濟(jì)南鵲華水廠深度處理改造工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行分析-

1、 22給水排水V o l .38N o .42012濟(jì)南鵲華水廠深度處理改造工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行分析李浩1,2賈瑞寶3劉衍波2(1山東建筑大學(xué),濟(jì)南250101;2濟(jì)南泉城水務(wù)有限公司,濟(jì)南250118;3濟(jì)南市供排水監(jiān)測(cè)中心,濟(jì)南250001摘要濟(jì)南鵲華水廠以引黃調(diào)蓄水庫(kù)為水源,原水存在低濁高藻高臭味等問(wèn)題,水廠原有工藝難以有效處理。為適應(yīng)國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(G B 57492006要求,水廠將“混凝沉淀過(guò)濾液氯消毒”工藝改造為“中置式高密度沉淀臭氧催化氧化上向流生物活性炭吸附V 型砂濾液氯消毒”工藝,改造后的凈水工藝對(duì)有機(jī)物、臭味等特征污染物去除效果明顯,出廠水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。關(guān)鍵詞凈水廠深度

2、處理臭氧催化氧化上向流生物活性炭吸附工藝設(shè)計(jì)運(yùn)行效果C a s e a n a l y s i s o f a d v a n c e d t r e a t m e n t p r o j e c t d e s i gn a n d o pe r a t i o n of J i n a n Q u e h u a W a t e r T r e a t m e n t P l a n t L i H a o 1,2,J i a R u i b a o 3,L i u Y a n b o 2(1.S h a n d o n g J i a n z h u U n i v e r s i t

3、 y ,J i n a n 250101,C h i n a ;2.J i n a n Q u a n c h e n g W a t e r A f fa i r s C o .,L t d .,J i n a n 250118,C h i n a ;3.J i n a n W a t e r a n d W a s t e w a t e r M o n i t o r i n g C e n t e r ,J i n a n 250001,C h i n a A b s t r a c t :T h e Y e l l o w R i v e r r e s e r v o i r i

4、s u s e d a s w a t e r s o u r c e o f J i n a n Q u e h u a W a t e r T r e a t -m e n t P l a n t .T h e r a w w a t e r i s c h a r a c t e r i z e d b y l o w t u r b i d i t y ,h i g h a l g a e c o n c e n t r a t i o n ,a n d h i g h o d o r ,w h i c h i s d i f f i c u l t t o r e m o v e b

5、 y e x i s t i n g p r o c e s s .I n o r d e r t o m e e t t h e S t a n d a r d s o f d r i n k i n g w a t e r q u a l i t y (G B 57492006,t h e p r o c e s s o f “c o a g u l a t i o n -s e d i m e n t a t i o n -f i l t r a t i o n -l i qu i d c h l o -r i n e d i s i n f e c t i o n ”w a s r e

6、 c o n s t r u c t e d i n t o “m i d d l e h i g h c o n c e n t r a t i o n s e d i m e n t a t i o n -o z o n e c a t a l y t i c o x i d i z a t i o n -u p w a r d f l o w b i o l o g i c a l a c t i v a t e d c a r b o n a d s o r p t i o n -V t y p e s a n d f i l t e r -l i qu i d c h l o r i

7、 n e d i s -i n f e c t i o n ”p r o c e s s .T h e n e w p r o c e s s c o u l d r e m o v e t h e c h a r a c t e r i z e d p o l l u t a n t s e f f e c t i v e l y ,s u c h a s o r g a n i c m a t t e r a n d o d o r ,a n d t h e e f f l u e n t w a t e r q u a l i t y c o u ld me e t t h e s t

8、a n d a r d s s t a b l y .K e y w o r d s :W a t e r t r e a t m e n t p l a n t ;A d v a n c e d t r e a t m e n t ;O z o n e c a t a l y t i c o x i d i z a t i o n ;U p w a r df l o w b i o l og i c a l a c t i v a t e d c a r b o n a d s o r p t i o n ;P r o c e s s d e s i g n ;O p e r a t i o

