杭州某水厂净水工艺处理效果分析

王英达（杭州市城乡建设设计院有限公司，浙江　杭州　　310004）

杭州某水厂净水工艺处理效果分析

王英达
（杭州市城乡建设设计院有限公司，浙江杭州310004）

摘要：杭州某江水厂制水能力15万m3/d，取水水源为钱塘江水源。采用了高锰酸钾的预处理模式，这种模式的处理主要包括混凝处理、沉淀处理及过滤处理，这三种常规处理方式。全程净化水处理采用臭氧活性炭来深度处理及应急处理全流程工艺，对水质变化适应性较好，要满足《生活饮用水卫生标准》（国标号为GB/T5749－2006）中关于出水水质标准的相关要求。

关键词：净水厂常规处理；深度处理工艺处理；效果水质参数

1　水厂概况

杭州某水厂设计制水能力15万m3/d，采用了机械混合、折板絮凝平流沉淀池，双层滤料滤池和臭氧－活性炭工艺，水厂主要净水构筑物有沉淀池、滤池、深度处理、清水池及二级泵房等。目前水厂供水水量为14～15万m3/d。

取水水源为钱塘江水源，水源的取水口选择在孔家埠西北角位置的围区中的钱塘江的三江口区域。这一区域的水源水质主要受到三股水流的影响，这三股水流主要是：富春江水流，浦阳江水流，钱塘江水流。当下的富春江的水源水质为II～III类，浦阳江的水源水质则是III～IV类，基于浦阳江的水流进水量仅仅是钱塘江的水流总水量的1/10，所以相比较而言，三江口水域的总体水流水质依旧可以满足II～III类用水的标准。但是，在极端的干旱少雨的时节或者三江口的上游水流来水不充足的时候，个别的水流水质的指标会产生超标现象，例如氨氮、锰及铁等。

表1　各段工艺对应的处理目标

2　原水水质分析及出水水质目标

取水口现状水源水流的水质为优良品质，水体的整体指标也可以满足《地表水环境质量标准》（国标号为GB/T3838-2002）的III类标准，但其中浊度、耗氧量、氨氮、铁、锰含量均较高，究其原因，一方面突发性浊度升高情况是受到降雨等自然条件的影响，造成水质波动；另一方面可能是由于水厂现状所取原水为钱塘江三江口附近，位于浦阳江入河口以下，由于浦阳江受到两岸沿线的工业排放污染，水质较差，水中耗氧量、氨氮、铁锰等含量较高，这是突发性水质污染的另一种来源。

对于要出厂的水的水质标准则要满足我国最新颁发的《生活饮用水卫生标准》（国标号为：GB/T5749－2006）中的有关出水水质方面的相关标准的要求。

根据原水水质及出水水质要求，原水的浊度、有机物、氨氮、铁和锰为水厂处理工艺所需去除的主要目标。

图1　水厂工艺流程图

3　净水工艺

3.1工艺流程

根据对原水水质的分析，结合国内外有关资料的收集、分析与研究，净水工艺选择应包括四种净化工艺，分别是：水质的预处理工艺，水质的常规处理工艺，水质的深度处理工艺及水质的紧急处理工艺。这些工艺措施相应的水质处理目标见表1。

水质对策常规水处理目标——浊度、铁、锰，在常规处理工艺中加强管理就可以得到保证。但根据对原水水质，需要去除有机物、氨氮，就必须在常规处理工艺的基础上增加预处理和深度处理。

另外，由于取水为通航的钱塘江原水，因此，为应对突发污染风险情况，需要考虑用应急处理和深度处理等单元去除有毒有害化学品和有机物污染。

因此，出厂水质目标需在满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的同时，增加预处理和深度处理工艺单元控制水体中的微量有机物、消毒副产物和改善饮用水口感，达到优质供水目标。同时应对突发水体污染，控制有毒有害化学品、有机物污染和嗅味，降低供水风险。净水工艺采用了全流程净水工艺，即包括预处理、常规处理、深度处理和紧急处理措施，工艺流程如图1所示。

