青岛某水库水源的给水厂工程设计

青岛某水库水源的给水厂工程设计

【摘要】青岛某水厂采用低温低浊、微污染的水库水为水源，出水水质满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。工程选用水力混合+网格反应池+斜管沉淀池+V型砂滤池+二氧化氯消毒的主体工艺流程，并采用高锰酸盐预处理技术，来满足出水水质要求。

【关键词】水库水；低温低浊；斜管沉淀池+V型砂滤池

大桥水厂位于青岛崂山区大桥社区，莱西水库向崂山区调水支线的末端，是莱西水库-即墨-城阳调水工程的重要配套设施。水厂建设规模为2万m3/d，水厂出水水质需满足国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。

1 原水水质分析

水厂水源来自青岛莱西水库、北墅水库和高格庄水库，三座水库均为饮用水源，从其水质监测资料分析，除总氮、五日化学需氧量（BOD5）等指标外，其它水质指标均满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）三类水体标准。

1.1 总氮分析

三座水库TN浓度变化范围在0mg/L～9.8mg/L之间，无明显变化规律，均高于三类水体标准规定的1mg/L，此指标在该标准中表征富营养化特征。根据分析，原水存在一定的富营养化及微污染特征。

1.2 五日化学需氧量（BOD5）

三座水库BOD5浓度变化范围在0mg/L～8.5mg/L之间，无明显变化规律，均值为3.3mg/L，部分检测值高于三类水体标准规定的4mg/L。

1.3 化学需氧量（COD）

三座水库COD浓度变化范围在7.27mg/L～27.03mg/L之间，无明显变化规律，均值为17.23mg/L，部分检测值高于三类水体标准规定的20mg/L。

1.4 水温

本工程源水水温呈现明显的季节变化，是典型的地表水源水特征。5月上旬至9月下旬为高温时段，水温基本在20℃以上，11月下旬至3月下旬，水温一般在10℃以下。源水平均水温12.2℃，最高26.2℃，最低0℃，温差变化很大。

2 水库水源水水质特征分析

从三座水库的水质具有中国北方地区的一些明显特征，主要表现在：

2.1 低温低浊

山东地区平原水库均具有低温低浊的特点，每年11月中下旬至来年3月中下旬，水温一般在0～6℃之间，浊度在3.0NTU以下，絮凝沉淀过程困难。

2.2 微污染

本工程水源主要存在微污染问题主要是TN指标较高，部分月份COD、BOD5等有机物较高。

3 水处理方案的确定

给水处理分为常规处理技术、预处理技术、加强混凝过滤、深度处理技术等，常规处理工艺主要包括混凝、沉淀、过滤过程。

3.1 混合型式的确定

混合的作用是促进药剂溶解，将凝聚剂所产生的水解产物快速、均匀地分散（扩散）到全部水体，因为药剂的反应速度极快，因此加强水体搅动，缩短过程时间，是取得良好混凝效果的重要前提。

管道静态混合器内置多节固定叶片，使水流成对分流，同时还产生涡旋反向旋转及交叉流动，能获得较好的混合效果。但是，静态管道混合器系按特定范围的水量设计，一旦运行水量变化过大，其水头损失将按水量的二次方关系相应改变。针对本项目的实际情况，源水进入水厂尚有富裕水头，选用管道混合器利用余压节省运行费用，混合效率较高。

3.2 絮凝型式的确定

絮凝过程就是使具有凝聚性能的微絮粒相互接触碰撞，形成更大的絮体，以便在后续沉淀过程中分离，为了完成完善的絮凝，必须使絮粒具有在彼此接触后相互聚集的能力，同时具备使絮粒获得相应接触碰撞而又不致造成破碎的水力条件。

网格絮凝池是在沿流程一定距离的过水断面中设置网格，通过网格的能量消耗完成絮凝过程。其优点是絮凝时间短，絮凝效果较好，构造相对简单；但对水量的变化较为敏感，单池不能太大，另外网格有时会堵塞或孳生青苔，底部容易积泥，需经常清洗。

根据我院经验，网格絮凝池在山东地区的地表水处理应用中效果较好，是一种理想的絮凝方式。

3.3 沉淀型式的确定

给水处理中的沉淀工艺是在重力作用下悬浮固体从水中分离的过程。

斜管/斜板沉淀池是基于浅池理论，在平流沉淀基础上发展起来的沉淀池型，它的主要优点是沉淀效率高，水池体积小，占地面积小，处理同样水量时其沉淀部分面积仅为平流沉淀池的1/3。其缺点是对原水水质变化的适应性较差；斜管需定期更换且造价较高，增加运行费用；排泥机械的布置较困难。

本工程原水为低温低浊微污染水，由于加药量大，矾花多，但密度低，不易沉降，沉淀出水浊度不理想，常黏附于斜管顶部易形成一层絮凝渣层堵住斜管，脱落后又带入滤池，增加滤池负荷。因此，工程中要加强絮凝过程。

3.4 滤池型式的确定

过滤是净水处理中去除悬浮颗粒浊度的最后环节。V型滤池自上世纪八十年代进入国内后被广泛采用，经过消化吸收已在许多细节设计及运行方式上有所改进提高。其优点有（1）滤料粒径均匀，厚度大而粒径较粗，具有较大的截污能力，可保证出水水质和延长过滤周期；（2）采用微膨胀的气水反冲洗和表面扫洗，冲洗干净；（3）过滤清水为恒水位等速过滤，出水水质有保障；（4）运行和反冲过程的自动控制程度高。但V 型滤池配套设备多，土建较复杂，投资较高。

目前，国内采用V型滤池的水厂在沉后水浊度小于1NTU 时，滤后水基本控制在0.3～0.5NTU以下，甚至可控制到0.1NTU以下。

3.5 预处理技术

预处理工艺一般是作为其他工艺的辅助措施，先期对于超标较多，指标较高的物质进行减量或改变其性质，便于后续工艺的去除。工程采用高锰酸盐预处理，高锰酸盐复合药剂对地表水有显著的氧化助凝、除藻、除嗅味、去除微量有机污染物等效能，还可降低三卤甲烷生成势。此外，新生成的二氧化锰对水中多种微量有机与无机污染物有吸附作用，可提高对水中多种有机污染物和重金属的去除效果。

3.6 深度处理工艺

本工程源水水质良好，不再增加深度处理工段。

4 结语

大桥水厂的工艺选择以水力混合+网格反应池+斜管沉淀池+V型砂滤池+二氧化氯消毒的常规处理技术，辅以高锰酸盐预处理技术和加强混凝过滤技术，满足其供水水质目标。加强混凝过滤技术通过设计中采用最佳的滤料及滤层厚度，反冲洗方式，设置助滤剂投加点和初滤水排放来实现。