徐康杰
莱州宏泰供水工程有限公司 261400
摘 要：本文以某水厂原水处理、深度处理工艺的选择以及深度处理构筑物的水进行基础分析，针对于原水污染程度较高、常规处理水体耗氧量超标等问题开展工艺讨论，以工艺的对比和设计来实现水厂出水水质的优化和节能降耗，进而在取消长期运行费用的同时，为该水厂的长期可持续发展创造良好的技术条件。
关键词：水质优化；节能降耗；水厂工艺；方案设计
前 言：
本文所介绍的水厂总体建设规划规模为25万m3/d，在第一期建设的规模达到10万m3/d，结合该区域水厂规划和修建标准与要求，将该水厂改建为水库形式。本文以该水库的同一水源净水工艺流程和进出水水质要求，并结合最新的水厂工艺方案和工程经验来确定最佳的净水工艺，并且考虑到在工艺增加期间会造成水头的损失和进水水位的要求，以该厂区的水质特征和净水工艺高程来确定最佳的工艺方案。
1、净水工艺的确定与方案比较
1.1水厂的经出水水质
该水厂经过对两处进水口原水检测数据显示，两者水质的指标与特征基本相近，因此结合其相关指标的确定和分析，以2015年标准水质合格率为标准，分析其各项指标存在的平均值，经过数据的检测与分析统计，该水源属于微污染水源。具体数据如表1所示。
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出厂水的水中耗氧量严重超标，其平均值为3.10-3.50mg/L，最高可以达到4.10mg/L，合格率低于70%，其具体统计如表2所示。结合表格统计分析，经过对该水厂的改造和该修建之后，该水厂的原水采取的是水库集中取水，促使原水水质得到明显的改善，在近一年的统计分析中，原水的耗氧量指标均小于4mg/L[1]。
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1.2净水工艺方案比较与分析
（1）深度处理工艺。结合该水厂水质特征分析，其原水有机物含量超出50%以上，有着较高的含有率，而结合常规处理的工艺处理已经难以满足现行的国家标准。结合多年的工程检验和多个水厂的工艺处理效果，要想促进该类水质达标，则可采取臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解于一体的臭氧--生物活性炭技术[2]。该技术可以改善水质的突变性能，在相关试验中表示，当投入臭氧量在3-4mg/L，时，水中的CODMn从5.5会降到0.6mg/L，色度也会从15降到5以下，并且将突变试验呈现阳性的原水处理到呈现阴性的状态[3]。同时结合生物活性炭的处理，水中可生化有机碳（AOC）会有效降低，提升出厂水的生物稳定性，减少各种因素所带来的二次污染。
（2）确定预处理工艺。结合该水厂的规划和修建纲要中指出，其原水厂内部已经设有生物曝气装置和粉末活性炭投加系统，经过原水管的长距离输水，可以利用微生物的生物氧化作用来有效降低氨氮和亚硝酸盐氮以及一些可以进行生物降解的有机物；同时将粉末活性炭投加进去，可以提升水源位置的水质应对突发性水质污染的能力[4]。因此该项目的预处理工艺可以有效降解CODMn、去除锰等物质，改善水质的混凝条件。结合对后续该工艺的影响和作用效果，分析和比较加入一些高锰酸钾、二氧化氯等物质，来去除水中的有害物质以及部分有机物。其各种氧化剂的优缺点如表3所示。
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2、净水工艺的高程确定与分析
2.1厂内的二次提升
在该水厂内部的工艺二次提升是指在原始基础工艺上，设置中间的提升泵房，常规的处理工艺中出水经过中间泵房后进入到臭氧的接触池以及活性炭滤池。该方案的工艺流程如图1所示。结合水池的最高水位为5.2m计算，预臭氧接触池进水的水位标高为10.6m，水头的损失为5.4m，一般常规的工艺水头损失为3.5m，所以难以满足深度处理的要求，需要增加提升泵房。在提升泵房的安装中，沉淀池为非叠合的形式，因此需要另行选择建设地址来设置排泥水调节池、回用水池、浓缩与预浓缩池以及反冲洗废水调节池[5]。结合用地的条件设置，其中还的预浓缩池与浓缩池需要采取内置的不锈钢斜板重力高效形式；回用水池叠合在臭氧制备车间下；排泥水调节池叠合于浓缩池下，反冲洗废水池在预浓缩池下部叠合；平衡池叠合在脱水机房下部。
图1：厂内二次提升方案工艺流程
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2.2叠合沉淀池
该方案也就是将进水的原水水头提升，全厂的净水设施采取重力流和沉淀池的架空设计，将进水原厂水头提升14.7m，根据吴淞标高标准选择。当沉淀池被抬高之后砂滤池出水的重力进入到臭氧接触池、活性炭滤池和重力传统式的浓缩池与预浓缩池等构筑物，由此可以充分利用下部空间，该方案的工艺流程如图2所示。其中在水厂中的清水池和沉淀池占地面积相对较大，因此结合沉淀池叠合清水池可以极大的减少构筑物的占地面积。但是由于清水池下叠于沉淀池，两者的水头损失余量不大，难以节省二次提升环节，并且叠合沉淀池又由于架空的高度比较灵活，可以结合水位计的量程来确定水池的高度，达到厂内二次提升取消和降低费用支出的目的。并且可以将污泥处理单元设置在沉淀池的下方，减少土地占地资源的浪费。
图2：叠合沉淀池方案工艺流程
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结 语：
结合对二者工艺方案的比较与分析，虽然该水厂各项工艺均已成熟，但是结合厂区的土地面积与工艺需求，最后采取叠合沉淀池。结合综合费用可移植，该方案与中间提升的方案内容相近，略高出235万元，不到1%，但是节约了大量的土地资源，共节省土地费用为720万元，在取消了厂内二次提升基础上降低项目的总体资金投入和长期运行的费用。并且也能够全面发挥该水厂工艺设计方案的节能降耗优势。
参考文献：
[1]柴文军.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用探讨[J].中国设备工程,2019,No.425(14):216-218.
[2]朱德飞.自来水厂工艺优化与水质管理探析[J].电子乐园,2019(10):0418-0418.
[3]张新培.自来水厂工艺优化与水质管理研究[J].Building Development,2020,4(7):98-99.
[4]None.中小水厂消毒工艺优化及副产物控制技术研究与示范[J].中国给水排水,2019(8):124-125.
[5]赵颖伟,李婷,黄婷婷,等.红外反射技术在中小水厂排泥系统改造中的应用[J].中国给水排水,2020,v.36;No.506(06):110-114.