3.2各段工艺简介

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（1）高锰酸盐预氧化处理

采用高锰酸钾作为预氧化处理。高锰酸钾是具有可以选择的和水里的有机物起反应的一种氧化性很强的氧化剂，可以使水中有机物的不饱和官能团得到破坏，去除水中嗅味、色度等，效果良好。此外，想要提升去除水中很多种类的有机性质的污染物及污染重金属的效果，我们可以选择二氧化锰李艾处理，因为二氧化锰对于水中的很多微量元素具有吸附的作用。

预氧化处理设在水厂取水泵站。高锰酸钾设计投加量为1.0mg/L，应急时加注量为5.0mg/L，投加浓度1%～2%，加注点布置在取水泵站出水总管上。

（2）常规处理工艺

常规处理工艺采用了机械混合、折板絮凝平流沉淀池及双层滤料滤池；本水厂采用机械搅拌混合池、折板絮凝池、平流沉淀池进行强化混凝沉淀处理。混合池停留时间采用15s，液铝铁平均投加量20mg/L，最大投加量40mg/L。折板絮凝池与平流式沉淀池合建，絮凝时间约15min。

图2　原水浊度曲线图

沉淀池沉淀时间100min，水平流速15.5mm/s。出水的形式采用穿孔式的指形槽，选择不锈钢为工艺用的材料材质。保证出水的负荷在300m3/m-d。

图3　出水浊度曲线图

水质常规处理工艺中，用到沉淀池，他的下面是两座清水池，两座清水池的总容积应该达到15600m3。清水池分为前后两个部分，前半部分我们叫做消毒接触池，这里的基础时间不低于30分钟，整个清水池我们用挡水堰人为的隔开。

图4　原水氨氮曲线图

砂滤池的单格面积在96m3左右，过滤速度在7.4m/h。砂滤池可以分为三层，从上到下，依次是：①微孔瓷粒层，直径d＝3.0mm，厚度0.8m；②石英砂层，直径d＝0.75mm，不均匀系数保持在1.4左右，厚度0.6m；③支承层，直径d＝3.0～12.0mm，厚度0.45m。

图5　出水氨氮曲线图

水质的常规的处理工艺在后续的处理时，使用的是臭氧加上活性炭结合的技术。臭氧和活性炭组合的使用原理就是把臭氧的氧化的功能及活性炭的吸附特质有效的结合到一起这种组合的主要作用就是氧化及吸附。它具有两方面的特质，第一方面是我们可以采用活性炭去吸附臭氧中具有低分子量级的有机物，减少臭氧对于外界空气的污染效应；第二个方面，在水质精活中，充分利用臭氧可以供氧的这个特性，通过活性炭床来繁殖更多的臭氧。这样的话，我们的活性炭床就同时具备了吸附剂降解的功能，增长了活性炭的运行周期，降低了运行费的开支。

在水质净化中，我们通过管道投加的形式，投加预臭氧，使这这投加量控制在0.5mg/L～1mg/L。我们在总进水管道中设立预臭氧的投加点，采用DN1400管道用的静态混合设备，使其满足臭氧与原水的混合充分的目的。

我们采用完全封闭式的钢筋混凝土的构造来建造臭氧的接触池，是水池的有效深度在6m的位置，水力的停留时间应该设计在12分钟为宜。加注臭氧时，最大可加注3mg/L，每一段的臭氧的实际加注量都可以适当的根据情况调整。

碳滤池的单格面积在74.4m3左右，过滤速度在9.8m/h。砂滤池可以分为三层，从上到下，依次是：①活性炭层，粒径8～30目，厚度2m；②石英砂层，厚度0.3m；③支承层，粒径8～30目，厚度0.45m。使用活性炭时主要是看中了活性炭的三个指标：第一个指标为大于1000m2/g的比表面积；第二个指标为碘值在1050上下的吸附值；第三个指标是85%的再生能力。

（4）原水水质恶化应对措施

钱塘江水上交通运输繁忙，原水水体受到运输船只和上游河道污染的严重威胁。且目前暂时情况下钱塘江为水厂唯一的水源，为了保证城市居民的安全用水，我们要强化水源保护区域的监督管理，改良哪里的生态水环境，同时还要设立紧急应急预案来保障水泵的运行正常。

我们在面对突发的水源污染事件上，首先要选择是的投加适量的高锰酸钾及活性炭，这种处理方式在实践的效果是非常好的，这种处理方法同时具有使用范围较广，反应较快，投加点选取灵活等优点。水厂正常运行过程中，作为预氧化剂的高锰酸盐投加量一般不超过1mg/L，但作为受到同样严重污染时的应急预案，上述成分的投加量最高为8mg/L；活性炭的最高应急投加量为50mg/L。

