山东东营南郊水厂深度水处理工艺

东营南郊水厂深度

水处理工艺介绍东营市自来水公司主要内容基本情况10万吨/日水质改善工程简介10万吨/日新扩容工程简介后续工作2东营市自来水公司一、基本情况——水资源概况2023/10/53东营市自来水公司

东营地处黄河入海口，是中国第二大油田-胜利油田所在地，也是山东省唯一全部纳入黄、蓝两大国家发展战略的城市。全市人均水资源314m³，不到全国的1/6，且来源单一。当地浅层地下水受海水侵蚀严重，矿化度极高，而深层地下水又含有较高浓度的重金属离子，均不宜作为饮用水水源。黄河流经东营境内138km,本市的生产、生活用水主要依赖于黄河客水。一、基本情况——水厂概况1993年3月始建，设计10万m3/d，一期工程，1998年5月投产，中国西北市政设计院设计640万m3水库一座75万m3沉砂池一座5万m3/d水处理厂东城供水管网建设其它附属构筑物二期工程，2005年6月扩建完成，上海市政设计院设计新增沉淀池一座新增V型滤池一座相应取水及供水设备的增加“混凝+平流沉淀池+V型滤池+消毒”10万m3/d常规处理工艺符合原《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）的35项指标要求2023/10/54东营市自来水公司二、水质改善工程——水质特点2023/10/55东营市自来水公司本市引黄水库水质特点水中臭味、总氮等超标，常年呈现出微污染夏季高温高藻冬季低温低浊工艺出厂水水质嗅味CODMn偶尔超标部分消毒副产物（如三氯甲烷）时而超标……二、水质改善工程——前期研究2023/10/56东营市自来水公司

南郊净水厂2006年被确定为“十一五”国家水体污染控制与治理科技重大专项

“引黄水库水超滤膜处理集成技术研究示范”课题的示范工程。本课题由哈尔滨工业大学、北京工业大学、河海大学、同济大学、东营自来水公司、上海市政设计研究总院、济南供排水监测中心、海南立升净水有限公司等单位组成的科研团队承担，中国工程院院士李圭白教授为牵头人。2007年以来，开展了一系列的小试、中试研究和联合攻关，确定了超滤处理工程的膜组件、膜处理组合工艺及相关技术参数，并将该技术成果应用到南郊水厂水质改善工程。二、水质改善工程——项目实施历程2023/10/57东营市自来水公司2006年6月东营市自来水公司编制完成了《南郊水厂水质改善工程项目建议书》；2007年初，联合哈工大、上海市政院、海南立昇公司等单位开展了超滤膜处理黄河水库水的中试研究；2008年8月，委托上海市政院编制完成了《南郊水厂水质改善工程可行性研究报告》，并通过专家组评审；2009年2月和3月，由上海市政院编制完成了南郊水厂水质改善工程《初步设计》和《施工图设计》，自此标志着该项目从前期的研究论证进入实施阶段；2009年4月28日开工，12月5日通水试运行。二、水质改善工程——工艺选择2023/10/58东营市自来水公司

在项目建议书阶段，针对引黄水库水质的特点，我们备选了两种典型的水处理组合工艺：工艺一：气浮+常规处理+臭氧活性炭工艺。工艺二：混凝沉淀过滤＋粉末活性炭投加＋膜处理工艺。气浮工艺除藻效果良好，但相对膜工艺处理能力较弱。臭氧活性炭工艺对于水中藻类去除效果有限；而且在原水中溴化物水平较高时（2008年7月高达0.154mg/L），副产物的风险较大，溴酸盐易超标（加氨、过氧化氢、降低PH）；由于臭氧作用，水中的AOC含量增高，反而增加管网中微生物的风险，水质稳定性降低；臭氧活性炭还存在生物穿透现象，影响最终出水水质；考虑冬季东营水温较低，生物作用低下，活性炭的更新频率较高。“工艺一”虽然在国内外研究比较成熟，应用也较为广泛，但黄河流域尚缺乏应用的实例。而工艺二依靠超滤膜的物理方法对藻类基本可以完全去除，膜和活性炭，并结合混凝沉淀工艺，通过分工合作，将不同分子量的有机物对应去除；同时作为绿色物理分离技术，超滤应用于饮用水处理时既不引入，也不改变水中物质的性质。但是，“工艺二”存在的主要问题是当时国内缺乏规模化应用的水厂，尤其是利用国产膜更没有规模化应用的先例。二、水质改善工程——工艺选择2023/10/59东营市自来水公司一级泵房

