水厂新建项目净水工艺方案

水厂新建项目净水工艺方案1.1原水水质特点分析净水工艺方案的选择关系出厂水水质能否稳定可靠达标，建设费和运行费是否节省，占地和能耗是否优化，因此，净水工艺是工程成功的关键。新桥水厂工艺方案与技术路线的选择取决于原水水质和出厂水的水质要求。原水水质越好，处理工艺流程就越简化，出厂水水质要求就越易达到；若原水水质相同，出厂水水质要求越高，则净水工艺必然复杂。1.1.1原水水质新桥水厂水源取新民坝枢纽，据2001～2005年九里沟站水质监测资料分析：PH值7.2～1.2之间，氨氮＜DL～2.09mg/L，总磷0.03～0.31mg/L之间。监测的57个测次，Ⅰ类水3.5%，Ⅱ类水80.7%，Ⅲ类水14.0%。新民坝枢纽水质检测表表8-1年、月PH电导率总磷氨氮挥发酚高锰BOD5容解氮水质污染物及超标倍数(μs/㎝)(mg/L)2001.12.22001.22.22001.30.82001.47.8800.05<DL21.3Ⅰ2001.57.8950.081.90.7Ⅰ2001.67.485<DL<DL2.10.6Ⅱ2001.77.71050.11<DL2.80.5Ⅱ2001.87.51000.07<DL2.1<DLⅡ2001.91.30.06<DL2.40.7Ⅱ2001.17.81150.14<DL2.20.3Ⅱ2001.117.4900.09<DL2.42.1Ⅱ2001.127.81200.26<DL1.81.7Ⅱ2002.10.220.0022.61.4Ⅱ2002.20.0530.24<DL2.4<DLⅡ2002.30.0470.13<DL2.80.9Ⅱ2002.40.0180.14<DL2.11.2Ⅱ2002.50.0460.22<DL2.5<DLⅡ2002.60.040.09<DL2.41.2Ⅱ2002.70.150.09<DL2.21Ⅱ2002.80.0950.17<DL2.70.7Ⅲ2002.90.2870.15<DL24.5Ⅲ2002.10.020.07<DL2.11.1Ⅱ2002.110.060.35<DL20.8Ⅲ2002.120.080.46<DL2.61.4Ⅱ2003.17.6800.040.31<DL21.8Ⅱ2003.27.5800.0750.2<DL2.62.2Ⅱ2003.37.6800.050.18<DL2.40.7Ⅱ2003.47.5800.030.12<DL2.20.5Ⅱ2003.57.7830.050.16<DL20.7Ⅱ2003.67.6950.030.07<DL1.80.31.1Ⅱ2003.77.41050.070.53<DL3.218Ⅲ2003.87.6800.080.07<DL2.40.87.4Ⅱ2003.97.61000.110.34<DL3.31.27.8Ⅱ2003.107.51300.060.18<DL2.10.67.9Ⅱ2003.111.21000.050.42<DL2.31.611Ⅱ2003.127.41050.210.91<DL2.62.111.9Ⅲ2004.17.8950.310.450.0012.22.611.9Ⅱ2004.27.51450.122.090.0013.11.311.1劣Ⅴ总磷(0.25)氨氮(1.09)2004.37.8950.050.30.0011.81.279.21Ⅱ2004.47.7900.040.180.0011.90.9Ⅱ2004.57.5750.0350.10.0012.080.4Ⅱ2004.67.5900.0950.050.0012.320.6Ⅲ2004.77.2850.0750.180.0013.20.4Ⅱ2004.87.2950.0440.050.0012.130Ⅱ2004.97.2800.0920.130.0012.880.6Ⅱ2004.17.5950.