珠海某水厂扩建工程工艺方案比选研究

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摘 要：珠海某水厂供水一直处于饱和状态，水厂扩建迫在眉睫。虽然水厂现有的一期工程供水水质各项指标都能达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749―2006）中的要求，但是由于近年来原水水质的改变对出厂水水质的影响、浊度、色度等检测指标有时已经不能达到企业的内控标准。因此扩建的重点在于优先保证出水水质。从经济和技术方面分析，最终确定了水厂的工艺流程为网格絮凝平流沉淀气浮池+V型滤池+液氯消毒工。

关键词：高藻；低浊；过滤；气浮

中图分类号：TK223 文献标识码：A

1.水厂现状

1.1 水厂概况

某水厂位于珠海市斗门区，水厂原水由黄杨泵站抽取黄杨河水，经11km DN2000管道到达增坑水库，再分流到龙井水库和乾务水库。其中，增坑水库由长达3.7km的2.2×2.4m的过水专用隧道输送到乾务水库，再由乾务水库自流进入临近的某水厂。水厂建于2006年，2008年正式投产运营，一期建设规模为12万m3/d。采用的工艺是折半絮凝平流沉淀池+V型滤池。

1.2 原水现状

（1）水源水中高锰酸盐指数（CODMn）、浊度、氨氮等浓度很低，但锰、铁长期或部分超过《生活饮用水水源水水质标准）（CJ3020-93）的要求。2014年浊度、铁、锰、高锰酸盐指数的年均值分别为4.0NTU、0.11mg/L、0.07mg/L、1.86mg/L。

（2）从2012年开始，乾务水库藻类含量逐年增加。2014年藻类含量年平均值为1936万个/L，属于典型的高藻低浊水。

1.3 水厂现运行效果

经过净水工艺处理后，原水中含量超标的铁、锰得到了有效去除，出厂水均

2.常规处理工艺论证

常规水处理工艺系指对一般浊度的原水采用混凝、沉淀/气浮、过滤、消毒的净水过程，以去除浊度、色度和细菌、病毒为主的处理工艺。尽管常规水处理工艺有其一定的局限性，但仍是给水处理中最常用和最基本的处理方法。

2.1 混凝

混凝在常规强化水处理工艺上占有很重要的地位，混凝效果的好坏对最终出水水质影响很大。实现混凝阶段的高效成为水处理界研究的热点。而絮凝池的种类会直接影响到混凝效果，在水厂中常用的絮凝池主要有三大类：第一类为依靠水流紊动促使微絮凝体相互碰撞聚集成絮凝体，如各种类型的隔板反应、折板反应、机械搅拌反应、旋流反应和涡流反应器。第二类为依靠悬浮层接触絮凝，即主要依靠上向水流使成熟絮凝体处于悬浮状态，而微絮凝体通过悬浮层时产生接触碰撞絮凝，如各种类型悬浮澄清池。第三类为利用多孔固体介质接触絮凝，如各种接触滤池。本工程推荐的是第一类絮凝池中的网格絮凝池。因为网格絮凝池具有结构简单、节省材料、水头损失小（0.1m～0.5m）及絮凝效果较好等优点，应用较为广泛。

2.2 沉淀（澄清）和气浮

沉淀池有斜管、平流、高负荷3种池型。其中平流沉淀池是全国大中型水厂应用最多的池型，构造简单，处理效果好，矾耗低，对水量和水质变化的适应性较好，运行管理方便。对大型工程而言，平流沉淀池的综合造价较低，其缺点是其占地面积较大，但通过与清水池叠合布置，水厂总占地面积比普通斜管沉淀池方案略省。斜管沉淀池亦具有较好的效果，停留时间短、占地面积较小，但斜管沉淀池由于使用塑料斜管，使用8～10年后须更换，对絮凝效果的要求很高。高负荷沉淀池是由国外公司研制的一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的快速、高效的沉淀池。