反应沉淀池V型滤池超滤膜清水池二级泵房城市管网高锰酸盐（或ClO2）粉末活性炭液氯净水剂粉末活性炭（预留）预氧化液氯（补充）

另外，在工程实施初期，南郊水厂已是超负荷运行。经过多次组织专家论证，在考虑不影响供水生产的前提下，将混凝、沉淀、过滤＋粉末活性炭投加＋膜处理，确定为本次水厂改造的工艺流程：

二、水质改善工程——工程建设内容2023/10/510东营市自来水公司

工程建设内容主要包括：粉炭投加系统高锰酸钾投加系统浸没式超滤膜系统包括超滤膜过滤、超滤膜冲洗、超滤膜药洗、真空系统、膜丝的完整性检测系统及相应的配电和自动化控制系统。二、水质改善工程——工程建设内容2023/10/511东营市自来水公司粉炭投加系统

包括一套法国进口主机和国内配套附属设备的计量、投加装置，系统适用于大袋，投加能力按最大投加量30mg/L考虑，具体投加量可根据需要设定，炭液的制备浓度1%-5%可调。设有3个投加点，投加泵共设3台（互为备用），设计流量2.2m3/h，变频调速，应急时3台泵可同时投加。粉炭投加车间二、水质改善工程——工程建设内容2023/10/512东营市自来水公司高锰酸钾投加系统

系统主要包括3台美国米顿罗计量加注泵（2用1备），电机变频控制。设计投加量1mg/l，最大投加量8mg/l，投配浓度2%以下（可根据需要调节）。

超滤系统

膜车间采用浸没式工艺，内设膜池12格，分双排布置，中间设出水总渠，两外侧布置进水和排水渠，进水渠设在上层、排水渠设在下层，膜池进水渠端头一侧设有溢流堰。西端设有鼓风机间、配电间和控制室，东端设有化学清洗池。每格膜池平面尺寸为5.5m×5.8m，均可独立运行。二、水质改善工程——工程建设内容2023/10/513东营市自来水公司竣工后的超滤膜车间二、水质改善工程——工程建设内容2023/10/514东营市自来水公司过滤及反冲洗系统

采用德国引进的博格转子泵，可正反运转。抽吸泵由变频器控制转速，抽吸泵为容积泵，其流量由泵的转速决定，扬程则由背压决定。

正常运行打开膜池的进水闸门后，使待处理水淹没模组件后启动抽真空阀，瞬时使管路充满水，抽吸泵即可投入正常运行。博格泵二、水质改善工程——工程建设内容2023/10/515东营市自来水公司

周期性的反冲洗可以减轻膜的污染。一是通过曝气利用气泡的剪切作用对膜丝进行擦洗，另一部分是采用清水进行反冲洗。冲洗时间一分钟左右，冲洗强度：气冲强度大致是以膜池面积计约60m³/m²·h；水反冲强度是以膜面积计大致60L/m²·h。反冲洗周期在不同季节有所差别，需在实践中摸索。超滤膜的维护性清洗系统

分为在线维护性清洗和离线化学清洗。前者除日常水冲洗和空气擦洗之外，膜堆运行一段时间后，还可以采用10%的次氯酸钠与反洗清水一起注入膜丝并保留几分钟，达到清洗的目的。后者当膜组进行维护性清洗后还不能使跨膜压差恢复到正常水平时则需进行离线化学清洗。化学药剂种类为柠檬酸（或盐酸），氢氧化钠和次氯酸钠等。二、水质改善工程——工程建设内容2023/10/516东营市自来水公司真空系统

主要由两部分组成：一是核心的真空引水装置，设有真空罐、排水罐、工作水保障系统、排水系统和PLC控制箱，确保真空罐保持真空度在设定的范围内。另一部分是抽真空阀，它能确保系统只抽气不抽水。真空系统二、水质改善工程——工程建设内容

