某自来水厂常规处理工艺的优化设计

摘要：某自来水厂常规处理工艺的优化设计和细节上的改进，对水厂出水水质的提高、减小日常维护的强度和频度、降低药耗和能耗等方面起到了较好的效果。

关键词：自来水厂 常规处理工艺 优化设计

中图分类号：S611文献标识码： A

安徽省北部某县县城位于淮河左岸，该县城由县自来水厂统一供水，该自来水厂近期设计规模为5万m3/d，远期设计规模为10万m3/d，水源取自淮河，净水工艺采用“折板絮凝池+平流沉淀池+V型滤池”的常规处理工艺，净水工艺流程如图一所示。本文将该自来水厂设计过程中的部分优化设计的思路和细节整理出来，供自来水厂设计人员或技术管理人员参考。

图一 净水工艺流程图

为使该自来水厂出厂水水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），需针对该县城所处段的淮河水源水质情况选择合适的净水工艺。淮河干流安徽段水环境管理目标水质为Ⅲ类[1]，淮河是国家重点治理的“三河三湖”之一，经过多年综合治理，淮河干流水质已大为好转，该水厂取水口处淮河现状水质为绝大多数时段为Ⅲ类，只有局部时段为Ⅳ类，对照《生活饮用水水源水质标准》，水质不达标时段主要污染因子为CODMn、BOD5，水质不达标时段水源属微污染水源，且冬季属低温低浊，参照资料[2]，采用高锰酸钾+粉末活性炭对该类微污染原水的处理效果较好，高锰酸钾和粉末活性炭联用预处理低温低浊微污染微污染原水工艺可使出厂水浊度降低50％-70%、色度降低2-6度、COD去除率提高6％-20％、对出厂水嗅和味的去除也有明显的促进作用[2]。该水厂设计时在总体设计思路上着重考虑以下几个方面：

（1）考虑到水源水质存在微污染的风险，在考虑工艺时应充分考虑事故风险防范措施和应急处理预案，采取强化常规处理、深度处理和紧急处理措施共3道保障措施，近期采取机械混合池+折板絮凝、平流沉淀池+ V型滤池的常规处理为主，选择安全可靠、运行稳定、管理方便，宜于自动化控制的工艺流程，同时辅以紧急处理措施。为应对原水水质变化，预留深度处理用地。

（2）适度提高出厂水水质标准，水厂出水浊度控制在0.3NTU以下，既可有效解决“两虫”（即贾地鞭毛虫和隐孢子虫）问题，也可为将来国家进一步提升供水水质留有余地。

（3）充分利用水厂与煤化工基地距离较近的优势，合理选用消毒药剂。

（4）加药间、加氯间分开就近于加药点和加氯点设置，这样可以缩短加药、加氯管线长度，减少加药管堵塞风险和加氯管泄漏风险。

（5）总平面中各构筑物布置紧凑，预留远期深度处理用地。

水厂设计中某些细节上的考虑和改进对水厂出水水质的提高、减小日常维护的强度和频度、降低药耗和能耗往往能起到关键的作用。在该水厂的常规处理工艺的细节方面，主要在以下方面进行优化：

（1）絮凝沉淀池

①混合采用机械混合池，较传统管式静态混合器，机械混合可以适应水厂流量的变化，混合效果好，水头损失较小。

②近期絮凝沉淀池分为两格设计，两格互为备用，这样便于近期运行期间，沉淀池检修维护时，水厂无需停产。

③传统平流沉淀池中吸泥刮板因需避让集水槽，刮板之间会留有缝隙，吸泥机运行时池底沿纵向会遗留有与集水槽数相等的带状沉泥不能被吸泥机吸出，会影响沉淀池出水水质，增加维护频率，我院设计时将沿平流沉淀池底部纵向对齐于指形集水槽设置滑泥底坎，底坎呈倒“V”形，可有效将刮吸泥机吸泥刮板不能覆盖部分的沉泥滑至清除的范围内，进而减少池底沉泥残留。

④平流沉淀池前端及末端设置60°倾角滑泥斜坡，使沉淀池首末端刮吸泥机不能有效清除区域的沉泥滑至刮吸泥机可清除的范围而被有效清除，可有效解决沉淀池首末端淤泥沉积问题。

⑤沉淀池出水溢流率控制在200m3/(m・d)以下，避免高溢流率导致沉淀池矾花被带出，降低沉淀池出水浊度，减轻滤池过滤压力，延长滤池反冲洗周期，保证出厂水水质[3]。

⑥沉淀池采用泵虹吸式刮吸泥机，可在保证排泥效果的前提下降低运行能耗，沉淀池底设置泥位仪，由泥位仪反馈的池底积泥深度通过PLC控制刮吸泥机的运行。

（2）V型滤池及反冲洗泵房

①合理控制滤速，满负荷运行时的滤速按7m/h设计，在不致引起投资增加过多的前提下，保障滤后水水质，延长反冲洗周期，节省反冲洗耗水。

②V型滤池近远期共用管廊，近远期滤池在管廊两侧对称布置，这样可以使得整个厂区布置紧凑，便于集中管理，同时，远期管廊建设费用较省，近远期滤池可共用一套反冲洗系统。

③V型滤池采用整体浇筑滤板，整体浇筑, 没有任何接缝, 从根本上杜绝了传统滤板的密封胶泥开裂、脱落现象所带来的漏气漏砂、翻板等弊病。同时，整浇滤板具有如下优点：a、滤板钢筋布置更加快捷； b、混凝土结构更加完整,结构受力更为合理； c、配气配水更加均匀；d、对土建施工的精度要求相对较低, 且因为是在现场浇筑, 避免了因运输搬运、安装过程中造成的不必要损耗, 从而可相对减少工程费用。

④结合滤池反冲洗工况，反冲泵房鼓风机采用离心风机，离心风机运行安全可靠且噪音较小。

⑤反冲洗水泵及鼓风机均采用一用一备的方式，采用变频控制，可有效减小传统设计中采用二用一备方式配置的反冲洗水泵和鼓风机启动时对供电系统造成的冲击。

（3）加药间

①药剂采用液态PAC，液态PAC通过液下泵提升至溶液池，溶液池采用水力循环搅拌，溶药均自动运行，劳动强度小，加药间环境整洁。

②采用SCD游动电流仪在线监控加矾混凝效果，采用进口计量泵进行药剂投加，在保证混凝效果的前提下合理降低药耗。

4、加氯间

加氯间消毒药剂采用次氯酸钠，次氯酸钠比氯气更为安全、工程建设一次性投资和日常生产药剂费用比氯气更低，上海市从2008年起已陆续对水厂进行消毒系统改造，将液氯系统改造为次氯酸钠系统，欧美国家在次氯酸钠于给水处理方面的使用比氯气也更广泛。

该自来水厂建成投入运行2年多来，出水水质稳定，全部指标均符合《生活饮用水卫生标准》，其中，出厂水浊度能稳定在0.1-0.3NTU，该工程具有较高的社会效益和一定的经济效益，有力的保障了该县城社会的稳定和经济的持续发展。

参考文献：

[1]安徽省水利厅，安徽省环境保护局．安徽省水功能区划．北京：中国水利水电出版社，2004：10-11.

[2] 李新貌，陈晓东. 微污染长江原水的高锰酸钾与粉末活性炭联用处理工艺.净水技术，2011，30(6)：16―18.

[3]冯霞，黄年龙. 深圳市南山水厂的工艺设计与运行效果. 中国给水排水，2009年第12期.