嘉興石臼漾水廠擴(kuò)容工程的設(shè)計(jì)和調(diào)試運(yùn)行 許嘉炯 雷挺 沈裘昌 鄭志民 （上海市政工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200092） 查人光 陳群 朱海濤 （嘉源給排水有限公司 嘉興 314000） 摘要：嘉興市石臼漾水廠擴(kuò)容工程設(shè)計(jì)規(guī)模8萬m3/d，采用預(yù)處理—加強(qiáng)常規(guī)處理—臭氧活性炭深度處理工藝，整套工藝中采用的中置式高密度沉淀池為首次采用；序批反沖洗組合濾池具有一定新意。石臼漾水廠擴(kuò)容工程全套水處理工藝流程和單項(xiàng)構(gòu)筑物在行業(yè)內(nèi)具有一定的示范性。運(yùn)行三個(gè)多月來，各種生產(chǎn)構(gòu)筑物和設(shè)備運(yùn)行正常，出水水質(zhì)達(dá)到了《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。
關(guān)鍵詞：加強(qiáng)常規(guī)處理 深度處理 中置式高密度沉淀池 序批反沖洗組合濾池 1 水廠背景簡介 嘉興市石臼漾水廠目前總規(guī)模為25萬m3/d。一期規(guī)模5萬m3/d，凈水工藝為：取水泵房－折板反應(yīng)池、平流沉淀池、四閥濾池－清水池（設(shè)于沉淀池下）。
二期規(guī)模10萬m3/d，凈水工藝為：生物接觸氧化預(yù)處理池－潛水泵房－折板反應(yīng)池、平流沉淀池－氣水反沖濾池－清水池（設(shè)于沉淀池下）－二級(jí)泵房。
石臼漾水廠的深度處理于2005年初投入使用，在提高石臼漾水廠出水水質(zhì)的同時(shí)，其供水能力亦相應(yīng)提升至17萬m3/d。工藝流程見圖1。 
圖1 石臼漾水廠擴(kuò)容工程實(shí)施前的工藝流程 2005年7月，石臼漾水廠擴(kuò)容工程投產(chǎn)后，其供水能力擴(kuò)大至25萬m3/d，新建8萬m3/d擴(kuò)容工程為全套新建工藝構(gòu)筑物。 2 水源水質(zhì) 嘉興市石臼漾水廠水源為新塍塘，水源水質(zhì)受有機(jī)物污染比較嚴(yán)重，雖經(jīng)大力整治和保護(hù)，水質(zhì)得到了一定的控制和恢復(fù)，但總體上還屬于Ⅲ～Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是耗氧量等指標(biāo)，最高值已劣于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。這直接導(dǎo)致了石臼漾水廠出廠水水質(zhì)中有機(jī)物指標(biāo)達(dá)不到“飲用水衛(wèi)生規(guī)范”的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 2002年石臼漾水廠原水和出水水質(zhì)檢測表 表1 樣品名稱 項(xiàng)目及單位 | 石臼漾原水 | 石臼漾出廠水 | | 最大 | 最小 | 平均 | 最大 | 最小 | 平均 | | 色度/度 | 38 | 20 | 28 | 10 | 5 | 5 | | 渾濁度/度 | 90.2 | 12.8 | 41.9 | 0.9 | <0.5 | <0.5 | | 臭和味 | 2 | 2 | 2 | 0 | 0 | 0 | | PH值 | 7.4 | 6.9 | 7.2 | 7.3 | 6.9 | 7.0 | | 鐵/mg/L | 6.31 | 0.15 | 1.10 | 0.44 | <0.05 | 0.06 | | 錳/mg/L | 0.272 | 0.131 | 0.229 | 0.21 | <0.1 | <0.1 | | 揮發(fā)酚/mg/L | 0.007 | <0.002 | 0.003 | 0.002 | <0.002 | <0.002 | | 細(xì)菌總數(shù)/個(gè)/ml | 1046 | 75 | 690 | 55 | 0 | 11 | | 四氯化碳/μg/L | 2 | <0.3 | 1 | 3.1 | <0.3 | 0.86 | | 耗氧量/mg/L | 8.28 | 2.04 | 5.17 | 6.45 | 1.40 | 3.50 | | 氨氮/mg/L | 4.58 | <0.05 | 1.00 | 1.83 | <0.05 | 0.17 |
3 解決對策 通過多年對嘉興地表水源水質(zhì)的長期試驗(yàn)和檢測，基本找到了一套針對嘉興地表水水源水質(zhì)，大幅改善嘉興石臼漾水廠出水水質(zhì)的凈水工藝和相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)這些資料，本次擴(kuò)建工程的凈水工藝采取了4道凈水措施。 凈水措施和目的 表2 | 預(yù)處理 | 加強(qiáng)常規(guī)處理 | 深度處理 | 緊急處理措施 | | 去除分子量在3KD～10KD之間的有機(jī)物，并改善后續(xù)處理效果 | 去除分子量10KD以上的和懸浮性有機(jī)物 | 去除分子量3KD以下的有機(jī)物、尤其是0.5KD以下的有機(jī)物 | 針對突發(fā)性水質(zhì)惡化時(shí)的臨時(shí)處理措施 |
根據(jù)上述4道凈水措施，擴(kuò)容工程采取如下處理流程。（見圖2）
在選擇具體工藝時(shí)，力求在吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，整套工藝中中置式高密度沉淀池為上海市政工程設(shè)計(jì)研究院首創(chuàng)；序批反沖洗組合濾池為上海市政工程設(shè)計(jì)研究院首次設(shè)計(jì)；臭氧－活性炭深度處理工藝中首次增加催化氧化措施以提高系統(tǒng)COD去除能力。 
圖2 石臼漾水廠擴(kuò)容工程的工藝流程
4 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 4.1總平面布置
擴(kuò)容工程廠區(qū)布置見圖3。 
圖3 石臼漾水廠擴(kuò)容工程的平面布置
水廠位于石臼漾水廠水源新塍塘南側(cè)空地上。場地呈東西向狹長形，北側(cè)和東側(cè)為新塍塘，西側(cè)和南側(cè)均為行政開發(fā)區(qū)干道，占地面積雖有71畝，但中部有11萬V高壓線橫貫東西，供電部門要求預(yù)留34米寬高壓線保護(hù)帶，不得建設(shè)地面構(gòu)筑物，加之西側(cè)與南側(cè)道路均有一定用地控制要求，并要為今后生物預(yù)處理和污泥處理留有空間，廠區(qū)布置有一定難度。
經(jīng)過反復(fù)研究和比較，擴(kuò)容工程水廠布置基本分綜合生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)二塊，東面預(yù)留污泥處置設(shè)施區(qū)，西側(cè)綜合生活區(qū)今后亦將建橋與石臼漾水廠綜合區(qū)相連接，現(xiàn)有棧橋與石臼漾水廠連接，充分體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。整體流程為從東至西，最后由二級(jí)泵房向西供入城市管網(wǎng)。擴(kuò)容工程的布置除與周圍河流、道路和高壓線等周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，還力求與北側(cè)17萬m3/d老廠功能相統(tǒng)一，其中加氯加藥及液氧設(shè)施均利用老廠現(xiàn)有設(shè)施。
4.2 取水泵站