9、 n p e r f o r m a n c e 1鵲華水廠原工藝及存在的問(wèn)題濟(jì)南鵲華水廠始建于1984年,總設(shè)計(jì)規(guī)模40萬(wàn)m 3/d,原設(shè)計(jì)針對(duì)黃河水含砂量較大、濁度較高的特點(diǎn),采用常規(guī)處理組合工藝,原水經(jīng)預(yù)處理水廠簡(jiǎn)單預(yù)沉后送鵲華水廠處理。鵲華水廠原凈水工藝見(jiàn)圖1。鵲華水廠建成后供水量受制于黃河斷流,為“節(jié)水保泉”,濟(jì)南市政府在黃河北岸滯洪區(qū)興建了庫(kù)容4600萬(wàn)m 3的鵲山水庫(kù),大大提升了鵲華水廠供水圖1鵲華水廠原凈水工藝流程保障能力。但與此同時(shí),黃河水經(jīng)鵲山水庫(kù)沉砂池沉淀及水庫(kù)調(diào)蓄后,原水特性有所改變,高濁度特性已變?yōu)榈蜐崽匦?再加上黃河水污染日趨嚴(yán)重,原水中氮磷物質(zhì)、有機(jī)物含量高,水庫(kù)

10、中藻類季節(jié)性暴發(fā),使鵲華水廠處理難度加大,沉淀池去濁效果差, 給水排水V o l .38N o .4201223圖2鵲華水廠改造工藝流程濾池負(fù)擔(dān)加重,過(guò)濾周期縮短,濾料含泥率較高,原有水處理工藝已很難適應(yīng)出廠水水質(zhì)要求。2改造工藝設(shè)計(jì)2.1改造工藝流程根據(jù)鵲華水廠存在的處理工藝問(wèn)題及原水水質(zhì)特點(diǎn),經(jīng)中試研究,確定采用“臭氧生物活性炭深度處理技術(shù)”作為鵲華水廠深度處理工藝改造的核心技術(shù),即將“混凝沉淀過(guò)濾液氯消毒”工藝改造為“中置式高密度沉淀池臭氧催化氧化接觸池上向流生物活性炭池V 型砂濾池液氯消毒”工藝。工程項(xiàng)目選擇對(duì)水廠1986年建成的一期工藝流程進(jìn)行改造,暫保留相對(duì)較新的1994年建成的二

11、期工程。改造規(guī)模為20萬(wàn)m 3/d,工程投資為1.34億元。改造工藝流程見(jiàn)圖2。2.2中置式高密度沉淀池新建中置式高密度沉淀池1座,規(guī)模20萬(wàn)m 3/d,分獨(dú)立4格,雙排布置,2格之間為污泥回流泵房。整個(gè)池體按功能可分為混合區(qū)、機(jī)械絮凝區(qū)、自然絮凝區(qū)、污泥濃縮區(qū)、斜管分離區(qū)5部分?；亓魑勰?、礬液及預(yù)氧化藥劑等加注后與原水一起進(jìn)入混合室進(jìn)行機(jī)械混合。機(jī)械混合室設(shè)在池體中央,有效混合時(shí)間30s 。向絮凝區(qū)中加入P AM 助凝劑,幫助沉淀或進(jìn)一步去除水體中有機(jī)物。絮凝區(qū)采用機(jī)械回流式提升攪拌絮凝方式,使原水與數(shù)倍回流水混合,絮凝提升,由導(dǎo)流墻導(dǎo)入兩側(cè)沉淀區(qū)。沉淀區(qū)下部為機(jī)械濃縮絮凝,利用周邊傳動(dòng)式旋

12、轉(zhuǎn)刮泥機(jī)均勻濃縮,一部分污泥經(jīng)污泥循環(huán)泵反復(fù)投加到絮凝區(qū),其余部分則通過(guò)排污泵直接排入污泥平衡池中進(jìn)行污泥脫水處理。沉淀區(qū)上層為斜管區(qū),高濃度泥水經(jīng)斜管快速沉淀后,清水經(jīng)上部的指形槽出水,通過(guò)連接管道接入臭氧接觸池。清水區(qū)上升流速4.3m m /s 。2.3臭氧接觸池臭氧接觸池1座,規(guī)模20萬(wàn)m 3/d ,分獨(dú)立2格。臭氧設(shè)計(jì)最大投加量為3m g/L ,平均1.5m g/L 。接觸池分三段,采用密閉對(duì)流接觸方式,在接觸池下部采用微孔曝氣,臭氧向上流,水向下流,以使其反應(yīng)充分。臭氧接觸池設(shè)計(jì)停留時(shí)間約15m i n,容積約2200m 3,有效水深約6.6m 。在接觸池上設(shè)臭氧尾氣處理裝置,以防止

