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青岛某水库水源的给水厂工程设计

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  【摘 要】青岛某水厂采用低温低浊、微污染的水库水为水源,出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。工程选用水力混合+网格反应池+斜管沉淀池+V型砂滤池+二氧化氯消毒的主体工艺流程,并采用高锰酸盐预处理技术,来满足出水水质要求。
  【关键词】水库水;低温低浊;斜管沉淀池+V型砂滤池
  大桥水厂位于青岛崂山区大桥社区,莱西水库向崂山区调水支线的末端,是莱西水库-即墨-城阳调水工程的重要配套设施。水厂建设规模为2万m3/d,水厂出水水质需满足国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。
  1 原水水质分析
  水厂水源来自青岛莱西水库、北墅水库和高格庄水库,三座水库均为饮用水源,从其水质监测资料分析,除总氮、五日化学需氧量(BOD5)等指标外,其它水质指标均满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类水体标准。
  1.1 总氮分析
  三座水库TN浓度变化范围在0mg/L~9.8mg/L之间,无明显变化规律,均高于三类水体标准规定的1mg/L,此指标在该标准中表征富营养化特征。根据分析,原水存在一定的富营养化及微污染特征。
  1.2 五日化学需氧量(BOD5)
  三座水库BOD5浓度变化范围在0mg/L~8.5mg/L之间,无明显变化规律,均值为3.3mg/L,部分检测值高于三类水体标准规定的4mg/L。
  1.3 化学需氧量(COD)
  三座水库COD浓度变化范围在7.27mg/L~27.03mg/L之间,无明显变化规律,均值为17.23mg/L,部分检测值高于三类水体标准规定的20mg/L。
  1.4 水温
  本工程源水水温呈现明显的季节变化,是典型的地表水源水特征。5月上旬至9月下旬为高温时段,水温基本在20℃以上,11月下旬至3月下旬,水温一般在10℃以下。源水平均水温12.2℃,最高26.2℃,最低0℃,温差变化很大。
  2 水库水源水水质特征分析
  从三座水库的水质具有中国北方地区的一些明显特征,主要表现在:
  2.1 低温低浊
  山东地区平原水库均具有低温低浊的特点,每年11月中下旬至来年3月中下旬,水温一般在0~6℃之间,浊度在3.0NTU以下,絮凝沉淀过程困难。
  2.2 微污染
  本工程水源主要存在微污染问题主要是TN指标较高,部分月份COD、BOD5等有机物较高。
  3 水处理方案的确定
  给水处理分为常规处理技术、预处理技术、加强混凝过滤、深度处理技术等,常规处理工艺主要包括混凝、沉淀、过滤过程。
  3.1 混合型式的确定
  混合的作用是促进药剂溶解,将凝聚剂所产生的水解产物快速、均匀地分散(扩散)到全部水体,因为药剂的反应速度极快,因此加强水体搅动,缩短过程时间,是取得良好混凝效果的重要前提。
  管道静态混合器内置多节固定叶片,使水流成对分流,同时还产生涡旋反向旋转及交叉流动,能获得较好的混合效果。但是,静态管道混合器系按特定范围的水量设计,一旦运行水量变化过大,其水头损失将按水量的二次方关系相应改变。针对本项目的实际情况,源水进入水厂尚有富裕水头,选用管道混合器利用余压节省运行费用,混合效率较高。
  3.2 絮凝型式的确定
  絮凝过程就是使具有凝聚性能的微絮粒相互接触碰撞,形成更大的絮体,以便在后续沉淀过程中分离,为了完成完善的絮凝,必须使絮粒具有在彼此接触后相互聚集的能力,同时具备使絮粒获得相应接触碰撞而又不致造成破碎的水力条件。
  网格絮凝池是在沿流程一定距离的过水断面中设置网格,通过网格的能量消耗完成絮凝过程。其优点是絮凝时间短,絮凝效果较好,构造相对简单;但对水量的变化较为敏感,单池不能太大,另外网格有时会堵塞或孳生青苔,底部容易积泥,需经常清洗。
  根据我院经验,网格絮凝池在山东地区的地表水处理应用中效果较好,是一种理想的絮凝方式。
  3.3 沉淀型式的确定
  给水处理中的沉淀工艺是在重力作用下悬浮固体从水中分离的过程。
  斜管/斜板沉淀池是基于浅池理论,在平流沉淀基础上发展起来的沉淀池型,它的主要优点是沉淀效率高,水池体积小,占地面积小,处理同样水量时其沉淀部分面积仅为平流沉淀池的1/3。其缺点是对原水水质变化的适应性较差;斜管需定期更换且造价较高,增加运行费用;排泥机械的布置较困难。
  本工程原水为低温低浊微污染水,由于加药量大,矾花多,但密度低,不易沉降,沉淀出水浊度不理想,常黏附于斜管顶部易形成一层絮凝渣层堵住斜管,脱落后又带入滤池,增加滤池负荷。因此,工程中要加强絮凝过程。
  3.4 滤池型式的确定
  过滤是净水处理中去除悬浮颗粒浊度的最后环节。V型滤池自上世纪八十年代进入国内后被广泛采用,经过消化吸收已在许多细节设计及运行方式上有所改进提高。其优点有(1)滤料粒径均匀,厚度大而粒径较粗,具有较大的截污能力,可保证出水水质和延长过滤周期;(2)采用微膨胀的气水反冲洗和表面扫洗,冲洗干净;(3)过滤清水为恒水位等速过滤,出水水质有保障;(4)运行和反冲过程的自动控制程度高。但V 型滤池配套设备多,土建较复杂,投资较高。
  目前,国内采用V型滤池的水厂在沉后水浊度小于1NTU 时,滤后水基本控制在0.3~0.5NTU以下,甚至可控制到0.1NTU以下。
  3.5 预处理技术
  预处理工艺一般是作为其他工艺的辅助措施,先期对于超标较多,指标较高的物质进行减量或改变其性质,便于后续工艺的去除。工程采用高锰酸盐预处理,高锰酸盐复合药剂对地表水有显著的氧化助凝、除藻、除嗅味、去除微量有机污染物等效能,还可降低三卤甲烷生成势。此外,新生成的二氧化锰对水中多种微量有机与无机污染物有吸附作用,可提高对水中多种有机污染物和重金属的去除效果。
  3.6 深度处理工艺
  本工程源水水质良好,不再增加深度处理工段。
  4 结语
  大桥水厂的工艺选择以水力混合+网格反应池+斜管沉淀池+V型砂滤池+二氧化氯消毒的常规处理技术,辅以高锰酸盐预处理技术和加强混凝过滤技术,满足其供水水质目标。加强混凝过滤技术通过设计中采用最佳的滤料及滤层厚度,反冲洗方式,设置助滤剂投加点和初滤水排放来实现。
  参考文献:
  [1]由振华,李梅,田珍.高锰酸钾复合药剂在含藻水处理中的应用,山东建筑大学学报,2010(4).
  [2]王静,李梅,张克峰,等.低温低浊水处理技术探析.城镇供水,2011 (05).
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