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[摘要]：针对水源水质恶化，给水处理的常规工艺难以实现既对水厂水质的有效保证和控制，结合净水厂水源的特点和变化以及工艺运行过程中存在的问题，提出净水厂工艺改造和扩建工程工艺设计的方案并就其技术、经济的可行性进行了分析和讨论。
[关键词]：净水厂 常规工艺 设计 改造 可靠性
中图分类号：TQ085+.411 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）20- 0009 -01
1、 引言
净水厂常规处理工艺一般指混凝、沉淀、过滤、消毒四大工艺过程的组合。在原水水质状况良好的情况下，能有效去除水体中的悬浮颗粒、胶体、色度以及灭活细菌。针对藻类和有机污染的去除和原有常规处理工艺的改造，我们对孚日净水厂常规工艺的运行情况进行了分析和研究，提出除藻工艺改造的思路，并希望为采用类似水源和工艺的各类水厂在工艺改造和工程扩建方面的尝试提供有益的参考。
孚日净水厂位于高密市城区以北，一期工程于年底建成，并于年初投入运行。设计规模40000m3/d，主要满足企业生产用水和部分生活饮用水。水源富营养化加剧，常规处理工艺无法适应各种水质指标的变化和影响，尤其是对藻类和有机物、NH3-N等杂质，常规工艺不仅无法去除，而且受其影响，工艺运行质量严重下降。另外，城市、工业用户的增多和农村“村村通”用水的要求，用水量逐渐增大，已建工程的设计规模不能满足用水要求，需要增加新的供水能力。因此，结合工艺运行状况和原水水质的现状，有必要对净水厂工艺的优化、改造进行一定的分析和论证，并应用于扩建工程的工艺设计。
2、 原水水质的特点及变化
本工程的水源引自高密市城北水库，其上游水源为潍坊市峡山水库。潍坊市峡山水库总库容14.05×108m3，兴利库容5.03×108m3，为山东省第一大水库，是潍坊市区及周边7个县市区工农业用水和居民生活用水的主要水源地，平均年供水量达2.13×108m3。但由于水域大，污染的点源、面源多，防护困难，降雨和污染物的排放使水体积聚了大量的氮、磷等营养成分，具有高藻、高有机物、低浊度等一般水库的特征。尽管自1999年以来，依据地面水环境质量标准（GB/3838-88）的检测，峡山水库的水质一直保持在III类水以上。但峡山水库浮游植物生物量达8.48mg/L，浮游生物量达4.44mg/L，属营养型水质，化学需氧量、高锰酸盐指数两项指标一直偏高。特别是夏季高温季节，水体富营养化严重，藻类迅速大量繁殖，易造成水体水质的突然恶化。
高密市城北水库于1993年建成，库容500×104m3，是利用济青高速公路取土场地修建而成的平原水库。水源主要来自峡山水库、山东“引黄济青”工程和高密王吴水库，但以峡山水库为主，每年调水4～5次。峡山水库至城北水库为明渠输水，沿途有一定污水进入，进一步加剧了水体的污染，造成水质的恶化和不稳定。。
原水水质概况：浊度3～20NTU，色度5～15°，PH值8～8.5，硬度150～250 mg/L，氯化物80～140mg/L，硫酸盐60～90mg/L，溶解性总固体400～500mg/L，电导率500～1000 us/cm，CODMn4～5mg/L，CODCr15～30 mg/L 。
3、 净水厂常规工艺运行中存在的问题