13、臭氧尾氣散逸到大氣中產(chǎn)生二次污染。臭氧接觸池后設(shè)跌水約0.50m ,減少水中余臭氧量,出水采用渠道方式。引黃水庫(kù)水溴離子含量為0.080.15m g /L ,采用臭氧氧化時(shí)有形成溴酸鹽類致癌物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。因此工程改造時(shí)在臭氧接觸池進(jìn)水口處設(shè)置過(guò)氧化氫加注點(diǎn),構(gòu)成臭氧催化氧化工藝以控制溴酸鹽的產(chǎn)生,過(guò)氧化氫投加量按過(guò)氧化氫/臭氧摩爾比0.5設(shè)計(jì)。2.4上向流活性炭池上向流活性炭池2座,設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬(wàn)m 3/d,每座分為12格,雙排布置,設(shè)中間管廊?；钚蕴砍貑胃裼行娣e60.48m 2,設(shè)計(jì)空床濾速12m /h ,活性炭層厚3.0m ,接觸時(shí)間15m i n ;活性炭池采用氣沖方式,強(qiáng)度為15L

14、/(m2·s ?；钚蕴砍爻鏊ㄟ^(guò)500m m×500m m 集水槽匯集后流入出水渠,通過(guò)出水堰后進(jìn)入出水總渠,渠道寬度為1.6m 。濾池兩側(cè)出水通過(guò)DN 900管道匯入DN 1200出水總管。選用的顆?；钚蕴苛綖?0×50目,不均勻系數(shù)1.4,水浸濕顆粒密度1.4g /c m 3。支承層:D =2.016.0m m ,厚度0.45m 。2.5臭氧發(fā)生器間及附屬設(shè)備臭氧發(fā)生器間與低配中心合建,對(duì)應(yīng)規(guī)模為20萬(wàn)m 3/d ,臭氧發(fā)生器采用2臺(tái),單臺(tái)最大能力達(dá)13k g/h ,配套臭氧曝氣盤(pán)、管路系統(tǒng)、空壓機(jī)、干燥器、臭氧尾氣破壞器、冷卻水系統(tǒng)等。液氧站設(shè)置1只液氧罐

15、,容積20m3。 24給水排水V o l .38N o .420122.6V 型濾池為保障和提高鵲華水廠出水水質(zhì),減少反沖洗用水,節(jié)能降耗,將雙閥濾池拆除,新建V 型濾池。V 型濾池進(jìn)水由2條進(jìn)水總渠引入,每條渠道兩端各設(shè)混合池1座,平面尺寸2.7m×2.7m ,有效混合時(shí)間約20s ,在此投加混凝劑以助濾。濾池采用12格,分雙排布置,單格濾池面積為91.26m 2,濾速為8.0m /h ,濾料采用石英砂,濾層厚1.2m ,有效粒徑0.85m m ,不均勻系數(shù)1.4,下設(shè)0.10m 承托層。濾池反沖洗采用氣水反沖洗加表面掃洗,長(zhǎng)柄濾頭布水布?xì)夥绞?。設(shè)計(jì)參數(shù):氣沖強(qiáng)度為15.3L /(