1370.140.0011.890.8Ⅱ2004.117.5800.0860.170.0011.910Ⅱ2004.127.6800.2330.1702.190.9Ⅱ2005.17.8850.0640.430.0012.110.3Ⅱ2005.27.81050.0760.430.0014.073.2Ⅲ2005.37.71100.0530.330.0012.030.2Ⅱ2005.47.6950.0380.130.0011.840.1Ⅱ2005.57.41200.0410.080.0012.130.14Ⅱ2005.67.71150.0530.110.0012.420.6Ⅱ2005.71.11150.0590.050.0012.451.6Ⅱ2005.87.41300.0660.090.0013.101.6Ⅱ2005.97.51400.0790.250.0015.001.7Ⅲ2005.107.4950.0650.160.0012.720.1Ⅱ2005.117.51000.0640.180.0012.971.8Ⅱ2005.127.8650.0700.160.0012.350.9Ⅱ1.1.2新民坝枢纽原水水质评价综合上述分析，淠河总干渠的水质整体较好（Ⅱ~Ⅲ类水占全年91.2%）。由于评价方法是采用单因子法评价，在短时期出现了个别监测项目（总磷、BOD5和氨氮）值超Ⅲ类水标准值，使得整体水质类别为超Ⅲ类水质的Ⅳ类水质。根据相关法律法规的规定，水源水质至少不得低于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水标准的要求。淠河总干渠水源水质超标因子主要是总磷、BOD5、氨氮，经水厂净水工艺处理，能够满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）的要求。所以，认为淠河总干渠水源水质可以满足饮用水源地水质的要求。原水水质满足出水水质标准指标，意味着不需要针对性处理。为保护新民坝枢纽水质，必须强化流域内污水处理设施的建设、运行和管理，严格污染物的排放。1.2出厂水水质标准分析新桥水厂出厂水水质应达《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）。该标准有如下特点：=1\*GB2⑴充分体现以人为本的原则新标准（GB5749-2006）适用于我国城市或农村的各类生活饮用水。新标准要求在居民取水点处的水质应符合本标准要求。=2\*GB2⑵确保饮用安全的原则生活饮用水应保证人群终身饮用安全，并以此为原则确定水质指标限值。根据世界卫生组织定义，所谓“终身”是以人均寿命70岁为基数，以每天每人摄入2升水计算。所谓“安全”是指终身饮用不会对人体健康产生危害。新标准中明确规定生活饮用水必须满足以下三项基本要求：=1\*GB3①保证流行病学安全，即要求生活饮用水中不得含有病原微生物,应防止介水传染病的发生和传播;=2\*GB3②水中所含化学物质和放射性物质不得对人体健康产生危害，不得产生急性或慢性中毒及潜在的远期危害（致癌、致畸、致突变）；=3\*GB3③生活饮用水必须确保感官性状良好，能被饮用者接受。=3\*GB2⑶保证可行性的原则注意结合国情，既考虑达到饮水水质目标的可行性，又考虑实现水质目标所需经济和技术投入。新标准涵盖106项水质指标，分为常规和非常规指标两类，可视地区、时间或具体情况，降低检测频率或有选择地检测。=4\*GB2⑷与国际水质标准相接轨的原则世界卫生组织2004年发布的《饮水水质准则》（第三版）中水质指标增至144项；美国2004年的饮水水质标准中涵盖水质指标102项。新标准选择的项目尽可能涵盖不同情况，一方面力求与国际标准发展趋势保持一致，另一方面结合我国现状，解决我国实际问题。