天津科技大学 天津 300457
【摘 要】文章以天津开发区净水厂三期工程改造工程为例，重点探讨了水厂15万m3/d总体工艺设计方案。
【关键词】天津泰达自来水厂；预处理；深度处理；紫外线联合氯消毒技术
一、工程概况
泰达自来水公司坐落于北方改革开放的前沿——天津滨海新区核心区，成立于1990年，是一个年轻的供水企业，担负着天津经济技术开发区东区、西区的供水及给水工程建设任务，并且还承担着天津港保税区的供水任务。公司目前拥有一座净水厂、两座加压站，日供水能力40万吨/日，供水面积近100平方公里，市政供水管网400多公里。天津开发区净水厂（一、二期工程）的整体供水能力可以达到15万m3/d，主要运用的是传统的混凝、沉淀、过滤以及消毒等工艺。随着整个开发区用水需求的不断增加，该水厂的供水能力已经接近饱和状态。因此天津开发区津水厂三期工程被提上日程，其设计规模为15万m3/d，设计之初源主要为滦河水，南水北调工程完工后，其水源已经形成了滦河水、长江水、黄河水三水源的供水格局。
二、原水水质特性
天津开发区净水厂三期工程的供水水源主要为滦河水、长江水、黄河水三水源，因此水源水质的不确定性较强，且属于微污染水源，水质整体变化状况较为复杂。例如滦河水就具备着冬季低温低浊、夏季高温高藻，春秋常温低浊的显著特征。
三、总体设计思路
针对这种水质，本工艺选择了使用高锰酸盐预氧化及平流沉淀气浮一体池。高锰酸盐具有高效除藻、除臭味的特点，而且能有效去除水中卤仿前质，大大减少了氯化消毒时候卤仿的生成量，为本工艺后面的氯胺联合消毒提供了技术条件。平流沉淀、气浮一体池的优点是能同时具有气浮和沉淀两种功能，正常情况下平流沉淀池能有效去除沉淀物。当夏季原水中藻类含量较高时和冬季低浊时，气浮池和平流沉淀池能同时发挥作用，能有效去除平流沉淀池未能截留下来的细小絮体。
本设计选用的主要工艺为：原水通过管道进入调节池，保证出水稳定，然后进入泵房，经泵站提升至配水井，由配水井进入机械混合池，经混合后进入机械混凝池进行絮凝处理，处理后进入平流沉淀池进行沉淀，再进入气浮池以去除藻类及微小絮体后进入V型滤池过滤，经提升泵房提升至臭氧接触池，进入生物活性炭滤池后在清水池中进行氯胺消毒。以上即为本设计的主要流程，原水经以上工艺处理后即可出水达标至市政管网。该水厂设计日处理15万吨水，达到国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。工程总投资为17214.55万元。单位处理成本为3.1元/吨水。
四、总体工艺处理方案
图1 工艺流程图
为提高供水水质，确保出厂水水质达到国家最新标准，工艺方案选择应针对原水水质的特性和所要求的出厂水水质。
由于本工程水源属于微污染水源、冬季低温低浊。夏季高温高藻，春秋为常温低浊。主要污染物以有机物为主。一般，受污染水源经常规工艺处理后难以达到出水水质目标，从而可能对人体健康构成潜在威胁。对本工程水源来说，采用常规的净化工艺不能保证出水的生物稳定性和化学稳定性，以及所要求的0.3NTU这样的出水水质目标。用增加混凝剂的方法来改善处理效果，容易导致水处理的成本升高，且可能导致水中的金属离子的浓度增加，同时采用常规处理方法也不能有效处理地面水源中存在的氨氮问题。目前在国内的大部分水厂中，均运用的是折点加氯的方式来游戏哦啊控制出厂水肿的氨氮浓度，进而获取必要的活性余氯，然而采用此方法容易生产大量的有机卤化物，进而促使水质毒理学安全性有所下降。由此水厂改造需要在优化常规处理的基础上，建设预处理设施，增加深度处理工序。
因此，工程总体方案选择预处理+强化常规处理+深度处理的工艺方案。
（一）化学预氧化
