作用，提高混凝效果。年12月正式投入运行，然而通过第一轮蓄水的水质与臭氧—活性炭以及生物预处理工艺相比，强监测表明，水库周边污染严重，水库及其部分支流水化常规水处理工艺具有投资省、流程简单、构筑物体富营养化，总磷、总氮等污染指数严重超标，属劣少、占地小以及运行费用低等优点，更适于水源受到Ⅳ～Ⅴ类水。微污染的水厂水处理工艺或现有系统的改造。①污染原因分析2强化常规处理工艺工程实例水库地处市区近郊，特殊的地理位置加上种种43某水厂设计总规模为60×10m/d，分两期建历史原因，水库周边居民人口密度大，工、农业项目·36·\nwww．watergasheat．com张定昌，等:强化常规水处理工艺的设计应用案例分析第29卷第20期众多，在相当长一段时间内周边的工业废水、农业和质基本稳定在Ⅱ～Ⅲ类水平。生活污水都是直排入水库，造成水库水质污染严重。与此同时，考虑到水库地处市区近郊，毗邻经济除了工业废水之外，农田灌溉的回归水是水库技术开发区，特殊的地理位置加上种种历史原因，如的面污染源。水库移民拆迁的高程定位在29．7m果治污力度稍有放松，水库的水质仍有可能出现波以上，但是水库保护区的高程定在28．5m，在28．5动，甚至可能出现短期的恶化。因此，为了确保供水～29．7m的区域内，仍有大量农田在耕作，由于农水质，在确定净水工艺时必须予以重视。民使用化肥、农药的品种和施用的方法不当，农田灌2.3水厂净水工艺及主要设计参数溉的回归水成为水库的面污染源。针对原水水质具有低温、低浊、水体中胶粒电位②治污措施高、微污染、处理难度大的特点，以及水源地所处的从水库蓄水以来，有关部门逐步搬迁了水库周特殊地理位置，在一定时期内，原水水质存在一定的边的家禽家畜养殖场，对水库所有移民点实行垃圾不确定性;同时考虑到水厂供水水质应执行《生活集中堆放和清运，同时，水库上游的工业园区也纷纷饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的各项指标。截流污水或将污水接入城市污水管网。目前，该水为此，采用了强化常规处理工艺，同时还在取水泵站库一级保护区内已没有污染源。内设置原水水质突发事故应急处理单元，并预留一般来说，一座新建的大型水库要通过自然来“后臭氧氧化+生物活性炭过滤”深度处理工艺用水洗库，让水体自净需要长达3～5年的时间。为尽地，为将来进一步提高水质提供条件。一期工程净快改善水质，2004年下半年，该市水务部门共分两水处理工艺流程见图1。43次从上游灌区引水5000×10m，给水库“大换血”，投入成本上千万元。2005年7月，该地区连续下了几场大暴雨，又一次提供了置换库水的外部条件，水库内存水一直在不断置换当中。据统计，自水83库下闸蓄水以来，已累计置换1．2×10m水量，相当于该水库正常库容的两倍。同时，水库管理单位还与当地有关大学合作，向图1水厂强化常规处理工艺流程4水库投放了70×10尾鱼苗，实施鱼类种群结构的Fig．1Flowchartofenhancedconventionalwater调整，防止水库水体蓝藻的产生，效果明显。treatmentprocess③治污效果①预氧化经过一年多的治理，水库水质自2005年开始逐近期可根据原水水质采用间歇性加氯预氧化除步好转，基本上达到Ⅲ类水。2005年上半年，除总藻，远期采用臭氧预氧化，强化混凝效果，提高系统磷、总氮、高锰酸盐等指标外，大部分水质指标均已的处理效果;预氧化池接触时间为10min。达到Ⅱ类水。2005年7月水库通过国家环保部门②强化混凝沉淀验收，可作为城市饮用水水源。随后，该市有关部门混凝剂为液体碱式氯化铝(Al2O3含量为进一步加大了周边家畜养殖点等污染源的搬迁力10%)，助凝剂采用高分子聚丙烯酰胺(PAM)，湿式度，严格控制水库上游工业园区的污染项目，防止产投加。混凝剂(PAC)平均投加量为20mg/L，最大生新的污染源。有关部门还参照退耕还林政策，对投加量为60mg/L。最佳混凝及其投加量的选择根库周的农业种植进行产业结构调整，让更多的树木据烧杯测试结果确定，在必要时可进行调整。PAM环绕和涵养水库，减少农业有机物污染。平均投量为0．2mg/L，最大投量为0．4mg/L。由于社会各界都非常重视饮用水源保护，政府采用“高效混凝、沉淀”水处理工艺技术。