利津水廠常規處理工藝改造
摘要：利津水廠以黃河水為水源，原設計規模為5萬m3/d，采用“脈沖澄清池+普通快濾池”工藝組合。近年來由于原水水質惡化、供水水質標準提高，為了使水廠達標供水，須對利津水廠常規處理工藝進行改造，也為將來深度處理工程打下基礎。本文從工程應用角度出發，詳細介紹了目前水廠存在的問題，以及改造后“高密度沉淀池+V型濾池”工藝組合的設計特點。通過實際運行表明，改造后的工藝處理效果良好，濾后水濁度基本穩定在0.25NTU左右。
關鍵詞：黃河水,供水水質,高密度沉淀池,V型濾池
一、工程背景
利津水廠地處東營市利津縣城以北約15km處，隸屬勝利石油管理局供水公司管理。該水廠于1992年10月投產，設計規模 5萬m3/d，采用“脈沖澄清池+普通快濾池”的常規處理工藝，以黃河水為水源。
二、改造前存在的問題
1、改造前的工藝狀況
改造前，利津水廠采用“混凝—沉淀—過濾—消毒”常規水處理工藝，混凝劑為聚合硫酸鐵；沉淀采用脈沖澄清池；過濾采用普通快濾池；消毒劑為液氯。工藝流程圖如圖1所示。
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脈沖澄清池共設2座，混凝區上升流速為1.2mm/s，清水區上升流速為1mm/s，進、出水管均采用虹吸管，設計濾速為8m/h。加藥系統采用重力投加，未設助濾劑投加設施。加氯系統采用濾后加氯采用手動加氯機人工調節加氯量。圖2為脈沖澄清池現場照片。
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2、存在的問題
隨著新的《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的頒布實施，加強了對水質消毒方面有機物、微生物等水質指標的要求。嚴格的水質控制標準進一步確保了民眾的飲水安全，也使常規飲用水處理工藝面臨嚴峻的挑戰。而利津水廠由于存在以下問題，很難按照新標準達標供水。
(1) 原處理工藝較落后，處理負荷大，要欲提高出水水質只能降低上產負荷。因此新標準實施后，供水水質提高，為提高出水水質，只能降低負荷，水廠無法達到5萬m3/d的設計生產能力。
(2) 勝利油田地處黃河最下游，近年來，其原水水質隨著黃河上游污染加劇越來越差，水庫原水TOC、COD等指標逐年升高。而利津水廠供水量小、水庫庫容大、原水周轉周期長，水庫內富營養化嚴重，原水藻類個數更是由投產初期的百萬級上升到億級。
(3) 利津水廠自投產以來未進行過大規模的改造，設備老化嚴重，脈沖澄清池的排泥與濾池的反沖洗均為人工操作，自動化程度低，不能對生產過程進行連續監控，缺乏預防和保障措施，難以確保高效優質穩定的生產。
3、結論
為了使利津水廠達標穩定供水，并著眼于將來深度處理工程的實施，必須對原常規處理工藝進行改造。
三、水廠改造
據統計，2007年黃河流域污水排放量為42.86萬m3，主要污染物為氨氮、化學需氧量和高錳酸鹽指數等。山東位于黃河的最下游，入境斷面水質達不到水環境功能區Ⅲ類標準要求。而現有的“脈沖澄清池+普通快濾池” 工藝已無法滿足當前利津水庫高藻、低濁原水的水處理要求，經比選論證，利津水廠選用“高密度沉淀池+V型濾池”工藝作為常規處理改造的主工藝。改造后的工藝流程見圖3。
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本次改造工程將廠區東側新建高密度沉淀池和V型濾池，原地上構筑物脈沖澄清池、普通快濾池予以拆除。
1、高密度沉淀池
高密度沉淀池是將混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮過程綜合于一個構筑物中的綜合處理工藝，各部分相互牽制、相互影響。在混合反應區內靠攪拌器的的提升作用完成泥渣、藥劑、原水的快速凝聚反應，然后經葉輪提升至推流反應區進行慢速凝聚反應，以結成較大的絮凝體，再進入斜管沉淀區進行分離。澄清水通過集水槽收集進入后續處理構筑物，沉淀物通過刮泥機刮到泥斗中，經容積式循環泵提升將部分污泥送至反應池進水管，剩余污泥排放。
高密度沉淀池主要設計參數：設計水量5萬m3/d，設一座混合池和兩座絮凝池，混合時間為70s，絮凝時間6.5min。斜管采用無毒乙丙共聚塑料片熱壓六邊形蜂窩管，管壁厚為0.4mm，邊距為25mm，水平傾角60°，斜管傾斜高度為870mm。各區高度如下：超高為0.30m，清水區為1.25m，斜管區為0.87m，布水區為1.18m。絮凝反應池和沉淀池之間設置過渡區，寬度為 2.65m，沉淀池底部設置DN200 的排泥管，集水槽采用不銹鋼集水槽。高密度沉淀池平面布置圖如圖4所示
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2、V型濾池
V型濾池的特點在于保證過濾過程是等水位恒速過濾。濾池的進水渠相互連通，出水閥隨水位變化不斷調節開啟度，使池內水位在整個過濾周期內保持不變。恒速過濾情況下濾層截留雜質量與過濾時間存在線性關系，通過控制過濾周期可以保證濾后水質。
V型濾池南北方向布置，平面尺寸為30.85m×25.9m。雙排布置，每格濾池的有效面積為 2×6.3×2.8=35.28m2。每格濾池安裝18塊933mm×1050mm標準濾板。采用均質石英砂單層濾料：有效粒徑為0.9mm，不均勻系數K10=1.40（D80/D10），厚度為1200mm。承托層采用粒徑為2.0mm的石英砂，厚度為 100mm。進、排水閥采用氣動不銹鋼方形閘門，并通過流量調節閥調整濾池的水位基本保持不變，避免濾層出現負壓，并達到恒水位過濾的目的。利津水廠V 型濾池設計參數如表1所示，平面布置圖如圖5所示。
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四、新老系統出水濁度的對比
利津水廠于2009年7月完成常規處理工藝改造并投入運行，自運行以來出水水質較原老系統有顯著改善，新老系統不同季節出水濁度對比結果見圖6。
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從圖6可以看出，2009年7 月新系統運行后，經過2個月調試運行，濾后水濁度基本穩定在 0.25NTU左右，其出水濁度遠遠低于老系統。
五、結語
本次改造充分挖掘現有工藝的潛力、選準改造的重點難點、充分考慮用地等限制條件，經過比較分析確定采用高密度沉淀池 +V型濾池組合工藝。通過對利津水廠新、老兩個系統運行數據的對比可以看出，高密度沉淀池 +V型濾池工藝對藻類、有機物和濁度的去除能力明顯優于水廠原有工藝。
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