取水泵站的規(guī)模為8萬m3/d，設(shè)在新塍塘南側(cè)河邊。取水泵房前設(shè)4套離心泵，3用1備。水泵出水管設(shè)電動(dòng)蝶閥和檢修閥。
4.3 預(yù)O3接觸
預(yù)O3投加點(diǎn)設(shè)在取水泵房出水管上，投加到靜態(tài)混合器前。
4.4 中置式高密度沉淀池
中置式高密度沉淀池為上海市政工程設(shè)計(jì)研究院首創(chuàng)并首次應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，包含上海市政工程設(shè)計(jì)研究院兩項(xiàng)發(fā)明專利（已獲申請?zhí)枺噍^傳統(tǒng)高效沉淀池，結(jié)構(gòu)更加緊湊合理且簡單，占地面積更小，目前出水水質(zhì)在1NTU左右。
規(guī)模8萬m3/d，采用機(jī)械混合、機(jī)械反應(yīng)、斜管沉淀和污泥濃縮合建形式，共分二組，每組規(guī)模4萬m3/d。
原水進(jìn)入沉淀池后先進(jìn)行機(jī)械混合，時(shí)間1分鐘，回流污泥和礬液加注后的原水一起進(jìn)行機(jī)械混合，混合后機(jī)械提升攪拌反應(yīng)方式，然后從反應(yīng)池二端由上而下進(jìn)入沉淀分離區(qū)。分離區(qū)上部設(shè)斜管，分別置于反應(yīng)區(qū)二側(cè)，上升流速約4.3mm/s，斜管上部布置集水槽，沉后水經(jīng)集水槽通過總渠接入濾池。
分離區(qū)下部設(shè)污泥濃縮區(qū)，采用刮泥機(jī)進(jìn)行污泥濃縮、刮泥，池中央設(shè)小型泥斗，用排泥管接出，排泥管與螺桿泵連接，螺桿泵配變頻電機(jī)，設(shè)計(jì)回流污泥量按10％計(jì)，多余污泥則由排泥管排放，遠(yuǎn)期接入污泥處理系統(tǒng)。
4.5 序批反沖洗組合濾池
序批反沖洗組合濾池為上海市政工程設(shè)計(jì)研究院首次設(shè)計(jì)，包含上海市政工程設(shè)計(jì)研究院一項(xiàng)發(fā)明專利和一項(xiàng)實(shí)用新型專利（均已獲申請?zhí)枺Ｄ壳盀V池運(yùn)行狀況良好，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，獲得浙江及其他省市水司的認(rèn)可。
本工程將瓷砂雙層濾料濾池和炭砂雙層濾料濾池合建在一起，呈雙排布置，一排為瓷砂濾料濾池，均各分為4格。另一排為炭砂濾料濾池，規(guī)模均為8萬m3/d，中間設(shè)管廊，管廊當(dāng)中分別設(shè)二種濾池的出水渠。
（1）瓷/砂雙層濾料濾池：
單格尺寸：12.25×8m，中間設(shè)隔墻，面積為98m2，其中砂層厚0.6m，微孔輕陶瓷層厚0.8m，濾速9m/h。
（2）炭/砂雙層濾料濾池：
單格尺寸面積和濾速與瓷/砂濾料濾池相同，炭層厚度為2m，砂層厚度為0.3m，活性炭層停留時(shí)間13min。
濾池沖洗采用氣水反沖洗，水沖為水箱沖洗，氣沖設(shè)備設(shè)在沖洗泵房內(nèi)。
4.6 沖洗泵房
沖洗泵房為半地下結(jié)構(gòu)。設(shè)2臺(tái)沖洗泵，1用1備。為滿足濾池氣沖要求，在沖洗泵房內(nèi)設(shè)鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，1用1備。
4.7 提升泵房和后O3接觸池
提升泵房和后O3接觸池采用合建形式。提升泵房為潛水泵房，共設(shè)3臺(tái)，2用1備。提升后，水再由渠道送入后O3接觸池，后O3接觸池停留時(shí)間12min，池分2格，采用全封閉鋼砼結(jié)構(gòu)，池頂設(shè)人孔和排氣管，排出尾氣經(jīng)收集送入O3尾氣破壞器進(jìn)行無害化處理。