低温低浊条件下混凝效果较差。常規工艺在常温条件下去除浊度的效果良好，但在低温条件下，由于原水浊度低，水中富含藻类与有机物，在投注絮凝剂后，絮凝池中无法形成颗粒（块）状絮凝休，尝试采用PAC、聚合铝铁等多种絮凝剂、改变加注点、对絮凝池进行改造等措施，效果均不明显。混凝搅拌试验结果与实际运行情况差别很大，絮凝体在沉淀池中才开始逐渐形成，在沉淀池的末端还可以看到大量絮体。在温度很低时有时甚至出现加药后沉淀池出水浊度高于源水浊度的情况。滤前水质不好，也影响了滤池的运行状态。2007年6、7月份，因原水遭受污染，浊度与色度均比平时高出1倍，公司尝试应用了PAM作为助凝剂，混凝效果非常明显，沉淀池出水浊度与色度也很低。沉淀池末端跑矾花。由于施工误差，穿孔集水槽孔眼不平和絮体质量较差等原因，沉淀池末端经常出现跑矾花的现象。
沉淀池的露天放置带来的影响。高密地处胶东半岛平原地区，海洋性季风气候明显，由于沉淀池露天放置，风力强时会对沉淀池内水流造成强烈的扰动，进而影响沉淀池的沉淀效果，影响沉淀池的出水水质。
沉淀池积泥与冲洗问题。在穿孔墙前面的过渡区内有积泥现象，但因没有排泥措施，积泥必须用水泵定期抽出，增加了工作强度。在沉淀池的起始端和末端，因为行程与结构的原因，吸泥机无法吸及，造成局部积泥较多，有时依赖人工排除，给运行管理带来些许不便。在清洗沉淀池时，由于放空管较少，池底坡度有限，加上池体较长，给清洗工作带来很大不便，同时因为池顶没有冲洗水管，只能从池外消防栓处取水，增加了劳动强度。
常规工艺应对微污染源水的局限性越来越明显。随着原水污染的日益加重，常规处理工艺无法适应各种水质指标的变化和影响，尤其是对藻类和有机物、NH3-N等杂质，常规工艺不仅无法去除，而且受其影响，工艺运行质量严重下降。
4、 净水厂改造及扩建工程工艺设计
从水源水质的特点和变化以及工程工艺运行的情况来看，给水处理的常规工艺难以实现对水厂出水水质的有效保证和控制。因此，有必要对净水厂的工艺进行改造，并应用到扩建工程工艺设计中。
目前，针对藻类和有机物的处理方法有气浮、生物处理、投加化学药剂、活性炭吸附等。生物处理主要针对富营养化较严重的水体，采用生物接触氧化等工艺可同时去除藻类、有机物、氨氮、臭味等污染物。化学药剂法是在水源地或进厂原水中投加藻类生长抑制剂或致灭剂（如硫酸铜、氯、二氧化氯等），该法会在处理水中产生一定的有害副产物。而对于低浊高藻高污染水，多利用溶气气浮法（DAF）和活性炭吸附法。
结合常规水处理工艺和安全除藻技术，可以提高水质，确保饮水安全，社会效益显著，但相应地必然会增加制水成本。根据“山东省城市供水藻类污染特征及水厂除藻工艺研究与工程示范”课题组的研究成果，二氧化氯、高锰酸钾、微生物絮凝剂、气浮、活性炭吸附、粉末活性炭、臭氧—活性炭等单元工艺的特点和投资、运行成本可以看出：
从经济、实用和可操作性等方面综合考虑，水厂改造的优先选择方案应为强化常规工艺，如用高锰酸钾预氧化取代传统的预氯化，加注微生物絮凝剂等。这些强化工艺无需基建和设备投资，需增加的运行成本为药剂费用，尤其是高锰酸钾强化工艺，需增加的运行费用与预氯化相差不多，因此该技术具有很强的应用潜力。但运行的稳定性及控制等方面尚待进一步研究。
如果原水藻类周期性爆发，可选择二氧化氯强化处理工艺；如果原水藻类、有机污染较严重，可以考虑气浮预处理技术；如果原水藻类和有机污染严重，则考虑活性炭床浮滤池工艺或气浮—常规—臭氧—活性炭工艺。
5、 结语
上游水库的富营养化现象日益严重和沿途污染物的大量进入进一步加剧了高密城北水库水体的污染，造成其水质的恶化和不稳定。
常规工艺在常温条件下去除浊度的效果良好，但在低温低浊条件下，去除率较低，浊度超标的几率较高。
常规工艺对微污染源水的处理效果不明显，尤其是对藻类和有机物、NH3-N等杂质，常规工艺不仅无法去除，而且受其影响，工艺运行质量严重下降。
结合已建工程工艺运行的情况，净水厂工艺改造和扩建工程工艺设计按照常规加气浮的工艺组合符合孚日净水厂工程的实际情况，对于保证水厂对藻类和有机污染的有效控制，确保饮水安全意义重大。
参考文献：