=5\*GB2⑸与老标准（GB5749-85）相比，新标准增加和修订了部分指标的卫生要求：=1\*GB3①水质指标由GB5749-85的35项增至106项，增加了71项；修订了8项。其中，微生物指标由2项增至6项，修订了总大肠菌群1项；饮用水消毒剂由1项增至4项；毒理指标中无机化合物由10项增至21项，并修订了砷等4项；毒理指标中有机化合物由5项增至53项，修订了四氯化碳1项；感官性状和一般理化指标由15项增至20项，修订了浑浊度1项；放射性指标仍为2项，修订了总α放射性1项。=2\*GB3②修订了对水源水的要求对水源水的要求套用了相关标准，如：以地表水为水源应符合《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）；以地下水为水源应符合《地下水质量标准》（GB/T14848）。=3\*GB3③增加了对制水，输水材料和贮水设施的要求要求处理生活饮用水过程中采用的絮凝、助凝、消毒、氧化、吸附、pH调节、防锈、阻垢等化学处理剂不应污染生活饮用水，应符合《饮用水化学处理剂卫生安全性评价》（GB/T17218）的规定；要求用于生活饮用水的输配水设备、防护材料和水处理材料应符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》（GB/T17219）；要求二次供水设施和处理应符合《二次供水设施卫生规范》（GB17051）。=4\*GB3④将水质指标以常规指标和非常规指标分列106项指标中42项常规指标属水质监测有普遍意义的项目；64项非常规指标视地区、时间或具体情况，由省人民政府结合当地实际确定实施日期和项目，但最迟于2012年7月1日必须实施。新标准规定的106项指标均要强制执行，对饮用水水质评价时，常规和非常规指标具有同等地位。贯彻实施新的饮用水卫生标准，必将进一步推进我国饮用水安全保障工作的进程，必将在保障供水安全、保护人体健康方面发挥积极作用，我们将继续关注国际上具有先进技术水平的国家饮水标准的进展，在我国逐步开展与饮水水质监测相关的基础研究，为进一步修订标准奠定基础。1.3净水厂工艺选择1.3.1净水工艺选择原则净水工艺的选择应针对新民坝枢纽原水水质特点，以最低的基建投资和运行费用来达到合格的出水水质。需充分考虑以下因素：①原水水质的历史资料：对原水水质作长期观察，如有条件应对平水期、丰水期和枯水期、表层与深层的水质都要分析比较。②污染物的形成及其发展趋势：对产生污染的原因进行分析，寻找污染源，对潜在污染影响和今后发展趋势也应作出分析和判断。③出水水质的要求：除必须符合国家现行水质标准外，还应结合水质标准的提高趋势作出相应考虑。④相同或类似水源净水处理的实践：合肥现有水厂均以董铺水库为水源，新民坝枢纽与董铺水库水质非常接近，因此，合肥现有水厂的运行实践对新桥水厂的工艺及参数选择有着直接的借鉴作用。⑤操作人员的经验和管理水平：要使工艺过程能达到预期目标，操作管理人员的作用十分重要。同样的设备不同人员操作可能会产生不同的效果。因此在工艺选择时，应尽量选择符合当地习惯和使用要求的净水工艺。⑥场地的建设条件：处理工艺不同，占地或地基承载力也会不同，因此在工艺选择时还应结合建设场地可能提供的条件进行综合考虑。有些处理工艺对气温关系密切，在其选用时应充分注意当地气候条件。⑦今后的发展趋势：随着水质要求的提高或原水水质的变化，可能会对今后给水工艺提出新要求，因此选择工艺时，要能适应今后的发展。⑧经济条件：经济条件是工艺选择的一个十分重要因素。有些工艺虽然对提高水质有较好效果，但由于投资大或运行费用高而难以被接受。1.3.2主要净水工艺及其特点分析本方案拟采取常规水处理工艺，所谓“常规水处理”即：一方面指被处理原水在水温、浊度、含砂量及污染物含量方面均在常见范围内；另一方面指所采用的处理工艺仅限于混凝、沉淀（气浮）、过滤和消毒。