16、m 2·s,水沖強(qiáng)度分別為2.5L /(m 2·s 和4.7L /(m2·s ,表面掃洗強(qiáng)度為2.22L /(m2·s 。2.7預(yù)氧化劑投加間預(yù)氧化劑擬采用高錳酸鹽,同時(shí)考慮預(yù)留投加粉末活性炭,兩種藥劑投加間合建,土建按40萬(wàn)m 3/d 規(guī)模一次完成。近期按20萬(wàn)m 3/d 規(guī)模配置高錳酸鹽投加設(shè)備,并預(yù)留機(jī)位。高錳酸鹽作為預(yù)氧化劑,投加量為1.0m g /L ,應(yīng)急最大投加量為5.0m g /L ,濕投質(zhì)量分?jǐn)?shù)取4%,設(shè)2個(gè)投加點(diǎn),分別設(shè)在兩根DN 1200原水進(jìn)水管上。3運(yùn)行效果評(píng)估鵲華水廠通水運(yùn)行半年多來(lái),新舊工藝對(duì)U V 254和C2011年10

17、月期間,鵲華水廠對(duì)活性炭池進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行了一個(gè)月的跟蹤檢測(cè),其中3#活性炭池在10月14日和10月31日進(jìn)行反沖洗,考察活性炭池在運(yùn)行周期內(nèi)對(duì)有機(jī)物去除率的變化,結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4。表1新舊工藝對(duì)U V 254去除情況對(duì)比日期原水U V 254/c m -1新工藝U V 254/c m -1舊工藝U V 254/c m -1高密度沉淀池出水炭池出水V 型濾池出水斜管沉淀池出水濾池出水201109060.0630.0580.0080.0060.0620.0312*0.0630.0670.0130.0040.0450.0412*0.0750.0550.0040.0010.0610.032201110

18、250.0680.0540.0110.0020.0560.018201111010.0450.0280.0070.0020.0340.006201111150.0550.0420.0070.0080.0540.016201112060.0580.0630.0200.0120.0350.0352*0.0420.0520.0210.0090.0460.0312*0.0520.0590.0280.0190.0570.0432*0.0410.0490.0200.0100.0450.034表2新舊工藝對(duì)C O D M n 去除情況對(duì)比日期原水C OD M n /m g/L 新工藝C O D M n /m

19、 g/L 舊工藝C O D M n /m g /L 高密度沉淀池出水炭池出水V 型濾池出水斜管沉淀池出水濾池出水201109063.563.221.071.153.091.90201109272.101.621.210.811.861.21201110182.322.160.800.682.041.28201110252.101.921.120.842.321.56201111012.001.740.480.791.901.74201111152.022.061.200.822.141.48201112061.771.770.990.671.771.54201112272.101.861.21

20、1.131.701.53201201101.331.170.780.541.410.86201201311.772.061.181.221.981.56圖33#活性炭池進(jìn)出水U V 254從圖3和圖4可見(jiàn),活性炭池在反沖洗之后最初3天對(duì)有機(jī)物的去除明顯提升,隨著運(yùn)行周期的 給水排水V o l .38N o .4201225圖43#活性炭池進(jìn)出水C O D M n延長(zhǎng),去除率逐漸下降。尤以U V 254的去除率變化明顯,最高可達(dá)到89.47%,最低僅為7.14%,平均值為55.48%。從C O D M n 的檢測(cè)結(jié)果看,在運(yùn)行周期內(nèi),活性炭池對(duì)C O D M n 的去除效果較U V 254去除情

21、況平穩(wěn),去除率最高為52.51%,最低為20.51%,平均為34.54%。3.2濁度的去除新工藝試運(yùn)行一個(gè)月后水質(zhì)逐漸平穩(wěn),新舊工藝對(duì)濁度的去除情況見(jiàn)表3。新工藝較舊工藝濾池出水濁度平均去除率由86.38%提升至94.81%。高密度沉淀池經(jīng)調(diào)試運(yùn)行后出水優(yōu)于舊工藝斜管沉淀池,在啟用活性炭池,并增加混凝劑助濾工藝之后,微絮凝效果較為明顯,新工藝濾池出水逐步接近0.10N T U 。表3新舊工藝對(duì)濁度的去除情況對(duì)比日期原水濁度/N T U新工藝濁度/N T U 舊工藝濁度/N T U 高密度沉淀池出水V 型濾池出水斜管沉淀池出水濾池出水201109054.492.870.253.390.65201109274.703.060.194.790.63201110178.7