滨海新区水厂引滦原水水质变化及相关实验研究

周 瑶，李英彬，孙慧乐

(天津水务集团滨海水务有限公司，天津 300300)

天津地区水资源匮乏，人均水资源占有率不到全国平均水平的十分之一[1]。1983年引滦河水入津，水资源短缺局面得到有效缓解；2015年南水北调中线工程使得天津市形成了引江引滦双水源供水模式[2]。引江原水指标不足以支持天津市全年供水量，故2020年末至2021年初滨海新区各水厂水源由引江水切换为引滦水。其中引江原水水质维持在地表水Ⅱ类，引滦原水中主要污染性指标超过Ⅲ类水质标准。为保障水厂供水水质安全达标，对水质较差的引滦原水进行了对比分析及实验研究。

1 原水水质同期对比

滨海某水厂在水源切换后采用全滦河水供给模式，水源切换期间引滦水与去年同期引江水水质各项指标的对比结果见图1至图5。

图1 原水同期浊度对比Fig.1 Comparison of turbidity of raw water in the same period

图2 原水同期氯化物对比Fig.2 Comparison of chlorides of raw water in the same period

图3 原水同期总硬度对比Fig.3 Comparison of total hardness of raw water in the same period

图4 原水同期总碱度对比Fig.4 Comparison of total basicity of raw water in the same period

图5 原水同期耗氧量对比Fig.5 Comparison of oxygen consumption of raw water in the same period

水源切换期间，与去年同期相比，浊度、氯化物、总硬度、总碱度、耗氧量等指标均有所升高。切换后，氯化物、总硬度、耗氧量平均浓度分别为45，244和3.7 mg/L；而去年同期氯化物和总硬度平均值为7和124 mg/L，耗氧量小于2.8 mg/L。引滦原水各项指标均明显高于引江原水，处理难度加大。

2 实验结果与讨论

针对水源切换为滦河水后出现的问题，为保障水厂生产安全和水质稳定，进行混凝小试，以期为实际工艺提供参考，并不断优化水厂生产运行方案。

水厂采用聚合氯化铝(PAC)和三氯化铁作为常用混凝剂，为解决原水切换后水质变差、浊度升高等问题，取水厂一泵房原水进行混凝小试。

实验在ZR4-6混凝实验搅拌器上进行，采用周期运行方式，每个周期共42 min，包括200 r/min的快速搅拌2 min、50 r/min的慢速搅拌20 min以及静置沉降20 min。周期结束取样，采用便携式浊度仪和余氯仪测定，观察实验结果。

2.1 混凝剂复配实验

在混合投加三氯化铁和PAC的实验中，铁铝比采用10 ∶2～10 ∶7，不同加药量的混凝效果见图6。

图6 复合投加三氯化铁与聚合氯化铝的混凝效果Fig.6 Coagulation effect of compound addition of ferric chloride and PAC

实验结果表明，PAC投加量越高时混凝效果越好。考虑余铝超标风险，投加比例取10 ∶3，此时混凝效果已经较为理想。

2.2 泡花碱混凝实验

单独投加4.5～27 mg/L泡花碱混合液进行小试，从图7可以看出浓度在22.5 mg/L时浊度最低，混凝效果更好。

图7 投加泡花碱混合液的混凝效果Fig.7 Coagulation effect of adding sodium silicate

2.3 铁铝、泡花碱混合液

三氯化铁投加量分别取6，7和8 mg/L，PAC投加量取2.5和3 mg/L，进行铁、铝复配小试，结果如图8所示。

图8 复合投加混凝剂对浊度的去除效果Fig.8 Experiment of iron and aluminum compound

选取浊度最低的3个复配投加量，与单独投加泡花碱混合液进行对比实验，结果见图9。根据小试结果，泡花碱混合液取15，18和21 mg/L。

图9 复合投加混凝剂与单独投加泡花碱对浊度的去除效果Fig.9 Removal effect of turbidity by dosing compound coagulant and individual paverine

