嘉興石臼漾水廠擴容工程的設計和調試運行 許嘉炯 雷挺 沈裘昌 鄭志民 （上海市政工程設計研究院 上海 200092） 查人光 陳群 朱海濤 （嘉源給排水有限公司 嘉興 314000） 摘要：嘉興市石臼漾水廠擴容工程設計規模8萬m3/d，采用預處理—加強常規處理—臭氧活性炭深度處理工藝，整套工藝中采用的中置式高密度沉淀池為首次采用；序批反沖洗組合濾池具有一定新意。石臼漾水廠擴容工程全套水處理工藝流程和單項構筑物在行業內具有一定的示范性。運行三個多月來，各種生產構筑物和設備運行正常，出水水質達到了《城市供水水質標準》。
關鍵詞：加強常規處理 深度處理 中置式高密度沉淀池 序批反沖洗組合濾池 1 水廠背景簡介 嘉興市石臼漾水廠目前總規模為25萬m3/d。一期規模5萬m3/d，凈水工藝為：取水泵房－折板反應池、平流沉淀池、四閥濾池－清水池（設于沉淀池下）。
二期規模10萬m3/d，凈水工藝為：生物接觸氧化預處理池－潛水泵房－折板反應池、平流沉淀池－氣水反沖濾池－清水池（設于沉淀池下）－二級泵房。
石臼漾水廠的深度處理于2005年初投入使用，在提高石臼漾水廠出水水質的同時，其供水能力亦相應提升至17萬m3/d。工藝流程見圖1。 
圖1 石臼漾水廠擴容工程實施前的工藝流程 2005年7月，石臼漾水廠擴容工程投產后，其供水能力擴大至25萬m3/d，新建8萬m3/d擴容工程為全套新建工藝構筑物。 2 水源水質 嘉興市石臼漾水廠水源為新塍塘，水源水質受有機物污染比較嚴重，雖經大力整治和保護，水質得到了一定的控制和恢復，但總體上還屬于Ⅲ～Ⅳ類水質標準，尤其是耗氧量等指標，最高值已劣于Ⅴ類標準，詳見表1。這直接導致了石臼漾水廠出廠水水質中有機物指標達不到“飲用水衛生規范”的水質標準。 2002年石臼漾水廠原水和出水水質檢測表 表1 樣品名稱 項目及單位 | 石臼漾原水 | 石臼漾出廠水 | | 最大 | 最小 | 平均 | 最大 | 最小 | 平均 | | 色度/度 | 38 | 20 | 28 | 10 | 5 | 5 | | 渾濁度/度 | 90.2 | 12.8 | 41.9 | 0.9 | <0.5 | <0.5 | | 臭和味 | 2 | 2 | 2 | 0 | 0 | 0 | | PH值 | 7.4 | 6.9 | 7.2 | 7.3 | 6.9 | 7.0 | | 鐵/mg/L | 6.31 | 0.15 | 1.10 | 0.44 | <0.05 | 0.06 | | 錳/mg/L | 0.272 | 0.131 | 0.229 | 0.21 | <0.1 | <0.1 | | 揮發酚/mg/L | 0.007 | <0.002 | 0.003 | 0.002 | <0.002 | <0.002 | | 細菌總數/個/ml | 1046 | 75 | 690 | 55 | 0 | 11 | | 四氯化碳/μg/L | 2 | <0.3 | 1 | 3.1 | <0.3 | 0.86 | | 耗氧量/mg/L | 8.28 | 2.04 | 5.17 | 6.45 | 1.40 | 3.50 | | 氨氮/mg/L | 4.58 | <0.05 | 1.00 | 1.83 | <0.05 | 0.17 |
3 解決對策 通過多年對嘉興地表水源水質的長期試驗和檢測，基本找到了一套針對嘉興地表水水源水質，大幅改善嘉興石臼漾水廠出水水質的凈水工藝和相應的技術參數，根據這些資料，本次擴建工程的凈水工藝采取了4道凈水措施。 凈水措施和目的 表2 | 預處理 | 加強常規處理 | 深度處理 | 緊急處理措施 | | 去除分子量在3KD～10KD之間的有機物，并改善后續處理效果 | 去除分子量10KD以上的和懸浮性有機物 | 去除分子量3KD以下的有機物、尤其是0.5KD以下的有機物 | 針對突發性水質惡化時的臨時處理措施 |
根據上述4道凈水措施，擴容工程采取如下處理流程。（見圖2）
在選擇具體工藝時，力求在吸收國內外先進技術的基礎上有所創新，整套工藝中中置式高密度沉淀池為上海市政工程設計研究院首創；序批反沖洗組合濾池為上海市政工程設計研究院首次設計；臭氧－活性炭深度處理工藝中首次增加催化氧化措施以提高系統COD去除能力。 
圖2 石臼漾水廠擴容工程的工藝流程
4 設計特點 4.1總平面布置
