净水厂建设运行问题及对策分析

葛宜虎 程 雪 董永旭 刘小虎

为了保障供水水质安全，需要提高净水厂的运行效率。在对我国净水厂建设和运行中常见的净水厂排泥水处理、絮凝池积泥、虹吸滤池反冲洗、浸没式超滤膜运行、藻类应急处理等问题分析总结的基础上，针对各个问题提出了相应的对策，可以有效提升我国城市净水厂的建设运行效率，为广大净水厂建设者和运行管理者提供技术参考，对我国净水厂建设运行效率的提高具有重要的意义。

一、净水厂建设运行中的常见问题

1.净水厂排泥水处理相关问题

净水厂每天产生大量的排泥水，又称生产废水，约占水厂供水量的4%～10%，以絮凝沉淀池排泥和反冲洗水为主。现阶段，我国净水厂排泥水处理并不普遍，据不完全统计，具有比较完善的排泥水处理设施的净水厂占总净水厂规模的比例不足10%。排泥水中不仅含有天然有机物、病原微生物等有害物质，而且含有大量脱稳的颗粒、聚合胶体以及未反应的混凝剂，处理不当会带来环境污染问题。目前，净水厂所排出的排泥水对环境的污染问题越来越引起社会的关注。同时，净水厂排泥水也是一种宝贵的水资源，对其进行处理并综合利用，可以维持生态环境的动态平衡、保证净水厂的安全运行、降低综合运营成本。我国近2800座城市净水厂今后将逐步建设排泥水处理工程。

在净水厂排泥水处理方面主要存在以下问题：（1）净水厂排泥水处理工艺设置存在缺陷，造成运行成本高，处理效果差。（2）设计干泥量计算偏大。净水厂排泥水处理系统，污泥脱水工艺存在设计干泥量计算偏大的问题，所选择的脱水设备能力大，而实际运行处理干泥量较小，脱水设备投运后，设备运行负荷低较低，不能有效得到利用。（3）工艺设备的额定工况与实际运行工况不匹配，在设备选择时，缺乏对设备实际使用情况的分析，不能很好地与处理工艺及污泥性质相适应，容易造成资源浪费，或影响工艺处理效果。

2.絮凝池积泥问题

净水厂絮凝池内积泥是运行中常见的问题，例如网格絮凝池和折板絮凝池，尤其是在大中型净水厂中常用的折板絮凝池。通常情况下折板絮凝池前段不易积泥或积泥很少，往后积泥越来越多，一旦产生积泥将直接影响絮凝及后期沉淀的效果，所以对絮凝池内积泥问题要引起足够的重视。

3.虹吸滤池反冲洗问题

在我国，二十世纪八九十年代兴建的中小型水厂中，虹吸滤池得到了广泛的应用，在新建进水厂中虹吸滤池已经很少见。使用虹吸滤池的中小型老水厂，在向城市周边地区、乡镇等人口密集区供水方面仍发挥着重要作用。虹吸滤池主要利用虹吸管替代进水、反冲洗排水阀门，并以真空系统控制滤池工作状态的重力过滤的滤池。由于虹吸滤池反冲洗过程往往存在反冲周期短、反冲历时长、反冲耗水量大、滤砂冲洗不彻底，及在运行过程中容易出现滤砂成泥球（泥膜）、板结等问题，使过滤效能严重降低，并使滤后水浊度难以达到新国标《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）（浊度＜1NTU）的要求，致使过滤工艺单元成为影响净水厂供水水质安全的薄弱环节。

4.浸没式超滤膜运行问题

与采用常规处理工艺的净水厂相比，超滤水厂出水生物安全性和化学安全性均得到很大提高。北京市从2010～2014年先后建成处理能力分别为7万m3/d、4万m3/d和8万m3/d的3座浸没式超滤膜水厂。3座水厂的前处理均采用短流程设计，即原水经混合、絮凝工艺单元之后，不经过滤单元，直接进入膜池。其中，前2座主要用于处理净水厂的反冲洗水，超滤膜出水进入所在水厂原有活性炭池进行深度吸附处理；第3座水厂以水库水为水源，超滤膜出水经消毒、加压后直接进入供水管网。3座水厂的运行均存在膜池污染物富集、出现初滤水现象、膜材料性能变化与断丝、控制微生物效果下降等问题。