化学预氧化的主要作用在于除藻、助凝以及除臭味等，能够在极大程度上提升后续工艺对于微污染中的有机物、藻类以及颗粒物等的去除效率。滦河远水在6月中旬以及10月上旬时期是高藻其，也是化学预氧化主要的处理对象。化学预氧化其一能够通过强氧化的作用去除高藻，其二还能够借助其助凝的功能，为后续沉淀过滤等工艺的除藻奠定良好的基础。
（二）强化常规处理
该阶段主要是强化处理有机物、低温低浊以及高藻水等。由于在低温低浊条件下，水的高粘度以及颗粒物较低的碰撞促使必须提高常规混凝沉淀的效率。同时高藻水当中因为藻类的难沉降性以及带电的性质在也使得常规混凝沉淀技术的难度增加。所以强化常规处理工艺需重点关注低温低浊和高藻问题。
（三）臭氧活性炭深度处理
臭氧活性炭工艺能够有效清除消毒副产物的前体物、控制水质生物的稳定性，同时有效改善水质的感官性状指标。臭氧氧化能够将混凝沉淀无法清除的有机物进一步的氧化成为低分子的有机物，并改善其臭味，其副产物主要为影响水质生物稳定性的AOC类的有机物。联合活性炭吸附池，能够借助物理化学租用吸附清除有机物，同时利用活性炭表面的微生物来有效降解AOC，有利于提升水质生物的稳定性。传统臭氧—生物活性炭深度处理工艺需要占用较大的面积，且投资成本相对较大。鉴于天津开发区净水厂三期工程的供水水质要求较高，且投资以及占地等方面又有一定的限制。为确保发挥臭氧以及活性炭的功能，同时节约投资以及占地面积，在本设计方案中采取了强化常规处理和实现深度处理部分功能的工艺。也就是利用粉末活性炭投加系统来代替活性炭池，能够在确保活性炭吸附去除污染物的功效，同时降低投资和占地面积。同时考虑到原水有机物的含量相对比较低（CODMn<6mg/L），且处于沿海地区，原水中的溴离子的含量比较高，存在臭氧化后溴酸盐超标的风险，因此运用短时间接触的预臭氧来取代主臭氧，能够提升安全性。选择粉末活性炭与澄清工艺的结合方式是强化常规处理、实现深度处理部分功能的工艺设计关键。其工艺特点：粉末活性炭以混悬吸附方式除去水中的污染物；澄清池与粉末活性炭投加相结合可延长粉末活性炭在系统中的停留时间，增加接触概率，充分利用其物理吸附功能。
（四）安全消毒
现阶段，消毒方法主要有化学消毒法和物理消毒法两种。化学消毒法主要为加氯消毒以及臭氧消毒等，而物理消毒法则主要有紫外线消毒等。通常而言，采用花学消毒法容易产生消毒的副产物。因此在天津开发区净水厂厂三期工程中，为全面提升消毒效果，有效降低消毒过程中产生的副产物，同时确保饮用水的安全性和水质达标是总体工艺路线确定的关键环节。在该工程中，主要采用的是紫外线+氯的联合消毒方式。
因为紫外线无法再供水管网中实现持续的消毒效果，因此必须将其和氯的消毒方法结合到一起方能发挥消毒功效。本工程共安装4台DN800封闭管道式反应器，每台反应器紫外线灯管数量6根。紫外线穿透率（253.7 nm）90%（最小值）；最低紫外线剂量40 mJ/cm2。在清水池进水管设主加氯点，最大加氯量1.5mg/L，按余氯要求控制。并预留清水池出水管补加氯点。
总之，天津净水厂三期工程采用上述处理方案后，其出水水质、产水能力基本符合了预期的设计目标，并积累了一定的运行经验，期望对同类型工程起到参考和借鉴的作用。
参考文献：
[1]曲久辉.饮用水安全保障技术原理[M].北京：科学出版社，2007
[2]赵宝霞.天津开发区净水厂改造工程方案比选[J].市政技术2010，2（28）
论文作者:胡瑞
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第10期
论文发表时间:2016/8/19
标签：工艺论文; 水质论文; 活性炭论文; 天津论文; 净水厂论文; 水源论文; 臭氧论文; 《低碳地产》2015年第10期论文;