天津市杨柳青水厂改扩建工程介绍

马 骏， 张作宇

(天津市自来水集团有限公司，天津300040)

1 工程概况

杨柳青水厂改扩建工程厂址位于现有杨柳水厂院内，将原有调节池外其它建、构筑物拆除后，新建1座设计规模为10×104m3/d的净水厂。水源为南水北调中线原水，取水点位于天津干线子牙河退水闸处。设计出水水质执行《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)，并对浊度指标提出了更高的要求：出厂水浊度在95%保证率(每月)时，不大于0.2 NTU，最高不超过0.3 NTU。浊度对给水处理来说是一个至关重要的水质指标，去除浊度的同时能降低水中的细菌、大肠杆菌、病毒、隐孢子虫等的数量以及铁、锰等含量[1]。

2 水源水质

南水北调中线原水浊度≤3 NTU，CODMn<3 mg/L，氨氮<0.22 mg/L，铁、锰含量<0.05 mg/L，符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的Ⅱ类水标准。原水藻类高发期是每年的7—9月，藻类计数每年最高值超过1 000×104个/L，低于2 000×104个/L。

3 工艺选择

改扩建工程主要目标为去除浊度、藻类、致病病毒，控制消毒副产物并改善饮用水口感，以及应对突发水体污染[2]。同时依据《天津市供水规划(2018—2035)》中“新建或重建的水厂要同步实施深度处理系统”的要求，最终确定杨柳青水厂改扩建工程净水工艺包括预处理、强化常规处理及以臭氧活性炭为主的深度处理工艺，具体工艺流程见图1。

图1 柳青水厂改扩建工程工艺流程Fig.1 Process flow of reconstruction and expansion project of Yangliuqing Waterworks

工艺流程特点如下：

① 水厂采用多品种药剂，多点投加的方式。除混凝剂采用三氯化铁和聚合氯化铝联合投加外，还增加了PAM助凝剂的投加，以更好地适应原水水质变化，满足严格的出厂水水质要求。

② 高速气浮池絮凝时间控制在5～10 min，分离区水力负荷高达20～40 m/h，是传统气浮池的2～4倍，因此该池型占地面积较传统气浮大大减少。高速气浮池适用于低温低浊、高藻类原水的处理，也可有效应对南水北调中线原水投加混凝剂后絮体上浮的问题。

③ 臭氧活性炭工艺通过活性炭表面的生物活动降解各种生化副产物，消毒副产物前体物和大部分AOC也被去除，活性炭滤池的运行时间延长，降低了运行费用。

4 水处理构筑物设计

4.1 取水泵池

取水泵池前端为平板格网，后端为泵池，取水泵采用立式斜流泵，设4台水泵(3用1备)3台变频，单台水泵性能为Q=1 500 m3/h，H=10.5 m，N=75 kW。

4.2 预臭氧接触池

预臭氧最大投加量为1.0 mg/L，有效接触时间为5.0 min。臭氧曝气采用射流扩散形式，用于射流器的高压水采用气浮出水。

4.3 综合净化车间

综合净化车间内设高速气浮池、Ⅴ型滤池、加药间和总配电间。

高速气浮池共4座，每座包括 2级串联的混合池、水力絮凝池和高速气浮池。单级混合时间为1 min，水力絮凝时间为10 min，气浮池单池面积为57 m2，气浮区的平均上升流速为19.2 m3/(m2·h)。气浮池采用水力排渣，浮渣含固率为1～5 g/L。

Ⅴ型滤池设计滤速为7.0 m/h，8个单池，单池面积为78 m2，滤料采用单层均粒石英砂滤料，厚度为1.3 m，有效粒径在0.90～1.00 mm，不均匀系数K60≤1.3。反冲洗方式采用气-水反冲洗，气冲、水冲及表面扫洗设计强度分别为55，15和7.5 m3/(m2·h)。反冲洗时间约为10 min，反冲洗周期为24～48 h(可调节)。

所投加的药剂包括三氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。三氯化铁最大投加量为40 mg/L(以38%原液计)，投加点在第一级混合池。设置储药池2座，投加泵 6台(4用2备)。聚合氯化铝的前混合最大投加量为80 mg/L(以10%原液计)，投加点在第二级混合池，后混凝最大投加量为5 mg/L(以10%原液计)，投加点在后混凝池，设置储药池2座，前混合投加泵6台(4用2备)，后混凝投加泵3台(2用1备)。PAM最大投加量为0.3 mg/L，投加点在气浮池絮凝区前端，设置自动制备装置1套，投加泵 6台(4用2备)。