擴容工程廠區布置見圖3。 
圖3 石臼漾水廠擴容工程的平面布置
水廠位于石臼漾水廠水源新塍塘南側空地上。場地呈東西向狹長形，北側和東側為新塍塘，西側和南側均為行政開發區干道，占地面積雖有71畝，但中部有11萬V高壓線橫貫東西，供電部門要求預留34米寬高壓線保護帶，不得建設地面構筑物，加之西側與南側道路均有一定用地控制要求，并要為今后生物預處理和污泥處理留有空間，廠區布置有一定難度。
經過反復研究和比較，擴容工程水廠布置基本分綜合生活區和生產區二塊，東面預留污泥處置設施區，西側綜合生活區今后亦將建橋與石臼漾水廠綜合區相連接，現有棧橋與石臼漾水廠連接，充分體現人性化設計的特點。整體流程為從東至西，最后由二級泵房向西供入城市管網。擴容工程的布置除與周圍河流、道路和高壓線等周邊環境相協調，還力求與北側17萬m3/d老廠功能相統一，其中加氯加藥及液氧設施均利用老廠現有設施。
4.2 取水泵站
取水泵站的規模為8萬m3/d，設在新塍塘南側河邊。取水泵房前設4套離心泵，3用1備。水泵出水管設電動蝶閥和檢修閥。
4.3 預O3接觸
預O3投加點設在取水泵房出水管上，投加到靜態混合器前。
4.4 中置式高密度沉淀池
中置式高密度沉淀池為上海市政工程設計研究院首創并首次應用于生產實踐，包含上海市政工程設計研究院兩項發明專利（已獲申請號），相較傳統高效沉淀池，結構更加緊湊合理且簡單，占地面積更小，目前出水水質在1NTU左右。
規模8萬m3/d，采用機械混合、機械反應、斜管沉淀和污泥濃縮合建形式，共分二組，每組規模4萬m3/d。
原水進入沉淀池后先進行機械混合，時間1分鐘，回流污泥和礬液加注后的原水一起進行機械混合，混合后機械提升攪拌反應方式，然后從反應池二端由上而下進入沉淀分離區。分離區上部設斜管，分別置于反應區二側，上升流速約4.3mm/s，斜管上部布置集水槽，沉后水經集水槽通過總渠接入濾池。
分離區下部設污泥濃縮區，采用刮泥機進行污泥濃縮、刮泥，池中央設小型泥斗，用排泥管接出，排泥管與螺桿泵連接，螺桿泵配變頻電機，設計回流污泥量按10％計，多余污泥則由排泥管排放，遠期接入污泥處理系統。
4.5 序批反沖洗組合濾池
序批反沖洗組合濾池為上海市政工程設計研究院首次設計，包含上海市政工程設計研究院一項發明專利和一項實用新型專利（均已獲申請號）。目前濾池運行狀況良好，出水水質達標，獲得浙江及其他省市水司的認可。
本工程將瓷砂雙層濾料濾池和炭砂雙層濾料濾池合建在一起，呈雙排布置，一排為瓷砂濾料濾池，均各分為4格。另一排為炭砂濾料濾池，規模均為8萬m3/d，中間設管廊，管廊當中分別設二種濾池的出水渠。
（1）瓷/砂雙層濾料濾池：
單格尺寸：12.25×8m，中間設隔墻，面積為98m2，其中砂層厚0.6m，微孔輕陶瓷層厚0.8m，濾速9m/h。
（2）炭/砂雙層濾料濾池：
單格尺寸面積和濾速與瓷/砂濾料濾池相同，炭層厚度為2m，砂層厚度為0.3m，活性炭層停留時間13min。
濾池沖洗采用氣水反沖洗，水沖為水箱沖洗，氣沖設備設在沖洗泵房內。
4.6 沖洗泵房
沖洗泵房為半地下結構。設2臺沖洗泵，1用1備。為滿足濾池氣沖要求，在沖洗泵房內設鼓風機2臺，1用1備。
4.7 提升泵房和后O3接觸池
提升泵房和后O3接觸池采用合建形式。提升泵房為潛水泵房，共設3臺，2用1備。提升后，水再由渠道送入后O3接觸池，后O3接觸池停留時間12min，池分2格，采用全封閉鋼砼結構，池頂設人孔和排氣管，排出尾氣經收集送入O3尾氣破壞器進行無害化處理。
O3接觸池采用2階段微孔曝氣頭接觸反應方式，并增加了催化氧化措施，是后續COD可降解能力有明顯改善。
4.8 O3發生器間
用純O2制O3，可使處理水中的溶解氧達到超飽和狀態，有利于后續活性炭處理效果。因此本次設計采用以純O2為氣源的O3發生器?，F階段可先采用購買液O2方式，液氧罐可向廠家租用。
O3投加量按最大4mg/l計，其中預O3考慮1mg/l，后O3為3mg/l，因此設O3發生器2臺，每臺7kg/h，不設備用O3發生器。制成的O3由不銹鋼管直接接入O3接觸池曝氣系統和預O3前的靜態混合器中。
O3發生器間與提升泵房及后O3接觸池合建。
4.9 清水池
清水池分2座，總容量1.8萬m3，其容量較大以補充原石臼漾水廠清水庫能力的不足。
4.10 吸水井和二級泵房