O3接觸池采用2階段微孔曝氣頭接觸反應(yīng)方式，并增加了催化氧化措施，是后續(xù)COD可降解能力有明顯改善。
4.8 O3發(fā)生器間
用純O2制O3，可使處理水中的溶解氧達(dá)到超飽和狀態(tài)，有利于后續(xù)活性炭處理效果。因此本次設(shè)計(jì)采用以純O2為氣源的O3發(fā)生器。現(xiàn)階段可先采用購買液O2方式，液氧罐可向廠家租用。
O3投加量按最大4mg/l計(jì)，其中預(yù)O3考慮1mg/l，后O3為3mg/l，因此設(shè)O3發(fā)生器2臺(tái)，每臺(tái)7kg/h，不設(shè)備用O3發(fā)生器。制成的O3由不銹鋼管直接接入O3接觸池曝氣系統(tǒng)和預(yù)O3前的靜態(tài)混合器中。
O3發(fā)生器間與提升泵房及后O3接觸池合建。
4.9 清水池
清水池分2座，總?cè)萘?.8萬m3，其容量較大以補(bǔ)充原石臼漾水廠清水庫能力的不足。
4.10 吸水井和二級(jí)泵房
規(guī)模為8萬m3/d，考慮到建成后石臼漾水廠的時(shí)水量變化有相當(dāng)部分要由新建二級(jí)泵房供出，因此取K時(shí)系數(shù)取1.5，最大供水能力達(dá)12萬m3/d。
二級(jí)泵房采用半地下結(jié)構(gòu)。設(shè)4臺(tái)泵，1大3小，大泵設(shè)變頻調(diào)速裝置；一臺(tái)小泵備用。水泵啟動(dòng)采用真空引水設(shè)備。
4.11 加藥間與機(jī)修間
加藥間規(guī)模8萬m3/d，考慮投加系統(tǒng)：1.復(fù)合高錳酸鹽；2.PAM助凝劑。
復(fù)合高錳酸鹽平均投加量0.5mg/l，最大投加量1mg/l，投加濃度為0.5％～1％。PAM投加泵共2臺(tái)，1用1備。
助凝劑采用固體PAM，平均投加量0.5mg/l，最大投加量1mg/l，由于PAM溶解過程較復(fù)雜，因此選用進(jìn)口一體化專用PAM溶藥裝置。PAM投加泵共3臺(tái)，2用1備。
機(jī)修間與加藥間合建，面積約260m2。
4.12 回收池
回收池有效容積約440m3，內(nèi)設(shè)2臺(tái)潛水泵，1用1備，并增設(shè)推流式攪拌機(jī)，防止污泥沉積。回收池出水視沉淀池運(yùn)行工況，既可并入原水進(jìn)行回用，也可事故緊急排入雨水系統(tǒng)。 5 調(diào)試與運(yùn)行 擴(kuò)容工程采用工藝較新，尤以首次設(shè)計(jì)的中置式高密度沉淀池和序批反沖洗組合濾池調(diào)試工作為重。經(jīng)過近兩個(gè)月的試運(yùn)行，目前單池運(yùn)行已經(jīng)穩(wěn)定。此過程中中置式高密度沉淀池的運(yùn)行處受加藥量的影響外，其出水水質(zhì)受下部排泥的影響較大，通過試運(yùn)行階段不同工況反復(fù)調(diào)試，目前逐步掌握加藥量規(guī)律，且排泥時(shí)間逐步延長，排泥濃度逐步增加；序批反沖洗組合濾池的調(diào)試重點(diǎn)主要在反沖洗系統(tǒng)，通過試運(yùn)行階段調(diào)試，目前逐步掌握沖洗的周期和最佳沖洗時(shí)間。目前擴(kuò)容工程投產(chǎn)運(yùn)行已經(jīng)三個(gè)多月了，調(diào)試工作尚在進(jìn)行中，目前出廠水濁度控制在0.2～0.3NTU左右，具體水質(zhì)參數(shù)如下： 2005年8月和9月石臼漾水廠擴(kuò)容工程月平均水質(zhì)表 表2 | 時(shí)間 | 8月 | 9月 | | 濁度 （NTU） | 0.29 | 0.24 | | 色度 （度） | <5 | <5 | | 嗅和味 （級(jí)） | 0 | 0 | | 可見物 | 無 | 無 | | PH值 | 6.9 | 7.2 | | 氨氮 （mg/l） | <0.02 | <0.02 | | 亞氮 （mg/l） | <0.001 | <0.001 | | 耗氧量 （mg/l） | 0.72 | 0.73 | | 錳 （mg/l） | <0.05 | <0.05 | | 總鐵 （mg/l） | <0.05 | <0.05 | | 細(xì)菌 （CFU/ml） | 0 | 0 | | 大腸菌 （CFU/ml） | 0 | 0 | | 余氯 （mg/l） | 0.43 | 0.52 |