因此，常规水处理工艺系对一般浊度原水采用混凝、沉淀（或气浮）、过滤、消毒的净水过程，以去除浊度、色度、细菌、病毒为主的工艺。尽管其工艺有一定的局限性，但仍是给水处理中最常用和最基本的处理方法。1.3.3主要净水构筑物特点分析根据原水水质分析，对比出水水质指标，目前，不能满足现行《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006），需加以处理的项目主要是浊度、色度、高锰酸盐指数、总氮、总磷和微生物指标。根据合肥现有水厂生产经验，原水经常规处理后基本能达到《生活饮用水卫生标准》。⑴混合混合是整个絮凝过程的重要环节，目的在于使投入水中的混凝剂能迅速而均匀地扩散于水体，使水中胶体脱稳，提高凝聚效果。目前大型水厂较多采用机械混合，中小型水厂主要以管式混合为主。机械混合是利用机械搅拌器的快速旋转，使混凝剂迅速、有效均匀地扩散于整个水池中，混合效果好。优点是混合效果不受水量变化影响，在进水流量变化过程中能获得良好的混合效果。管式静态混合器具有扩散速度快，混合效率高等特点，能在较短时间内形成对初始颗粒碰撞所需的水流结构，使絮凝剂在原水中快速均匀扩散和混合，为改善絮凝、沉淀效果创造良好条件。因其一次性投资省、安装方便，不占地、维护量少，在国内水厂中被广泛使用。缺点是混合效果随管内流量变化而变化，随水流速度减小而降低；由于要保持管内一定的水流速度，因此水头损失较大，一级静态混合器水头损失一般为0.8m左右。考虑到本工程规模较小，流量较均匀，因此推荐采用管式静态混合器。⑵絮凝絮凝在常规水处理工艺中有很重要地位，絮凝效果好坏对出水水质影响很大。实现絮凝阶段高速、高效成为水处理研究热点。水中胶体颗粒脱稳后，在絮凝设施中形成粗大密实且沉降性能良好的絮体颗粒。为使微絮体良好成长，絮凝设施要有良好的水力条件，操作合理直接影响出水水质。絮凝池主要有机械搅拌絮凝池和水力絮凝池两类。机械搅拌絮凝池絮凝效果好，但国内水厂较少使用。少数工程曾采用立式浆板搅拌絮凝池，但运行表明絮凝效果与其它高效水力絮凝池比无明显优势，且机械维护量大，增加了水厂运行管理难度。卧式浆板絮凝池虽在国外特别是欧洲较常见，但其机械设备在国内生产尚不成熟，采用较少。个别项目虽用了，但设备基本依赖进口。常见问题是搅拌轴穿池壁处易渗水，池子较宽时，轴过长，对轴的要求高。结合工程情况，拟采用高效水力絮凝池。水力絮凝池主要有孔室絮凝池、回转隔板絮凝池、网格栅条絮凝池以及折板絮凝池，并在国内大中型水厂中普遍使用。据调查，絮凝效果最佳的为折板絮凝池。孔室絮凝池絮凝效果较差，但因其采用斗式排泥，排泥效果相对较好。回转式隔板絮凝池介于两者之间。对常年浊度较高，含沙量较大的原水，回转式隔板絮凝池易积泥。而对易处理的原水，折板絮凝池和网格絮凝池有较好的适应性。处理新民坝枢纽，应优先考虑絮凝效果，因此拟选用竖向折板絮凝池，穿孔管排泥，其絮凝、排泥效果均优于回转式隔板絮凝池。⑶沉淀沉淀目的是去除水中悬浮物，使出水达到待滤水水质要求。国内目前应用较多的主要有斜管沉淀池和平流沉淀池。沉淀池池型选择与原水水质和处理规模密切相关。平流沉淀池是全国大、中型水厂最推荐的池型，优点是结构简单，池深较浅，沉淀效果稳定，对原水水量、水质变化适应性强、矾耗低、操作管理方便，缺点是占地面积大。斜管沉淀池，是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行切斜管的沉淀池。特点是沉淀效率高、池子容积小和占地面积少。斜管沉淀池因沉淀时间短，故在运转中遇水量、水质变化时，需注意和管理。新桥水厂在建设用地得到保证的前提下，推荐采用平流沉淀池。⑷过滤给水处理中的过滤指通过过滤介质表面或滤层截留水体中悬浮固体和其他杂质的过程。