高效加大污水治理的力度，先后兴建多座城市污水处理混凝、沉淀池是集机械混合、机械絮凝、污泥浓缩、浓厂，采取先进有效的污水处理技术措施;并将水库划缩污泥回流、斜管分离等技术于一体的高效混凝沉为全市饮用水水源保护的重点。采取上述措施后，淀池，它具备了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池的优水库水质有了明显改善，2006年—2007年，水库水点，处理效果好，表面负荷高，占地面积小，出水水质·37·\n第29卷第20期中国给水排水www．watergasheat．com优且稳定，有利于减轻滤池负荷，达到强化混凝沉淀(仅为60%～70%)，究其原因主要是未投加PAC的目标。其主要设计参数:混凝时间为2min，絮凝絮凝剂，滤料粒径显然偏大、滤料层厚度偏薄。因－1时间为3min，速度梯度＞250s，斜管液面负荷率此，滤料粒径应有一定的级配，或者将滤料层厚度加32为13．9m/(m·h)。大至2m，以提高滤池的适应性。③采用“微絮凝+深层石英砂滤料滤床”强3结论化过滤处理工艺①对于微污染原水的处理，采用强化常规水a．微絮凝:在滤前设置快速机械混凝池，助滤剂处理工艺是经济可行的。采用PAC(Al2O3含量为10%)，采用湿式投加，平均②预氧化池的设置不仅有利于提高强化常规投加量为3mg/L，最大投加量按5mg/L设计。采处理工艺系统的处理效果，而且对可能出现的(偶用“多孔加药管”将助滤剂PAC均匀投加至水体中，发性)嗅味、藻类以及原水中铁、锰离子超标等处理经“快速机械混凝池”快速混凝后，待滤水再进入滤过程，提供了较充分的接触氧化，为后续有效处理提－1池过滤。微絮凝时间为30s、速度梯度为250s。供了保障，起到非常重要的作用。b．采用“深层石英砂滤料滤床”V型滤池，并将③采用高效混凝沉淀池，其沉淀池液面负荷常规V型滤池的滤料粒径和厚度进行适当调整，均应根据原水水质确定。针对本工程水源水质，液面32粒石英砂滤料有效粒径为1．35mm(1．25～1．45负荷不宜大于14m/(m·h)。mm)，不均匀系数＜1．25，滤料层厚度为1．50m。④对于均粒石英砂滤料滤池，作为处理工艺c．滤池设计滤速为7．7m/h、强制滤速为8．8的最后一道工序，为了确保供水水质，其滤速不宜过m/h。冲洗系统设计参数:采用先气冲洗、再气水同大，建议不大于8m/h;同时为了提高滤池的适应时冲洗、最后用水单独进行漂洗。其中气冲强度为性，其滤料粒径宜采用一定的级配滤料;若滤料粒径215L/(s·m)，历时2min;气水同时冲洗水强度为采用均粒滤料，且粒径较大时(如有效粒径达到225L/(s·m)，历时4min;单独水冲强度为5L/(s1．35mm、K80＜1．25)，滤料层厚度应适当加大，建22·m)，表面扫洗强度为2L/(s·m)，历时6min。议以2m为宜。该水厂于2009年底投产，运行至今已3年多，强化常规处理工艺系统总体运行平稳。虽然原水曾参考文献:经偶发性分别出现嗅味和锰离子超标等现象，但通［1］李树苑，隋军，刘海燕，等．《含藻水给水处理设计规过投加粉末活性炭、预加氯等技术措施，均很好地解范》(CJJ32—2011)主要内容解析［J］．中国给水排决了上述问题，出厂水水质满足《生活饮用水卫生水，2013，29(8):1－4．标准》(GB5749—2006)的各项指标要求，其中浊度一般为0．1～0．3NTU，平均为0．23NTU。2.4存在的问题和对策①在实际运行中，原水曾偶发性出现嗅味，由于采用的是沉淀污泥回流方式的高效沉淀池，会出现嗅味因子的富集作用，导致沉淀出水嗅味有加重的趋势，给强化混凝沉淀处理单元的正常运行造成一定的困难。因此，对于封闭性水源(如水库、湖泊水源)，特别是经常出现嗅味的水源，应采取适当的除嗅味技术措施(如在取水泵站增设投加粉末活性炭或高锰酸钾强氧化剂等除臭系统;或者在微絮凝作者简介:张定昌(1962－)，男，安徽无为人，过滤前投加粉末活性炭)。大学本科，高级工程师，主要从事市政给②由于受到诸多客观条件制约，微絮凝过滤排水工程咨询、设计工作。工艺在实际运行中PAC絮凝剂投加存在一定的不E－mail:zhangdingchangy@126．com确定性，会造成后续过滤系统的除浊效率不理想收稿日期:2013－06－28·38·