乾务水厂扩建规模达16万m3/d，水源为水库水，沉淀性能较差，特别是常年浊度低，而且为含藻水，已达到3千万～9千万个/L，处理难度较大，若只采用常规的斜管沉淀池或平流沉淀池，须采用较低的水力负荷，占地面积较大，且效果略逊于高负荷沉淀池。因此，高负荷沉淀池可以作为本次扩建工程的备选工艺之一，与平流沉淀池进行技术经济比较。

2.3 过滤

在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。大中型水厂采用最多的是能确保出水水质的气水反冲洗滤池──“V”型滤池。另一种新型滤池──CTE翻板滤池近年开始引入国内。此工程将对取气水反冲洗V型滤池和CTE翻板滤池进行分析比较。

从表1可以看出，V型滤池自动化程度高、管理方便，尽管土建施工技术要求较高，但设计、施工及运行经验成熟，在国内外应用最广；而CTE翻板滤池的过滤机理与V型滤池相同，技术经济综合比较也相当，从目前的运行情况来看，效果也较好，但缺乏成熟的运行经验，且在冲洗控制上较难把握，其程序调整也较困难。鉴于本工程规模大，若冒然采用翻板滤池，风险较大。乾务水厂现状正在运行的是V型滤池，从这几年的运行情况来看，其出水水质十分稳定（滤后水浊度为0.1～0.3NTU，平均为0.14NTU），反冲洗效果也很不错，而且水厂对于V型滤池也已经积累了较为丰富的运行维护经验，因此在V型滤池运行状况非常良好的情况下，本次扩建工程不轻易改用其他池型，仍推荐使用V型滤池。

3.净水工艺方案比选

针对乾务水厂原水水质浊度低、藻类含量高的特点，根据上述工艺特点分析及构筑物选型比较，结合水厂用地条件以及现状运行的净水工艺，拟选了两种先进、可行的净水工艺方案，进行综合技术经济比选。

方案一：高负荷沉淀池+网格絮凝气浮池+V型滤池。该方案工艺组合灵活，可以根据原水水质情况，同时运行高负荷沉淀池和网格絮凝气浮池，也可以互相超越。对于含藻量不超过1亿的原水高负荷沉淀池有很好的处理效果，因此在原水含藻量低于1亿时，可以超越网格絮凝气浮池，单独运行高负荷沉淀池：对于藻类含量增加，而进水浊度不高的情况，可以超越高负荷沉淀池，单独运行网格絮凝气浮池：如果雨季原水浊度很高，且藻类含量也很高，可以同时运行高负荷沉淀池和网格絮凝气浮池。

方案二：网格絮凝平流沉淀气浮池+V型滤池。该方案将网格絮凝、平流沉淀和气浮池合建，相当于平流沉淀池和气浮池串联。根据目前一期的运行经验，在采取一系列措施后（与氧化提前、强化混凝、增加助凝剂以及改造取水口等），平流沉淀池+V型滤池可以满足出水水质标准。如果某些时段水质恶化，含藻量增加，可以运行气浮池，确保水质达标。因此，该方案可以根据进出水水质情况，来控制是否运行气浮池。

一期处理工艺除藻应对措施：为应对今后原水含藻量逐年上升的趋势，保证出水水质目标，考虑在现状处理工艺流程中增加气浮除藻工艺，即在现状絮凝平流沉淀池前设置气浮池，通过管道切换，根据原水水质情况，实现气浮池与沉淀池并联或串联运行。气浮池的藻渣必须全部收集，严禁直接排入水体，并应按照无害化的要求进行处理和处置。因此，本工程气浮池的浮渣运送至浮渣脱水机房，采用板框压滤机脱水处理后单独外运。

3.1 二方案技术经济比较

方案一优点：

（1）高负荷沉淀池对原水水量、浊度、藻类、水温等变化的适应性更好，与平流沉淀池相比，对于含藻水的处理效果更胜一筹，出厂水质达标率更高；即使在冬季低温低浊的情况下，高负荷沉淀池出水浊度也可保证在1NTU以下，滤池出水小于0.3NTU。

