佛山新城区优质水厂工程设计与运行
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摘要：佛山市新城区优质水厂是佛山市建设中心组团新城区的一项重要基础设施。首期工程设计规模为5000m3/d，采用活性炭过滤――超滤膜深度处理工艺，是目前国内城市水厂采用该工艺运行规模最大的深度处理工程之一。运行一年多来，各种生产构筑物和设备工作正常，出水水质达到《佛山市中心组团新城区启动区优质供水水质目标要求》（其要求严于2006年12月29日，于2007年7月1日开始实施的国家标准――《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006）。
关键词：深度处理，活性炭，浸没式，超滤膜，设计 ，运行
Abstract: new waterworks is high quality, foshan city, the construction of the new district, foshan city, central group an important infrastructure. The first period project design scale for 5000 m3 / d, the active carbon filter-ultrafiltration membrane deep treatment, is the present domestic cities by the process operation waterworks the largest one of deep treatment engineering. Run for more than a year, all kinds of production structures and equipment working properly, outlet water reached the center of the new group the starting area, foshan city, water quality goals "(the strict requirements on December 29, 2006 release, in beginning July 1, 2007 of the implementation of the national standards, the living and drinking water hygiene standards" GB5749-2006).
Keywords: deep processing, activated carbon, immersion type, ultrafiltration membrane, design, operation
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 概述
佛山市中心组团新城区是佛山市加快现代化大城市建设，提升城市竞争力的重点建设项目。作为其重要的基础设施，佛山市决定兴建一座优质水厂服务于新城区。优质水厂规划总规模5万m3/d，首期建设5000m3/d。首期工程包括优质水厂和首期管网，工程总投资2700多万元。本工程于2005年12月动工，于2006年4月20日通水， 6月28日正式竣工投产，迄今已正常运行四年。
2 供水水质标准
在2005年本工程开始建设时，新的国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）尚未，一般城镇水厂供水水质标准依然执行的是1985年的老标准。新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项增至106项，增加了71项，反映了人们对饮用水中污染物质认识的深化。
佛山市参考欧美发达国家的标准，结合已有的先进检测手段，制定了《佛山市中心组团新城区启动区优质供水水质目标要求》，水质指标达到110项。无论从检测的项目数量还是检验限值来衡量，其水质目标要求均高于新近执行的国家标准。
3 净水工艺选择
为了节省投资获并得稳定可靠的水源，优质水厂选择供水公司供给的自来水作为水源。
供水公司供给的自来水是采用的常规净化工艺处理的。而传统的常规净水工艺，能有效去除水中的悬浮物、胶体和大部分细菌，但对水体中种类繁杂的有机物、微生物去除能力相对不足。目前国际上一些发达国家为了提供高标准的饮用水，其净水工艺一般都采取了在常规处理的基础上增加深度处理的工艺方式，在深度处理工艺方式中，活性炭与超滤膜组合处理工艺独具特色，越来越得到广泛的应用。
活性炭吸附是去除水中溶解性有机物的最有效方法之一。它具有发达的微孔结构，巨大的比表面积，可以明显改善自来水的色度，嗅味和各项有机物指标。但是其不足有三：出水细菌总数明显升高；亚硝酸盐浓度升高；炭的失效点不易判定。因此活性炭不宜单独用于饮用水处理，应与其他方法结合使用。