（1）贾瑞宝，周善东.城市供水藻类污染控制研究（M）.济南：山东大学出版社，2006
（2）刘文飞，张玉先.水处理常规工艺对原水水质变化的适应性（J）.净水技术，2005，24（5）：52-56
[关键词]：净水厂 常规工艺 设计 改造 可靠性
中图分类号：TQ085+.411 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）20- 0009 -01
1、 引言
净水厂常规处理工艺一般指混凝、沉淀、过滤、消毒四大工艺过程的组合。在原水水质状况良好的情况下，能有效去除水体中的悬浮颗粒、胶体、色度以及灭活细菌。针对藻类和有机污染的去除和原有常规处理工艺的改造，我们对孚日净水厂常规工艺的运行情况进行了分析和研究，提出除藻工艺改造的思路，并希望为采用类似水源和工艺的各类水厂在工艺改造和工程扩建方面的尝试提供有益的参考。
孚日净水厂位于高密市城区以北，一期工程于年底建成，并于年初投入运行。设计规模40000m3/d，主要满足企业生产用水和部分生活饮用水。水源富营养化加剧，常规处理工艺无法适应各种水质指标的变化和影响，尤其是对藻类和有机物、NH3-N等杂质，常规工艺不仅无法去除，而且受其影响，工艺运行质量严重下降。另外，城市、工业用户的增多和农村“村村通”用水的要求，用水量逐渐增大，已建工程的设计规模不能满足用水要求，需要增加新的供水能力。因此，结合工艺运行状况和原水水质的现状，有必要对净水厂工艺的优化、改造进行一定的分析和论证，并应用于扩建工程的工艺设计。
2、 原水水质的特点及变化
本工程的水源引自高密市城北水库，其上游水源为潍坊市峡山水库。潍坊市峡山水库总库容14.05×108m3，兴利库容5.03×108m3，为山东省第一大水库，是潍坊市区及周边7个县市区工农业用水和居民生活用水的主要水源地，平均年供水量达2.13×108m3。但由于水域大，污染的点源、面源多，防护困难，降雨和污染物的排放使水体积聚了大量的氮、磷等营养成分，具有高藻、高有机物、低浊度等一般水库的特征。尽管自1999年以来，依据地面水环境质量标准（GB/3838-88）的检测，峡山水库的水质一直保持在III类水以上。但峡山水库浮游植物生物量达8.48mg/L，浮游生物量达4.44mg/L，属营养型水质，化学需氧量、高锰酸盐指数两项指标一直偏高。特别是夏季高温季节，水体富营养化严重，藻类迅速大量繁殖，易造成水体水质的突然恶化。
高密市城北水库于1993年建成，库容500×104m3，是利用济青高速公路取土场地修建而成的平原水库。水源主要来自峡山水库、山东“引黄济青”工程和高密王吴水库，但以峡山水库为主，每年调水4～5次。峡山水库至城北水库为明渠输水，沿途有一定污水进入，进一步加剧了水体的污染，造成水质的恶化和不稳定。。
原水水质概况：浊度3～20NTU，色度5～15°，PH值8～8.5，硬度150～250 mg/L，氯化物80～140mg/L，硫酸盐60～90mg/L，溶解性总固体400～500mg/L，电导率500～1000 us/cm，CODMn4～5mg/L，CODCr15～30 mg/L 。
3、 净水厂常规工艺运行中存在的问题
低温低浊条件下混凝效果较差。常規工艺在常温条件下去除浊度的效果良好，但在低温条件下，由于原水浊度低，水中富含藻类与有机物，在投注絮凝剂后，絮凝池中无法形成颗粒（块）状絮凝休，尝试采用PAC、聚合铝铁等多种絮凝剂、改变加注点、对絮凝池进行改造等措施，效果均不明显。混凝搅拌试验结果与实际运行情况差别很大，絮凝体在沉淀池中才开始逐渐形成，在沉淀池的末端还可以看到大量絮体。在温度很低时有时甚至出现加药后沉淀池出水浊度高于源水浊度的情况。滤前水质不好，也影响了滤池的运行状态。2007年6、7月份，因原水遭受污染，浊度与色度均比平时高出1倍，公司尝试应用了PAM作为助凝剂，混凝效果非常明显，沉淀池出水浊度与色度也很低。沉淀池末端跑矾花。由于施工误差，穿孔集水槽孔眼不平和絮体质量较差等原因，沉淀池末端经常出现跑矾花的现象。