4　处理效果分析

在此水处理工艺条件下，对2013年6月至2014年05月全年的水质参数进行统计。现状出厂水的水质必须要满足《生活饮用水卫生标准》中关于出厂水的水质的要求，出水水质达标。具体重要参数研究如下。

4.1浊度

全年原水最高浊度1456NTU，发生在夏季6月；原水最低浊度3.7NTU，发生在冬季2月，原水全年平均浊度103.1NTU。出水最高浊度0.485NTU，发生在全年最高浊度时。夏季平均浊度116NTU，冬季平均浊度89NTU。全年最低出水浊度0.091NTU，平均出水浊度0.153NTU，平均去除率99.73%。原水及出水浊度曲线图如图2所示、如图3所示。

对于《生活饮用水卫生标准》浊度小于1NTU的要求，出厂水合格率为100%。

4.2药耗量

水厂在进水高浊度时液铝耗量为22.5kg/km3，在低浊度时为12.5kg/km3，平均为15.3kg/km3。总体加药量不大，且在进水最高1456NTU浊度时，出水浊度为0.485NTU，药剂加注量也仅为22.5kg/km3，说明机械混合折板絮凝平流沉淀池应对超高浊度的水质也能保证达标。

4.3氨氮

原水氨氮最高值4.48mg/L，出现在6月，最低0.10mg/L，出现在10月，原水氨氮平均值为0.97mg/L。平均值可以满足《地表水环境质量标准》（国标号为GB/T3838 —2002）中Ⅲ类水指标要求。夏季原水平均氨氮含量为0.63mg/L，冬季原水平均氨氮含量为0.65mg/L。对于出水水质，出水最大氨氮含量为0.39mg/L，发生在冬季，出水最小氨氮含量为0.02mg/L，平均为0.04mg/L，其中夏季氨氮去除率为95.1%，冬季氨氮去除率为93.9%。出水氨氮均小于《生活饮用水卫生标准》0.5mg/L指标要求，合格率为100%。氨氮的进出水数据如图4、图5所示。

4.4耗氧量

原水耗氧量最高值为6.69mg/L，平均值为3.38mg/L，基本为III类，偶尔为IV。夏季原水平均耗氧量含量为3.40mg/L，冬季原水平均耗氧量为3.37mg/ L。对于出水水质，出水最大耗氧量为0.8mg/L，发生在冬季，出水最小耗氧量为0.02mg/L，平均为0.04mg/L，其中夏季耗氧量去除率为57.2%，冬季耗氧量去除率为51.9%。

经过全流程处理后平均出水耗氧量为1.54mg/L左右，在高进水耗氧量时出水也能满足《生活饮用水卫生标准》小于3mg/L的要求，达标率100%。耗氧量的进出水数据如图6所示。

4.5铁、锰

原水进水铁、锰含量均为超出《地表水环境质量标准》标准限制0.3mg/L 及0.1mg/L。经过各阶段工艺处理后出水水质的铁锰含量都低于检出限，满足《生活饮用水卫生标准》的要求，达标率100%。铁锰的进出水数据如图7、图8所示。

图6　耗氧量曲线图

图7　铁原水及出水含量曲线图

图8　锰原水及出水含量曲线图

结语

（1）根据原水水质情况，出厂水水质满足《生活饮用水卫生标准》的要求，出水水质达标。

（2）水厂浊度出去效果很好，在超高浊度时机械混合折板絮凝平流沉淀池处理效果能达到出水水质要求。

（3）出水氨氮均小于《生活饮用水卫生标准》0.5mg/L指标要求，合格率为100%。夏季氨氮的去除率较冬季稍高一些。

（4）对于本水厂III～IV的原水水质来说，强化常规处理+臭氧—生物活性炭处理后出水耗氧量处理效果好。

（5）本工艺流程对铁、锰的去除率较好。

参考文献

[1]戚盛豪，等．给水排水设计手册－城镇给水[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．

[2]聂梅生，等．水工业工程设计手册－水资源及给水处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001．

中图分类号：TU991

文献标识码：A