5.藻类应急处理问题

在我国以湖、库为水源，以及山东以引黄供水工程调蓄水库为水源的水厂，在夏季由于天气炎热、气温高，光照强，容易出现藻类高发期，其特点往往是暴发非常突然，而且暴发速度快，藻类含量高，从而引起原水水质变化，进而导致净水厂处理工艺运行和出水水质异常的突发事件。

二、净水厂建设运行中常见问题对策

1.净水厂排泥水处理相关问题对策

（1）优化排泥水处理工艺

选择净水厂排泥水处理工艺时，要以净水厂处理构筑物情况为基础，在保证净水处理工艺稳定达标运行的基础上，综合考虑排泥水回用情况、污泥脱水工艺、污泥处理程度及经济成本等因素来确定最佳排泥水处理工艺流程。根据综合调研分析，建议将滤池反冲洗排水和絮凝沉淀池排泥水分别收集进行流量调节，当滤池反冲洗排水满足直接回用要求时，可对其进行直接均匀回用，仅对沉淀池排泥水进行浓缩处理；当滤池反冲洗排水不能满足直接回用要求时，滤池反冲洗排水和沉淀池排泥水宜分别进行浓缩，上清液回用，底部污泥进行浓缩处理。尽量避免将滤池反冲洗排水和沉淀池排泥水进行混合调节的工艺，容易造成前者对后者的稀释，给污泥浓缩带来困难。

（2）准确计算干泥量

设计干泥量直接决定了排泥水处理系统设备的选型。因此要尽可能准确地计算设计干泥量，使其与实际干泥量相接近，如果设计干泥量偏大，必然会导致后续设备的闲置，造成资源浪费，增加成本。《室外给水设计规范》要求“净水厂排泥水处理系统的规模应满足全年75%～95%日数的完全处理要求确定”之间有20%的调节幅度，给设计带来巨大挑战。因此，针对净水厂排泥水处理项目，要综合考虑净水厂水源水质、实际运行负荷以及相似净水厂的运行经验，地域差异等，恰当地修正干泥量计算方法，尽可能缩小设计干泥量和运行干泥量的差距。

（3）优化浓缩池型和设备

排泥水浓缩是净水厂排泥水处理的关键，浓缩技术涉及到浓缩池型和浓缩设备。高效浓缩技术主要通过合理的水力条件设计，达到较高的沉淀速度，并且确保结构紧凑以节省占地面积，降低土建成本，获得高含固率的底泥，并且满足节能减排的要求。排泥水处理工艺的不断优化，伴随着相关设备的改进与升级。要结合具体的工艺流程，并进行全面的分析、综合协调来选择合适的排泥水处理设备。排泥水处理设备必须具备良好的特性，包括应具有良好的构造，稳定的工作可靠性，较高的智能化、自动化水平，管理运行性，安全性，节能环保，成本低等。

2.絮凝池积泥问题对策

为了使絮凝池底部污泥自然滑落，絮凝池底部四周要做角度为60°的抹坡。絮凝池通过DN200的穿孔排泥管，排出口要设置水力快开式排泥阀（带电磁四通阀），利用静水压力将底泥排至池周围的排泥渠；当池体放空清洗时，首先利用排泥管排泥，将泥水排至池体泥线处，然后利用DN200放空管将剩余的水排至厂区雨水系统。针对折板絮凝池，为了减少排泥水量，降低成本，结合具体净水厂情况，通过实践运行经验，来确定排泥阀开启时间及排泥间隔，具体的方法可以通过调整絮凝池前段部分的排泥阀开阀的时间和后段部分排泥阀开阀的时间来达到。