通过对比泡花碱混合液与三氯化铁、PAC复配小试结果，可明显看出泡花碱混合液絮凝效果好，矾花大，沉降快。铁铝比为8 ∶3时，浊度最低，泡花碱混合液浓度为21 mg/L时浊度最低。但在实际工艺中投加泡花碱效果不佳，原因有待进一步探究。

2.4 助凝剂HCA

在投加助凝剂聚甲基二烯丙基氯化铵(HCA)的实验中发现，相同浓度下仅投加三氯化铁+HCA较混合投加三氯化铁和PAC+HCA效果更好，见图10。但投加HCA后形成的矾花较小且有少许上浮现象，沉淀后浊度较高，助凝效果不佳。

图10 投加HCA后对浊度的去除效果Fig.10 Removal effect of turbidity after adding HCA

2.5 预氯化实验

为探究预氯化对混凝实验的影响，采用水厂上游水库原水进行实验。从图11可以看出，预加氯对三氯化铁、PAC及泡花碱混合液的混凝实验均有明显作用，出水浊度较低。

图11 预加氯对浊度去除效果的影响Fig.11 Effect of chlorination on turbidity removal

3 工艺调整措施

3.1 加氯点调整

有研究表明，调整加氯点有助于改善混凝效果[3]。为了有效去除藻类，降低出水浊度，组织各水厂开启前加氯，将加氯点位调整至原水池，在此期间及时关注余氯情况，确保出厂水余氯合格。

3.2 滤池周期调整情况

引滦原水切换后，各水厂根据原水水质和工艺运行情况，及时调整滤池运行周期，如表1所示。同时，对水厂澄清池斜板等进行冲洗，加强排泥管理，确保切换后工艺运行平稳、水质合格。

表1 滤池运行周期调整情况Tab.1 Adjustment of filter operational cycle

3.3 药量调整

根据引滦原水水质，结合各水厂实际情况，通过信息及时共享、上下紧密联动，在上游原水单位多级原水预处理的屏障下和化验室小试指导生产的基础上，及时动态调整水厂药剂投加量。

根据以往的研究经验，泡花碱对低温低浊水有较好的助凝效果[4]。为了降低出厂水浊度，组织水厂进行大量小试后，在澄清池工艺环节加投泡花碱混合液。

4 出水水质情况

水源切换期间，各水厂根据原水水质情况，通过采取掺混水源、调整工艺参数等方式，确保供水水质稳定。各水厂出厂水浊度均在0.3 NTU以下，出厂水余氯控制在0.6～1.2 mg/L，其余指标均符合水质标准，见表2。受原水水质变化影响，出厂水浊度、耗氧量等指标均高于去年同期水平，出厂水2-MIB含量符合标准。

表2 出厂水水质Tab.2 Quality of treated water

5 结论

① 切换水源期间，各水厂虽然对原水处理存在较大压力，但通过采取多项措施，保证出厂水水质合格，确保了引滦供水期间厂内各环节的稳定运行和水质安全。

② 针对此次原水水源切换工作，各水厂提前做好了应急处理相关准备工作，特别是在原水预处理、应急投加、水质监测、投加混凝剂和消毒剂等重要环节，加强了对工艺设备设施的管理，密切关注水质在线仪表实时数据，及时监测原水水质变化。

③ 当原水出现特殊情况，可采取投加活性炭、在混凝环节增大混凝剂(三氯化铁、PAC)投加量等应急措施，确保出厂水水质合格。同时基于小试结果，可通过采取调整水厂运行工艺、优化运行参数等措施，例如加氯点前移、调整加药比例、投加泡花碱混合液等，保障供水水质稳定。

④ 通过加强各级调度联动机制，及时掌握水源切换情况，确保了信息及时、切换平稳，也为之后的原水切换工作提供了经验。