对于大多数地面水而言，过滤是消毒工艺前的关键性处理手段，对保证出水水质具有重要作用。常规水处理过程中，过滤是以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水得到澄清。普通过滤池有成熟经验，运行可靠；砂滤料易得，价格便宜；用大阻力配水系统；单池面积较大；池深较浅；可采用降速过滤，水质较好，适用于大、中、小型水厂。缺点是阀门多，须有全套冲洗设备。气水反冲洗均粒滤料滤池是以法国得利满公司“V”型滤池为基础，结合我国实际发展的一种新型滤池。主要特点：恒水位等速过滤；用均粒石英砂滤料，滤速较高，过滤周期长，出水效果好；V型进水槽和排水槽沿池长方向布置，单池面积较大时，有利布水均匀；冲洗效果较好，可适用于大、中型水厂。缺点是配套设备多，土建较复杂，池深比普通快滤池深。考虑原水水质较好，本工程推荐采用普通快滤池小阻力配水系统。1.4排泥水处理1.4.1排泥水处理的必要性净水厂排泥水（沉淀池排泥水以及滤池的反冲洗水）约占城市用水量的2%～4%。虽然排泥水中无机成分占绝大多数，但其悬浮物浓度很高，如直接排放，是对水资源的浪费。给水污泥中存在的污染物，如有机物、重金属离子、砷、氟、硝酸根和放射性物质等，也会对周边环境产生影响。排泥水如不经处理直接排入方兴大道污水管网，可能会引起管道淤积，加大污水处理厂负担。排泥水若能处理后回收利用，可在一定程度上缓解水资源短缺的矛盾，节省能耗。由于原水浊度较低，排泥水回收利用可在一定程度上改善絮凝条件，节省矾耗。综上所述，为节约水资源，新桥水厂实施排泥水减量化、无害化和资源化处理势在必行。1.4.2排泥水处理工艺选择水厂排泥水处理工艺及系统组成各有不同，但区别在于将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水两类排泥水合并处理还是分别处理两种选择。工艺流程如下图8-1、8-2。图8-1合并处理工艺流程示意图图8-2分别处理工艺流程示意图水厂沉淀池排泥水悬浮杂质含固率一般为0.2%～1.0%，高出滤池冲洗废水含固率20～30倍，滤池反冲洗废水量很大，因此，将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水按图8-1所示合并处理工艺一起进入调节池，沉淀池排泥水却被滤池冲洗废水极度稀释，不利于污泥脱水，使污泥处理工程总投资增大。因此推荐采用沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水分别处理工艺。沉淀处理后的滤池反冲洗水上清液作原水利用；沉淀污泥排至污泥塘。1.5净水工艺参数的确定净水工艺和构筑物选型确定后，工艺参数的取值至关重要，不仅影响出水水质，而且决定了工程投资大小和运行成本的高低，因此须十分慎重。新桥水厂出水水质执行《生活饮用水卫生标准》，浊度应≤1NTU。据合肥水厂运行经验，须严格控制常规处理工序的出水浊度，一般要求沉淀池出水浊度≤4NTU，滤池出水浊度≤1NTU。因此须合理选择构筑物设计参数。⑴混凝、接触时间按以往设计运行经验，混凝池反应时间12min。⑵沉淀时间沉淀时间采用1.5小时，水平流速12mm/秒。⑶滤池滤速国内众多城市水厂中，各种滤池的设计滤速一般都不超过8m/h。为了使常规处理滤后水浊度在1NTU以下，必须降低滤速。根据上述分析，为确保出厂水浊度达到招标文件要求，结合我院经验，建议本工程设计滤速为8m/h。1.6净水药剂选择和投加量1.6.1净水药剂选择⑴混凝剂的选择选择混凝剂应遵循的基本原则：原水经混凝剂处理和净化后，其水质应良好。首先，所选混凝剂必须符合卫生质量要求，不会造成二次污染。其次，混凝剂的混凝处理性能要好，具体表现为：①水解生成的化学沉淀物水合作用弱，生成的矾花密实、沉降快、受水温变化影响小，处理