膜丝的完整性检测系统气检时在线操作，一般有以下几种方法。一种方法是目测法，在密闭出水管路上控制压力5kpa，目测膜池水面是否产生大量气泡；另一种方法是压力衰减法，通过在膜丝中注入压缩空气（0.01mpa），可根据压力的下降趋势判断是否有断丝。另外还可以利用颗粒计数仪进行比对验证。这几种方法简单易操作。2023/10/517东营市自来水公司超滤膜气检二、水质改善工程——工程创新点2023/10/518东营市自来水公司

本工程在国内首次采用了大型国产浸没式超滤膜组件，并开发了一整套适用于大型水厂的超滤膜处理工艺。

从工程设计、施工、系统布置、组件排列、配套设备的选用、膜组的运行模式、膜丝的完整性检测、在线维护性化学清洗、离线化学清洗、监测与控制系统的设计到组件的吊装、组件与管路的密封，均创造了一套具有我国特色和具有自主产权的超滤处理系统，积累了一系列大型超滤膜处理工程的设计、建设和运行经验。

二、水质改善工程——工程创新点2023/10/519东营市自来水公司一是首次大规模采用国产浸没式超滤膜组件

具有通量大、压差小、耗能低、维护方便的特点；采用超大膜组件，长宽高尺寸分别为490cm、80cm、300cm，单个膜组件过滤面积2100m2；干重与湿重差别较大，分别达1.5吨和3.2吨，因此在选用吊装设备时，一定要记录膜组件的湿重。二是自动巡检膜组件的完整性将压缩空气管路与抽吸管路连通，经调压阀稳定压力并通过电磁阀控制，在膜组件正常运行期间，抽吸管路电磁阀处于常闭状态，充分利用达到了对膜组件巡检的效果。三是便捷的清洗方式药洗池与膜池平行布置，膜组件与出水分管活口连接均保障了清洗的的便捷，既可进行在线物理清洗，又可进行在线化学清洗，还可以进行离线化学清洗。四是具有自主产权的监测与控制系统二、水质改善工程——运行效果2023/10/520东营市自来水公司

一年半的试运行表明：出厂水完全符合106项标准

目前，示范工程已试运行一年半，出厂水经委托谱尼（青岛）测试公司以及市疾控中心与本公司检测中心化验室跟踪检测，完全达到设计要求，并且许多检测项目还优于国标限值。譬如浊度一般低于0.02NTU，远远低于国家标准1NTU。另外，色度、嗅和味等感官性状和一般化学指标、微生物学指标等都得到了严格的控制，尤其是让市民最敏感的溴和味得到明显的改善。常规工艺可以有效地减缓国产膜的污染

当预处理效果良好时，粉末活性炭及混凝、沉淀、砂滤等协同效应，能够有效地保证超滤膜的稳定运行；而预处理出现异常情况时，将会对超滤膜稳定运行造成较大的影响。二、水质改善工程——运行效果2023/10/521东营市自来水公司水温对超滤膜的通量影响较大超滤膜的通量受水温影响较大。超滤膜设计通量为30L/(m2·h)，冬季水温在10℃以下，膜通量一般控制在25-27L/(m2·h)左右运行；春季水温在10-15℃状态下，膜通量一般控制在28L/(m2·h)左右；夏、秋两季水温在15℃以上时，膜通量一般控制在32-39L/(m2·h)运行。不同温度下通量及膜压差如下表。

二、水质改善工程——运行效果2023/10/522东营市自来水公司粉炭-超滤膜联用工艺可有效去除水中有机物粉末活性炭采用200目，投加能力按最大投加量30mg/L考虑（最大投加量为137.5kg/h）。运行结果表明，CODMn、UV254和TOC等有机物的去除率与粉炭投加量呈一定的线性关系，实际生产运行上冬季投加量一般控制在3-4mg/L，春、夏、秋三季投加投量一般控制在6-7mg/L，原水水质恶化时可适当增加投加量。组合工艺对CODMn、UV254和TOC的平均去除率达44.96%、43.22%和20.10%，比砂滤出水分别提高了8.99、10.23和7.81个百分点。二、水质改善工程——运行效果2023/10/523东营市自来水公司所采用的国产超滤膜抗污染性能良好

运行结果表明，超滤膜随着运行频率的降低跨膜压差逐渐降低（表一）；恒通量下，随着水温的升高，跨膜压差降低明显（表二）；相同工