氯消毒剂采用次氯酸钠，预加氯最大投加量为3 mg/L(有效氯)，投加点设在配水井进口。气浮后加氯最大投加量为3 mg/L(有效氯)，投加点在后混凝池，上述2个加氯点共用1套投加设备。滤后加氯最大投加量为2 mg/L(有效氯)，投加点在清水池进水总管。加氯系统设置储存罐2个，投加泵5台(3用2备)。

4.4 深度处理车间

深度处理车间内包括提升泵房、后臭氧接触池和活性炭滤池。

提升泵房内设置3台混流泵(2用1备)，全部变频，单台设计参数为Q=2 200 m3/h，H=6 m，N=75 kW。

后臭氧的最大设计投加量为1.0 mg/L，接触池分为两个系列，臭氧分三段投加，总接触时间为20 min，臭氧曝气采用微气泡曝气头。

活性炭滤池设计滤速为8.2 m/h，6个单池，单池面积为89.1 m2，上层活性炭滤料采用8目×30目煤质不定型颗粒破碎活性炭，厚度为2.0 m，接触时间为14.6 min；下层石英砂垫层采用d10=0.55 mm、K80<2.0的细砂级配滤料，厚度为350 mm；承托层采用2～4 mm粗砂，厚度为150 mm。反冲洗方式采用气、水反冲洗，气冲、常规水冲及大水冲设计强度分别为55，40和58 m3/(m2·h)。反冲洗时间约为10～15 min，反冲洗周期为7～15 d(可调节)。

4.5 清水池

清水池共4座，总容积为15 400 m3，可调总容积为12 900 m3。清水池总容积为设计规模15.4%，可调容积为规模的12.9%。

4.6 送水泵房(含加氨间)

送水泵房设计高时系数为1.30，内设6台水泵(4用2备)，单台水泵性能为Q=1 400 m3/h，H=36 m，N=185 kW，4台变频调速。

加氨药剂采用硫酸铵，投加点在送水泵房吸水井进水总管，平均投加量0.5 mg/L(纯硫酸铵计)，设置储存罐2个，投加泵3台(2用1备)。

4.7 臭氧发生器间

臭氧设计总最大投加量为2 mg/L，其中预臭氧最大投加量为1.0 mg/L，后臭氧最大投加量为1.0 mg/L，设置臭氧发生器2台，单台产量为4.4 kg O3/h。

4.8 污泥处理系统

污泥处理系统包括排水调节池、浮渣池(位于综合净化车间)和污泥浓缩脱水车间。

排水调节池分两格，单格容积约551 m3，单格内设潜水回流泵2台(1用1备)，单泵性能为Q=600 m3/h，H=12 m，N=37 kW。

浮渣池分两格，单格容积约57 m3，单格内设排泥泵3台(2用1备)，单泵性能为Q=80 m3/h，H=15 m，N=7.5 kW。

污泥浓缩脱水车间内设置污泥浓缩池、均衡池、投药系统和脱水机系统。工程设计最大干泥量为2.50 t/d，污泥浓缩池采用斜管浓缩池共2座，固体通量为1.0 kg/(m2·h)，单池尺寸为8.0 m×8.0 m，有效水深为7.4 m。浓缩池至均衡池设2台污泥泵(1用1备)，单台性能参数为Q=5～15 m3/h，H=20 m，N=4.0 kW。均衡池分2格，单池有效容积为52.5 m3，每格设2台潜水搅拌器。脱水机进泥由2台变频泵控制，单台性能参数为Q=5～15 m3/h，H=20 m，N=4.0 kW，与脱水机一一对应。离心脱水机2台，单机处理量为5～15 m3/h，N=20.5 kW。污泥浓缩和脱水药剂均选用PAM，设计投加量为5 kg/t DS，各设置聚合物药液自动配制装置1套和投加泵2台。

5 主要技术经济指标

杨柳青水厂改扩建工程概算总投资为27 802.04万元。

6 结语

杨柳青水厂改扩建工程设计规模为10×104m3/d，水源为南水北调中线水。净水采用臭氧预氧化—机械混合池—水力反应池—高速气浮池—Ⅴ型滤池的常规处理+臭氧活性炭滤池深度处理组合工艺，出厂前采用次氯酸钠和硫酸铵联合消毒。水厂设计出水水质执行 《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)，该工程为同类型水厂的改扩建提供了参考。