超滤膜能有效去除水中的颗粒物和微生物，如隐孢子虫、贾第虫、病毒等，但对小分子有机物的总去除率不够高。
将活性炭与超滤膜组合形成的饮用水深度处理工艺，克服了单用任何一种处理手段时的弱点，同时又发挥各自的优点。在组合系统中，利用活性炭对进水进行必要的前处理，如去除水中大部分的浊度、各种类型的有机化合物和色度，这些物质的去除为后续的膜过滤提供了必要的保障，从而缓解了膜阻塞和膜污染问题，延长了膜的使用寿命。用膜进行后处理有效地解决了出水中含有一定量细菌的问题，保障了出水水质。而且膜过滤是纯物理过程，不会产生消毒副产物。推荐的工艺流程如图1所示：
图1佛山新城区优质水厂工艺流程
4 主要处理单元及设施
本工程深度处理工艺涉及到的主要处理单元、设施包括有：活性炭滤罐、超滤系统、清水池与送水泵房、臭氧发生装置及二氧化氯发生装置等。
4.1 活性炭滤罐
活性炭滤料选用了水处理专用的煤质颗粒活性炭分柱状碳，直径1.5mm，长度2-3mm，亚甲兰吸附值大于200mg/g，碘吸附值大于900 mg/g，空床接触时间为11.1min。
工程采用两座滤罐，单罐过滤面积8.0m2，单灌内径3.2m2；炭层厚度采用1.5m，滤罐总高度4.2m。设计滤速为14m/h。采用小阻力配水系统，选用ABS长柄滤头，开孔率1.4%~1.5%。反冲洗采用单独水洗，水冲强度 12～14L/sm2，时间5~7 min。
4.2 超滤系统
膜分离技术在20世纪60年代开始应用于水处理领域，至今不过几十年的时间，却已经成为水深度处理领域最有发展潜力的净水技术之一。
经过活性炭滤池过滤后的进水从浸没式超滤膜装置底部进入，通过微孔纤维膜进行过滤。超滤装置的滤液泵通过抽吸产生负压，进水靠此负压驱动穿过膜壁进入膜纤维腔中，滤液经由每个膜组件挂架顶部流到集水管路，然后经由滤液泵产生的压力输送储存（清水池）。超滤装置的流量控制是通过滤液流量计和滤液泵变速驱动实现，流量设定值为人工输入。
工程中采用了加拿大泽能公司生产的ZeeWeed浸没式超滤膜，膜通量为57.5L/m2.h (20C)，预期膜寿命7年。设计采用2组膜池，单池平均产水量104.2 m3/h，膜孔径0.02m，总有效膜面积3623m2。膜材料采用PVDF(聚偏二氟乙烯)，跨膜压力7~90 kPa。总装机功率35.6kW，平均耗电量348kWh/d。
超滤膜的清洗分为气水反冲洗和定期化学清洗。主要目的去除膜表面附着的固体杂质。
4.3清水池和送水泵房
考虑近期时变化系数较大，清水池按18%的产水量计算调节容积，总容积为900m3，设2座清水池，每座清水池容积为450m3，清水池与送水泵房合建。
送水泵房内设置了4台水泵，采用变频供水装置，以适应需水量的变化。
4.4臭氧装置
由于臭氧的氧化性极强，其在水处理所起的作用主要是氧化消毒、解毒、防腐保鲜、除臭除异味。
设计选用的臭氧发生器消毒系统能根据进水流量以及投加比率设定值的变化自动调节投加量，闭环控制。设计投加量为1.0mg/L，选用2台制备能力100g/h的臭氧发生器。
以清水池作为臭氧接触池，臭氧投加点选择在清水池进水管路上。投加采用水射器投加方式，并设有防倒流措施。
4.5二氧化氯装置
由于臭氧在水中的半衰期较短，不能保持在管网中的持续消毒能力。二氧化氯在水中可以存在较长时间，具有长时间持续杀灭细菌的作用，所以设计采用用二氧化氯保证管网余氯。
设计投加浓度为0.3-0.5ppm，采用闭环控制投加量。选用2台制备能力100g/h的二氧化氯发生器装置。投加点选择在送水泵的吸水管路上，投加采用水射器投加方式。
5 运行效果
本工程经过四年多的运行检验，效果良好，出水水质达到了预期目标（见表1），优于国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）标准。
表1优质水厂水质检测结果（主要指标）
6 结语
（1） 佛山新城区优质水厂采用活性炭过滤――超滤膜深度处理工艺，出水水质优良。实际检测结果表明：各项指标均优于新的国家标准《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），可以直接饮用。
（2） 设计根据原水的水质特点，合理选择了各项设计参数，在保证工艺运行安全可靠的同时，降低运行费用。
（3） 佛山新城区用地十分紧张，设计中一方面采用活性炭过滤――超滤膜工艺组合，有利于集约化，减少用地；另一方面将清水池、送水泵房、臭氧发生器、二氧化氯发生器进行叠合布置，节省了占地，单位水量用地指标仅为0.256m2/m3.d。
（4） 采用活性炭过滤――超滤膜工艺进行饮用水的深度处理拓展了饮用水的深度处理的方向，对城市自来水较大规模的深度处理具有借鉴的意义。
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