徐州市地面水廠工藝技術改造工程方案初探
摘要：徐州市地面水廠位于市區北郊，建成投產于1992年6月，占地103畝。設計日處理水量約20萬m3， 目前 日處理水量約10萬m3。
關鍵詞：徐州市 地面水廠 工藝技術改造
一.背景概述
徐州市地面水廠位于市區北郊，建成投產于1992年6月，占地103畝。設計日處理水量約20萬m3，目前日處理水量約10萬m3。工藝流程如下：
該水廠源水主要來自微山湖的湖西航道和江水北調時期的大運河。正常情況下水廠能夠取到接近Ⅲ類水源水質的源水，出廠水符合國家規定的GB5749--85《生活飲用水衛生標準》要求。
由于地面水源直接受周圍環境的 影響 ，該水廠水源水質污染 問題 一直困擾著水廠的正常生產。從1994年到現在，幾乎每年都要出現因水源污染而造成的短期停產事故，給徐州市的 工業 生產和居民生活用水的正常供應帶來了較為嚴重的影響。
對污染源水中的一些污染物，常規工藝不僅無力去除，而且由于它們的存在，使常規工藝本身的除濁、消毒目標也顯得力不從心。受目前 經濟 和技術條件的限制，對這些污染源水加以處理時，水廠所能采用的相應的措施，在絕大多數情況下，只是折點加氯和增加混凝劑投加量。折點加氯不但增加了水廠藥劑費用，增加了出廠水對管道腐蝕的問題，更重要的是造成了嚴重的氯化有機物問題，給飲用水安全帶來了很大威脅。改變源水水質低劣之現狀，最根本的措施是治理廢水，控制污染。但限于目前的經濟實力，無法在較短的時間內治理好污水，控制水源污染。而尋求好的水源，遷建取水口，整個徐州境內也難以找到一塊理想的水源地。退而求其次，在凈水廠中對所取用的污染源水采取新型的處理措施，以緩解水源污染對給水工程造成的危害，從而保證出廠水質符合國家衛生要求，就成為特定 歷史 條件下一種不得不面臨的選擇。
二.水源水質
總結 地面水廠水源水質污染特點：一是突發性水源污染頻率高，造紙廢水污染占主要地位;二是取水口距船閘較近，造成取水口附近經常有大量船只滯留，影響水質;三是夏季微山湖水草腐敗，有機腐殖質等含量較高。根據地面水廠的運行記錄及水質檢測數據表明：地面水廠水源遭受的是綜合性污染，既有生活污染，也有工業污染，并且從源水的PH、色度、嗅與味、CODMn等指標來看，認為工業污染中尤以造紙廢水污染為重。下表為98――2000年自來水公司對湖西航道取水口的水質檢測統計：
|
項目 |
1998年 |
1999年 |
2000年 |
||||||
| 平均值 | 極大值 | 極小值 | 平均值 | 極大植 | 極小值 | 平均值 | 極大值 | 極小值 | |
|
色度 (度) |
30.4 | 60 | 15 | 26.86 | 45 | 13 | 29 | 47 | 15 |
|
濁度 (NTU) |
29.75 | 70.9 | 11.6 | 38.4 | 96.0 | 21.7 | 34.6 | 160 | 7.71 |
| PH | 8.07 | 8.270 | 7.835 | 8.06 | 8.343 | 7.436 | 8.08 | 8.495 | 7.429 |
|
鐵 (mg∕L) |
1.00 | 2.25 | 0.45 | 0.66 | 2.85 | 0.29 | 0.91 | 3.60 | 0.35 |
|
氨氮 (mg∕L) |
0.313 | 2.4 | 0.12 | 0.39 | 2.8 | <0.02 | 0.64 | 14.1 | <0.02 |
| 亞硝酸鹽 (mg∕L) | 0.16 | 0.27 | 0.007 | 0.107 | 0.34 | 0.005 | 0.6 | 7.39 | 0.004 |