6 結(jié)語 本工程所采用的工藝中，有首次投入生產(chǎn)實(shí)踐的中置式高密度沉淀池，還有國內(nèi)最近幾年才開始投入生產(chǎn)實(shí)踐的翻板濾池和臭氧活性炭深度處理工藝，代表國內(nèi)受污染原水給水處理的先進(jìn)水平，對杭嘉湖地區(qū)及其他類似原水水源水廠的實(shí)施提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。石臼漾水廠擴(kuò)容工程全套水處理工藝流程和單項(xiàng)構(gòu)筑物在行業(yè)內(nèi)具有一定的示范性。
嘉興石臼漾水廠擴(kuò)容工程采用全新的工藝，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，但這是在技術(shù)上有所突破必須承擔(dān)的。為將風(fēng)險(xiǎn)控制在合理的范圍內(nèi)，上海市政工程設(shè)計(jì)研究院和嘉源給排水有限公司針對水源水質(zhì)和采取工藝進(jìn)行仔細(xì)研究和大量的試驗(yàn)，并在設(shè)計(jì)過程中多次組織院內(nèi)和浙江各水司專家對采用工藝和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究討論，不斷改進(jìn)。
嘉興石臼漾水廠擴(kuò)容工程正式建成通水已有三個(gè)多月了，運(yùn)行情況良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)和要求，證明所采取的工藝和選用參數(shù)是合理可靠的，為改善嘉興市供水水質(zhì)和水量創(chuàng)造了有利條件。
回顧整個(gè)實(shí)施過程，有以下體會(huì)：
1、原水水質(zhì)的好壞對水廠而言至關(guān)重要。嘉興石臼漾水廠所取原水為內(nèi)河V類，為使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，不得不采用高效先進(jìn)的處理工藝，這對給水處理技術(shù)的提高固然有一定的推動(dòng)作用，基本解決嘉興市區(qū)飲水水質(zhì)問題，但畢竟制水成本較高，管理較為復(fù)雜，從長遠(yuǎn)來看，對改善原水水質(zhì)應(yīng)提高認(rèn)知度，并持之以恒。
2、尋找不同工況最佳運(yùn)行模式，充分發(fā)揮生產(chǎn)工藝的能力。石臼漾水廠擴(kuò)容工程采取先進(jìn)的工藝，投加了高錳酸鹽和PAM等多種藥劑，只有尋找不同工況下最佳運(yùn)行模式才能在科學(xué)經(jīng)濟(jì)的發(fā)揮各生產(chǎn)構(gòu)筑物的處理能力。石臼漾水廠擴(kuò)容工程運(yùn)行三個(gè)多月來，正是在不同工作負(fù)荷下，嘗試尋找最佳運(yùn)行模式，逐步積累經(jīng)驗(yàn)，出水水質(zhì)得以穩(wěn)步提高。 參考文獻(xiàn) 1. 儲(chǔ)金宇等 臭氧技術(shù)及應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社2002.03
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