3.虹吸滤池反冲洗问题对策

根据《室外给水设计规范》要求，随着虹吸滤池过滤时间的延续，当过滤水头达到定值或滤后水浊度超过规定值时，滤池便进入反冲洗阶段。通过破坏进水虹吸、形成排水虹吸，使滤池内水位下降至反冲洗排水槽，此时利用清水渠水位与排水槽顶的水位差，使其他格滤池的出水从底部配水室进入待冲滤格内实现自下而上的反冲过程。

但是，当其他格滤池产水量不足时，反冲过程中清水渠的水位将逐渐下降，这将导致反冲水头逐渐降低，使反冲洗强度降低。通过采取技术改造措施，即通过在清水渠水位下降过程中持续向虹吸滤池清水渠内补充所需的反冲水量，达到清水渠水位始终保持恒定的目的，从而实现提高并维持反冲水头至设计高度，保证虹吸滤池水冲强度满足设计规范要求。

4.浸没式超滤膜运行问题对策

浸没式超滤膜如预处理采用了短流程工艺，水中的藻类、胶体、有机物等污染物和混凝剂形成的絮体在进入膜池前未得到有效去除。因此，膜前预处理应避免采用短流程工艺，让过滤单元对絮体进行有效的去除。同时缩短膜池中浓水排空的间隔，来降低膜池污染物的富集。鉴于有机物的影响，膜处理净水厂膜工艺前均应采用臭氧等预氧化处理工艺，在此基础通过适当降低产水率，合理调整膜池浓水排放周期，更换膜组件等方式来缓解膜污染、跨膜压差增加过快、膜丝间积泥等导致的初滤水现象和膜材料性能变化与断丝问题。通过采用更换断丝膜组件防止微生物泄露，并加强膜出水消毒的方法，来达到良好的微生物控制效果。

5.藻类应急处理问题

原水中的藻类稳定性较强，正常加药量难以打破其稳定性，达不到较好的混凝或絮凝效果。因此，在应急处理高藻原水时，要加大投药量，若只投加铁盐，原水中胶体颗粒混凝形成的矾花较细碎，比重较大，容易浮出或沉底，形不成有效的活性泥渣，从而造成澄清池二反室的沉降比逐渐消失，导致澄清池不能正常运行。可以辅助投加铝盐，改善矾花的沉降性能，使澄清池二反室活性泥渣维持合理的沉降比，使澄清池运行更加经济、稳定。增加二氧化氯或氯等预氧化剂的投加量，并且拉大加药点与反应池的距离，确保药剂充分反应，达到最佳氧化效果强化藻类杀灭效果，从而强化藻类的去除。可以在泵站前池投加高锰酸钾和活性炭，应采用两根加药管，一根加药管先投加高锰酸钾，利用其强氧化性进行杀藻、灭活，再用另一根加药管配合投加粉末活性炭对杀死和灭活后的藻类进行吸附。调整滤池运行方式，通过增加滤池单池运行个数，降低过滤负荷，减轻出浊超标的压力；同时缩短滤池反冲洗周期，加强反冲洗。单格滤池反冲洗完成后，为了避免由于池面余浊较高，未完全排净的反冲水引起滤池出浊瞬时升高问题的出现，反冲后的单格滤池先关闭出水调节阀，开启进水阀，使池面保持一定水位3～4h，进行充分压砂后，再打开出水调节阀进入正常过滤状态。

三、结论

为了保障供水水质安全，需要提高净水厂的运行效率。在对我国净水厂的建设和运行中常见的净水厂排泥水处理、絮凝池内积泥、虹吸滤池反冲洗、浸没式超滤膜运行、藻类应急处理等问题分析总结的基础上，针对各个问题提出了相应的对策，可以为广大净水厂建设者和运行管理者提供技术参考，对我国净水厂建设运行效率的提高具有重要的意义