| 耗氧量 (mg∕L) | 8.93 | 17.06 | 4.78 | 5.51 | 12.87 | 3.32 | 5.49 | 13.66 | 2.25 |
以上統計數據表明：地面水廠水源有機耗氧物質及色度偏高，CODMn大于5mg∕L以上的天數占總天數的60%以上，色度指標也相對較高，平均在30(Pt-Co)度左右。而水源中的氨氮、亞硝酸鹽等平均值也呈逐年上升的趨勢，源水氨氮在0.5mg∕L以上的占總天數的30%以上，特別是2000年以來，源水氨氮在1.0mg∕L以上的占總天數的27%，并且源水的亞硝酸鹽平均值達0.6mg∕L，最高達7 mg∕L以上。
根據歷次地面水廠的停產記錄，主要是取水水源受到突發性污染的影響，造成有機耗氧物質、色度、氨氮、亞硝酸鹽等指標嚴重超標。而這些突發性的污染因素對地面水廠造成的影響程度和深度是目前地面水廠的技術改造中首先要考慮解決的問題。
三.試驗 分析
為解決源水水質下降和水質標準不斷提高的矛盾，尋找適合當地污染源水水質特點的一整套處理工藝和優化技術，99年自來水公司有關技術人員自行設計出一套400L∕h的凈水工藝試驗模型。該模型包括生物預處理、常規工藝處理和深度處理三部分，今年上半年該裝置投入運行，并進行了大量的試驗分析。
通過對各模型工藝流程的常規項目測定分析表明：濁度的去除主要是靠常規處理工藝，但當受有機污染的水源水經常規工藝處理后，水中的CODMn只能去除20%――30%，且由于溶解性有機物的存在，不利于破壞膠體的穩定性而使常規的工藝對原水濁度去除效果也明顯下降;對氨氮和亞硝酸鹽氮的去除主要是靠生物作用才能獲得滿意的效果，但當源水氨氮含量較低時，其去除效果也相應降低;采用臭氧、活性炭深度處理工藝對有機物的去除尤為明顯。
本試驗模型還將進行進一步的實驗分析來比較生物預處理工藝在不同水溫、濾速、濾料、汽水比等條件下的處理效果;并對生物預處理、常規工藝、粉末活性炭及臭氧、活性炭池的不同組合工藝進行經濟技術比較，為地面水廠的工藝技術改造方案的優取、設計參數的選定提供 科學 的依據。
四.改造方案
(一). 方案比選
根據對地面水廠水源水質特點的 分析 及試驗 研究 的成果，自來水公司今年上半年組織召集了同濟大學、清華大學及上海市政工程設計院等有關單位專家進行了多次的專題討論研究，推薦了二種技術改造方案：
方案一：生物預處理+粉末活性炭+常規工藝
根據水廠小試結果表明：生物陶粒濾池對源水的氨氮具有較好的去除率，今年五月份以來，源水氨氮大都在1.0 mg∕L以上，經生物預處理后，源水氨氮去除率能在78%以上，而在源水氨氮較低的情況下(<0.2 mg∕L時),經生物濾池后氨氮去除率相對較低，一般要小于50%。雖然生物預處理工藝在水質正常情況下，其氨氮、色度、CODMn等去除效果并不十分明顯，但對水質的穩定性方面，節省混凝劑、加氯量及全面提高出廠水質方面都能起到一定的作用。
粉末活性炭具有吸附速度快，易于在短時間內充分發揮其吸附能力。98年初，地面水廠根據生產需要上了一套較為簡易的粉末活性炭投加裝置。實踐證明：在源水輕度污染情況下采用投加粉炭10――15PPm;污染嚴重時投加25――30PPm時，其出水效果較為理想，CODMn及色度去除率可增加30%以上。在突發性污染情況下，利用粉末活性炭對突發性污染物如揮發酚、有機物及色度等去除效果好的優點，用此工藝較為方便靈活并可避免一次性投資較大的 問題 。
方案二：生物預處理+粉末活性炭+常規工藝+生物活性炭濾池工藝
