原水水质硬度控制技术应用实践

常 涛

(平阴县自来水公司，山东济南 250400)

1 基本情况

平阴县地处鲁西南地区，属山区丘陵地带，水资源严重匮乏，全县人均水资源占有量为342 m3，不足全国平均水平的1/6，既属于资源型缺水区又属于水质型缺水区。平阴县总人口37万人，其中城区近12万人，是典型的小县大城，水源为深井水，共设深井13眼，水厂1座，加压站5处，调蓄水池2座，供水主管网150 km，日供水能力3万m3，服务面积15 km2，城区供水普及率达到99%以上。

2 遇到的问题及原因分析

2.1 水质总硬度偏高

平阴城区供水均采用深层地下水，主要供水水源地为前寨-凌庄水源地，设计日供水能力2万m3，2005年建成时，原水水质总硬度在300 mg/L左右。运行十多年来，水质总硬度随着取水量的增加不断升高。2018年新建的盆王水源地，设计日供水能力1万m3，同样存在水质硬度偏高的问题。在降水量较少的枯水期，城区供水原水水质总硬度达到450 mg/L以上，水烧开后水垢较多，给群众日常生活和企业生产带来较大影响。

2.2 原因分析

平阴县属东岳泰山余脉，全县714 km2面积共分布800多座山头，是地质年代久远的石灰岩地区，富含钙镁离子等物质。受地质原因影响，地下水含水层为石灰岩地层，石灰岩中的钙镁离子进入地下水导致水质总硬度偏高。同时，由于近年来城区扩展，取水量增加，以及气候干燥、补水量不足等原因，水质总硬度也在逐年不断升高。

3 采取的应对措施

为解决原水水质硬度偏高的问题，综合对比了离子置换法、反渗透法和化学药剂软化法等方法，结合原水条件，引进“十二五”国家科技重大水专项研究课题“地下水源饮用水卤代烃及硬度控制技术研究与工程示范”成果——新型药剂软化法除硬度工艺，其原理是通过投加复合净水剂使原水中的钙、镁离子产生沉淀析出，降低原水中的硬度。

3.1 工艺单元

该工艺主要有3个单元组成。

(1)沉淀物析出反应单元：主要作用是投加复合净水药剂，使药剂与原水充分混合，与水中致硬离子之间反应，形成沉淀物析出。

(2)诱晶及固液分离单元：通过投加诱晶，强化硬度及颗粒物去除，降低沉淀系统出水浊度，降低过滤工艺负荷。

(3)石英砂过滤单元：进一步降低水中颗粒物的含量、金属离子残留和浑浊度，确保最终出水水质。

3.2 工艺流程

工程的实施充分考虑平阴县原有水厂处理工艺，最终确定本工程净水工艺流程：取水井(现状)+混合(新建)+絮凝反应沉淀池(新建)+石英砂滤池(新建)+次氯酸钠消毒(新建)+清水池(新建一座，与现状清水池串联使用)+供水泵房(现状)+供水管网(现状)。

3.3 工艺优化

该项目的混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒等工艺环节均相对独立，为提高运行效率，对每个处理环节都进行了优化选择，以达到最佳运行效果。

(1)混合：采用管式静态混合器，其主要优点是占地面积小，工程造价低，运行维护简单，混合效果稳定，适合本工程使用。

(2)絮凝：絮凝反应池内需投加诱晶提高反应效果，为提高诱晶利用率，诱晶应尽量处于流花状态，工程采用了机械絮凝池，其优点是反应效果稳定，同时能提高诱晶的使用效果。

(3)沉淀：采用斜管沉淀池，其主要优点是沉淀效率高，出水浊度低，占地面积小。

(4)过滤：采用气水反冲滤池，具有经验成熟，操作更简便，反冲洗废水更少，水头损失小等优点。

(5)消毒：消毒工艺采用次氯酸钠消毒，相比二氧化氯消毒工艺，次氯酸钠消毒工艺在适用性、成熟性、可靠性、操作运转简易性、建设成本及管理难度方面均具有较大优势。

4 应用效果及效益

平阴县田山水厂地下水硬度去除示范工程总投资1 412万元，设计规模3万m3/d，工程充分利用水厂原有构筑物，于2018年10月开工建设，2019年5月主体竣工并开始试运行，6月6日通过国家重大水专项验收。经委托具备资质的第三方取水检测，106项指标全部符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)限值要求，出厂水水质总硬度降到350 mg/L以下，去硬效果明显。该成果的应用，同时具有建设成本低、运行成本少、无明显废水生成、占地面积小、出水适用性好等优点。