（2）本工程通过对乾务水库原水保护（设置原水曝气装置、取水口种植遮光植物）、水厂处理工艺优化（如预氯化提前、混凝剂投加量增加、投加助凝剂、取水口改造）等工程措施后，可以预计，正常情况下进入沉淀池的原水中藻类含量不会太高。由于高负荷沉淀池对藻类含量在几千万时有较好的处理效果，因此，该方案可以根据今后原水中藻类含量的变化，灵活切换运行气浮/沉淀工艺，大部分时间可以只运行高负荷沉淀池，而无需运行气浮池。

（3）高负荷沉淀池的排泥方式和效果更加可靠，其排泥水可不经浓缩池而直接进入贮泥池和脱水机房进行处理，降低了废水量和排泥池的负荷，节约了运行成本。

（4）高负荷沉淀池体量小，易于封闭，可有效抑制藻类滋长，同时保洁防尘效果较好。

（5）高负荷沉淀池节省占地，厂区总平面布置r，现状和近、远期三组净水处理构筑物之间可以用道路分隔开，气浮池和高负荷沉淀池之间的道路可以直接通往侧门，交通组织较好。

方案一缺点：

（1）高负荷沉淀池的斜管需要定期清洗，清洗周期约1～2个月，并且每隔约7年需要更换一次。

（2）高负荷沉淀池机械设备多、自动化程度高，对水厂日常维护管理要求高。

（3）工程费用更高，初步估算约12090.03万元。

方案二优点：

（1）网格絮凝、平流沉淀、气浮合建，减少构筑物间联络管道，水头损失更小。

（2）平流沉淀池与气浮池串联，也可以视进水水质情况，来决定是否运行气浮工艺。

（3）与高负荷沉淀池相比，平流沉淀池造价低、药耗省、设备少、维护工作量少。

（4）与一期工艺相同，减少了备品备件的种类，运行程序较简单，易于管理，水厂管理部门的维管经验成熟。

（5）与方案一相比，工程投资较省，初步估算工程费用约9967.40万元万元，比方案一节省2122.63万元，且投产后运行费用更低。

方案二缺点：

（1）平流沉淀池对含藻水的处理效果稍逊于高负荷沉淀池，但是一期工艺的处理效果表明平流沉淀池仍然可以应对目前的含藻水。

（2）平流沉淀池体量大，不易加盖封闭，藻类滋长严重，清洗麻烦，且工作量大。

（3）平流沉淀池占地大，厂区平面布置较方案一更为紧张。

3.2 推荐方案

为应对今后原水含藻量逐年上升的趋势，优先保证出水水质目标，设计推荐设置气浮除藻工艺。上述两种方案均可以满足乾务水库低浊度含藻水的处理要求，但是方案二网格絮凝平流沉淀气浮池+V型滤池，工程投资更省、投产后运行费用更低，且与一期工艺相同，仅增加了气浮池，维护管理简单方便，因此，本次扩建工程推荐采用方案二。

结语

根据珠海某水厂原水特性和现状情况，经过比选最终采用的是网格絮凝平流沉淀气浮池+V型滤池+液氯消毒工艺。按照以上工艺方案进行扩建，至2016年12底扩建工程已经基本完成。从二期工程试运行效果来看，情况良好，水厂出厂水浊度、藻类等各项水质指标都能达到公司的内控标准，明显优于国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749―2006）中的要求。现在整个扩建系统都在正常运行中，所有水质指标及其他各项指标都达到了设计目标。

参考文献

[1] GB 5749-2006，生活饮用水卫生标准[S].

[2]王占生，刘文君.我国水源水质情况与净水厂改造的适用工艺[R].

[3]王广富.水厂扩建工程中净化工艺选型浅析[J].科技成果纵横 2011（5）：61-62.