利用臭氧的強氧化性對源水中難降解有機物氧化分解成小分子有機物，用生物活性炭池中活性炭的極強的吸附能力，對源水中已被分解為小分子的有機物進行吸附。另外活性炭上附著的微生物在充足的供氧條件下，在耗氧狀態對吸附的有機物等污染物進行生物降解，并最終達到降解去除污染的目的。
在第一方案的基礎上增加了生物活性炭池，在大多數情況下，即沖擊負荷不是特別大的情況下，出廠水質將有更大的保證，其處理水質都能滿足《城市供水行業2000年技術進步 發展 規劃》中規定的88項水質標準要求。
(二).方案的技術 經濟 初步比較
按照地面水廠 目前 實際供水量，計劃對其改造分兩期完成，一期改造工程規模為10萬m3/d 。
兩方案的技術經濟指標綜合比較見下表：
|
序號 |
項目 |
方案一 |
方案二 |
|
1 |
總投資 （萬元） |
1400 |
3300 |
|
2 |
工程費用 （萬元） |
1150 |
2800 |
|
3 |
制水成本 （元╱m3） |
0.04 |
0.23 |
|
4 |
源水水質 |
Ⅲ――Ⅳ類 |
Ⅲ――Ⅳ類 |
|
5 |
出水水質 （88項） |
基本保證 |
保證 |
|
6 |
工程量 |
較小 |
大 |
|
7 |
建設周期 |
短 |
長 |
|
8 |
與原有水廠管路交叉 |
基本沒有 |
多 |
|
9 |
供水可靠性 |
一般 |
好 |
通過上述比較，兩方案的主要優缺點概括如下：
方案一 一次性投資較小，技術性要求相對較低，增加的運行成本較少，但受源水水質沖擊負荷及溫度 影響 較大。
方案二 一次性投資較大，技術要求較高，管理較復雜，增加的運行成本較高，水質處理受水溫的影響比第一方案小，在不出現特大沖擊負荷情況下，出廠水水質可以滿足一類水司的水質指標要求。
(三). 初步推薦方案
通過上述分析，方案一和方案二對全面改善地面水廠出廠水質都具有一定的作用。由于徐州地處江蘇北部，冬季氣溫比較低(小于10度的氣溫在100天左右)，生物預處理工藝在冬季難以保證處理效果。因此，增加了深度處理工藝的第二方案具有更強的適應范圍，出廠水質更有保證且符合《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》要求。在投資許可的情況下，應優先考慮第二方案。
五.初步結論
徐州市在飲水資源方面是一個水質水量保證系數較低的綜合型缺水城市。要將目前污染較嚴重的水源改造成國家Ⅲ類以上水質的水源，涉及面廣、耗費巨大、耗時長，而就目前的污染狀況想通過常規工藝達到高要求的水質顯然是不現實的。因此對現有的地面水廠凈水工藝進行技術改造是保證地面水廠正常運行的必由之路。
采用生物預處理+粉末活性炭+常規工藝+生物活性炭工藝，提高了水廠的技術含量，相應地將提高水廠操作及管理的水平，有利于促進水廠的技術進步，并可為同類型的水廠改造以及新建水廠提供技術 參考 和工程經驗，有助于國內水廠技術水平的提高，而且對穩定徐州市 社會 、發展，改善徐州市的投資環境具有重要的意義。
鑒于一次性投資和運行成本較高，而當地水源污染來源比較復雜，氨氮含量變化較大，在原水水質正常情況下的氨氮濃度一般僅為0.2 mg∕L左右，尚難以維持微生物的正常生長，且生長培養期更長。因此工程方案可分兩步實施，先進行生物粉末活性炭和生物活性炭濾池的建設，待源水中的氨氮含量平均值升高時再建設生物預處理工藝，以降低一次性投資費用。
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