高寒地区低温低浊水处理工艺设计探讨

魏 颖，闫 飞，刘渊博

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

玉树市现状净水厂是灾后重建时规划建设的，水源为扎西科河地下水，设计供水能力为3万m3/d，实际供水量为2.3万m3/d，供水保证率不足80%。同时由于水处理工艺简单，无完整的水处理工艺，仅经过加氯消毒，导致现状水厂的水质安全存在隐患，同时设计水量已经不能满足现状用水需求，需提高水厂处理能力，对水处理工艺进行改造。随着国庆水库工程的建设开展，需要结合国庆水库建设对现状水厂进行改造增容，实现净水厂地表水、地下水双水源，以提高玉树市城市供水保证率。

净水工程位于青海省玉树市，海拔高程3800m，多年平均气温3.2℃，因而地表水处于低温状态的时段相当长，而且冬季水库水的浊度较低，这就导致一年中不同季节的水质差异较大，增加了地表水的处理难度。为此，需要对低温低浊水处理工艺及水厂运行方案进行优化设计。

1 水源水质

由于国庆水库的地理位置较高原因，随着四季温度的变化，水质条件变化也较大，在项目开展期间，委托青海省疾病预防控制中心进行水质监测，正常时期国庆水库水质检测结果如表1所示。

表1 国庆水库水质检验结果

检测结果表明：水质浊度、悬浮物及大肠菌群为主要去除指标，正常时期水源水质受轻度污染，经常规净化处理后水质即可达到GB 5749-2006的规定。

玉树市平均最低气温-15.1℃，极端最低气温-27.6℃，枯水时期浊度会降低至20NTU以下，水温接近0℃，因此需要考虑冬春季节低温低浊水的处理。

2 低温低浊水常用处理工艺

温度低影响絮凝剂的水解，水的黏度随温度的降低会增高，阻碍颗粒间的碰撞；浊度低主要影响颗粒间的碰撞机率，进而导致形成的絮体颗粒粒径小，不易下沉。因此，对于低温低浊水主要是从如何保证运行时的温度及沉淀效果两个方面进行考虑。

目前，国内对于低温低浊水的解决措施主要有加强混凝过程、利用泥渣的剩余活性及溶气气浮工艺。

3 低温低浊水主要处理构筑物选择

根据《低温低浊水给水处理设计规程》（CECS110：2000），结合本工程实际特点，在特殊季节（低温低浊原水）时，采用投加助滤剂（活化硅酸）+微絮凝过滤工艺运行，同时注意建构筑物保温，尽量控制低温对水处理的影响。

遇到低温低浊水时，首先考虑常规处理工艺，设计中考虑适当增加混凝沉淀时间，浊度达不到出水要求时，考虑增加应急措施，主要包括微絮凝过滤，在过滤前增加助滤剂，同时增加溶气措施，在配水井处增加水射器，同时需要根据生产性实验选择合适的混凝剂、助凝剂（聚丙烯酰胺）；适当采取清水回流增加停留时间；如遇到仍不达标情况，可考虑短时采用一期工程备用水源，待二期出水确保达标后进入清水池。

3.1 混合设备选择

原水中投加混凝剂后，应立即瞬时强烈搅动，在很短的时间内（10～20s），将药剂均匀分散到水中。正常取水水源为水库水，浊度季节性变化较大，采用机械混合处理有较好的效果。因此本工程选用机械混合方式。

3.2 混凝剂选用

混凝剂须选用对水源水质适用范围广、有较好的净化效果且质量稳定、各项毒性指标低的产品，根据目前运行条件相似水厂的经验及规范推荐，选用PAC（聚合氯化铝）作为本工程的混凝剂，聚丙烯酰胺、活化硅酸作为助滤剂（考虑原水低温低浊的特点），实际使用中需结合水质变化情况根据生产性试验结果合理确定投加药剂数量。

3.3 沉淀池方案选择

平流沉淀池的优点是构造比较简单，有稳定的沉淀效果，方便管理，运行经验比较成熟，缺点是占地面积较大。斜管（板）沉淀池占地省，但造价略高，斜管（板）壁积泥不易滑落和清理，且对水量、水质的适应性也不如平流沉淀池。从运行管理及场地用地面积紧张考虑，本工程采用“平流+斜板”复合沉淀池。低温低浊水处理时采用接触絮凝处理工艺，可以考虑超越复合沉淀池。

图1 混合絮凝复合沉淀池

3.4 滤池选择

气水反冲洗均质滤料滤池，由于具有反冲洗效果好，节水、节能、自动化水平高、配水配气均匀等优点，国内很多水厂均采用这种池型。鉴于其具有的上述优点，同时为方便统一管理，故本工程推荐采用气水反冲洗“V”型均质滤料滤池。

4 水厂运行方案

水厂的运行要充分考虑一期的运行情况，以二期水厂运行为主，一期水厂运行为辅进行设计，并且运行时要考虑不同季节的原水水质情况，进而调整水厂的运行工艺。主要分为正常时期水处理工艺运行、特殊时期（低温低浊时期）水处理工艺运行、应急时期（水质不能达标时期）水处理工艺运行。

图2 正常时期水处理工艺流程

图3 特殊时期水处理工艺流程

图4 应急时期水处理工艺流程

根据进出水水质的实际情况，工艺在运行时注意观察进水浊度的变化，正常时期进水浊度可达到40NTU，经过强化混凝等水处理工艺，出水浊度可达到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）的标准；应急时期依然沿用一期的地下水处理工艺，即只进行消毒处理；冬季及春季考虑低温低浊的影响，进水浊度较低，低于20NTU，运行时超越复合沉淀池，采用微絮凝处理工艺处理原水。当水厂在检修及出现故障期间，仍然采用一期地下水的水处理工艺，由于一期的水源水为地下水，水质较好，只有大肠杆菌等菌群超标，仅进行消毒处理即可达到生活饮用水卫生要求。

5 结束语

低温低浊水处理是净水技术中的难点，在现有科研成果和高寒地区的生产运行经验基础上，结合该工程用地面积有限及与永临结合的特点，改良了处理工艺，不仅满足生活饮用水卫生标准的出水水质要求，而且降低了处理成本。

（1）混合絮凝复合沉淀池的应用，可以在有限的用地面积情况下保证处理效果。

（2）气浮主要使杂质浮至水面，易于固液分离，微絮凝过滤工艺以接触絮凝为主，水源水加药混合经絮凝反应池后迅速进入滤料层接触絮凝，通过滤料层吸附截流作用有效去除絮体。

（3）水厂在运行时要注意进水浊度的变化，根据进出水浊度高低调整工艺的运行。