沉淀池的露天放置带来的影响。高密地处胶东半岛平原地区，海洋性季风气候明显，由于沉淀池露天放置，风力强时会对沉淀池内水流造成强烈的扰动，进而影响沉淀池的沉淀效果，影响沉淀池的出水水质。
沉淀池积泥与冲洗问题。在穿孔墙前面的过渡区内有积泥现象，但因没有排泥措施，积泥必须用水泵定期抽出，增加了工作强度。在沉淀池的起始端和末端，因为行程与结构的原因，吸泥机无法吸及，造成局部积泥较多，有时依赖人工排除，给运行管理带来些许不便。在清洗沉淀池时，由于放空管较少，池底坡度有限，加上池体较长，给清洗工作带来很大不便，同时因为池顶没有冲洗水管，只能从池外消防栓处取水，增加了劳动强度。
常规工艺应对微污染源水的局限性越来越明显。随着原水污染的日益加重，常规处理工艺无法适应各种水质指标的变化和影响，尤其是对藻类和有机物、NH3-N等杂质，常规工艺不仅无法去除，而且受其影响，工艺运行质量严重下降。
4、 净水厂改造及扩建工程工艺设计
从水源水质的特点和变化以及工程工艺运行的情况来看，给水处理的常规工艺难以实现对水厂出水水质的有效保证和控制。因此，有必要对净水厂的工艺进行改造，并应用到扩建工程工艺设计中。
目前，针对藻类和有机物的处理方法有气浮、生物处理、投加化学药剂、活性炭吸附等。生物处理主要针对富营养化较严重的水体，采用生物接触氧化等工艺可同时去除藻类、有机物、氨氮、臭味等污染物。化学药剂法是在水源地或进厂原水中投加藻类生长抑制剂或致灭剂（如硫酸铜、氯、二氧化氯等），该法会在处理水中产生一定的有害副产物。而对于低浊高藻高污染水，多利用溶气气浮法（DAF）和活性炭吸附法。
结合常规水处理工艺和安全除藻技术，可以提高水质，确保饮水安全，社会效益显著，但相应地必然会增加制水成本。根据“山东省城市供水藻类污染特征及水厂除藻工艺研究与工程示范”课题组的研究成果，二氧化氯、高锰酸钾、微生物絮凝剂、气浮、活性炭吸附、粉末活性炭、臭氧—活性炭等单元工艺的特点和投资、运行成本可以看出：
从经济、实用和可操作性等方面综合考虑，水厂改造的优先选择方案应为强化常规工艺，如用高锰酸钾预氧化取代传统的预氯化，加注微生物絮凝剂等。这些强化工艺无需基建和设备投资，需增加的运行成本为药剂费用，尤其是高锰酸钾强化工艺，需增加的运行费用与预氯化相差不多，因此该技术具有很强的应用潜力。但运行的稳定性及控制等方面尚待进一步研究。
如果原水藻类周期性爆发，可选择二氧化氯强化处理工艺；如果原水藻类、有机污染较严重，可以考虑气浮预处理技术；如果原水藻类和有机污染严重，则考虑活性炭床浮滤池工艺或气浮—常规—臭氧—活性炭工艺。
5、 结语
上游水库的富营养化现象日益严重和沿途污染物的大量进入进一步加剧了高密城北水库水体的污染，造成其水质的恶化和不稳定。
常规工艺在常温条件下去除浊度的效果良好，但在低温低浊条件下，去除率较低，浊度超标的几率较高。
常规工艺对微污染源水的处理效果不明显，尤其是对藻类和有机物、NH3-N等杂质，常规工艺不仅无法去除，而且受其影响，工艺运行质量严重下降。
结合已建工程工艺运行的情况，净水厂工艺改造和扩建工程工艺设计按照常规加气浮的工艺组合符合孚日净水厂工程的实际情况，对于保证水厂对藻类和有机污染的有效控制，确保饮水安全意义重大。
参考文献：
（1）贾瑞宝，周善东.城市供水藻类污染控制研究（M）.济南：山东大学出版社，2006
（2）刘文飞，张玉先.水处理常规工艺对原水水质变化的适应性（J）.净水技术，2005，24（5）：52-56