規模為8萬m3/d，考慮到建成后石臼漾水廠的時水量變化有相當部分要由新建二級泵房供出，因此取K時系數取1.5，最大供水能力達12萬m3/d。
二級泵房采用半地下結構。設4臺泵，1大3小，大泵設變頻調速裝置；一臺小泵備用。水泵啟動采用真空引水設備。
4.11 加藥間與機修間
加藥間規模8萬m3/d，考慮投加系統：1.復合高錳酸鹽；2.PAM助凝劑。
復合高錳酸鹽平均投加量0.5mg/l，最大投加量1mg/l，投加濃度為0.5％～1％。PAM投加泵共2臺，1用1備。
助凝劑采用固體PAM，平均投加量0.5mg/l，最大投加量1mg/l，由于PAM溶解過程較復雜，因此選用進口一體化專用PAM溶藥裝置。PAM投加泵共3臺，2用1備。
機修間與加藥間合建，面積約260m2。
4.12 回收池
回收池有效容積約440m3，內設2臺潛水泵，1用1備，并增設推流式攪拌機，防止污泥沉積?；厥粘爻鏊暢恋沓剡\行工況，既可并入原水進行回用，也可事故緊急排入雨水系統。 5 調試與運行 擴容工程采用工藝較新，尤以首次設計的中置式高密度沉淀池和序批反沖洗組合濾池調試工作為重。經過近兩個月的試運行，目前單池運行已經穩定。此過程中中置式高密度沉淀池的運行處受加藥量的影響外，其出水水質受下部排泥的影響較大，通過試運行階段不同工況反復調試，目前逐步掌握加藥量規律，且排泥時間逐步延長，排泥濃度逐步增加；序批反沖洗組合濾池的調試重點主要在反沖洗系統，通過試運行階段調試，目前逐步掌握沖洗的周期和最佳沖洗時間。目前擴容工程投產運行已經三個多月了，調試工作尚在進行中，目前出廠水濁度控制在0.2～0.3NTU左右，具體水質參數如下： 2005年8月和9月石臼漾水廠擴容工程月平均水質表 表2 | 時間 | 8月 | 9月 | | 濁度 （NTU） | 0.29 | 0.24 | | 色度 （度） | <5 | <5 | | 嗅和味 （級） | 0 | 0 | | 可見物 | 無 | 無 | | PH值 | 6.9 | 7.2 | | 氨氮 （mg/l） | <0.02 | <0.02 | | 亞氮 （mg/l） | <0.001 | <0.001 | | 耗氧量 （mg/l） | 0.72 | 0.73 | | 錳 （mg/l） | <0.05 | <0.05 | | 總鐵 （mg/l） | <0.05 | <0.05 | | 細菌 （CFU/ml） | 0 | 0 | | 大腸菌 （CFU/ml） | 0 | 0 | | 余氯 （mg/l） | 0.43 | 0.52 |
6 結語 本工程所采用的工藝中，有首次投入生產實踐的中置式高密度沉淀池，還有國內最近幾年才開始投入生產實踐的翻板濾池和臭氧活性炭深度處理工藝，代表國內受污染原水給水處理的先進水平，對杭嘉湖地區及其他類似原水水源水廠的實施提供寶貴的經驗。石臼漾水廠擴容工程全套水處理工藝流程和單項構筑物在行業內具有一定的示范性。
嘉興石臼漾水廠擴容工程采用全新的工藝，具有一定的風險性，但這是在技術上有所突破必須承擔的。為將風險控制在合理的范圍內，上海市政工程設計研究院和嘉源給排水有限公司針對水源水質和采取工藝進行仔細研究和大量的試驗，并在設計過程中多次組織院內和浙江各水司專家對采用工藝和設計參數進行研究討論，不斷改進。
嘉興石臼漾水廠擴容工程正式建成通水已有三個多月了，運行情況良好，達到了預期目標和要求，證明所采取的工藝和選用參數是合理可靠的，為改善嘉興市供水水質和水量創造了有利條件。
回顧整個實施過程，有以下體會：
1、原水水質的好壞對水廠而言至關重要。嘉興石臼漾水廠所取原水為內河V類，為使出水水質達標，不得不采用高效先進的處理工藝，這對給水處理技術的提高固然有一定的推動作用，基本解決嘉興市區飲水水質問題，但畢竟制水成本較高，管理較為復雜，從長遠來看，對改善原水水質應提高認知度，并持之以恒。
2、尋找不同工況最佳運行模式，充分發揮生產工藝的能力。石臼漾水廠擴容工程采取先進的工藝，投加了高錳酸鹽和PAM等多種藥劑，只有尋找不同工況下最佳運行模式才能在科學經濟的發揮各生產構筑物的處理能力。石臼漾水廠擴容工程運行三個多月來，正是在不同工作負荷下，嘗試尋找最佳運行模式，逐步積累經驗，出水水質得以穩步提高。 參考文獻 1. 儲金宇等 臭氧技術及應用 化學工業出版社2002.03
2. 孫昕等 生物活性炭濾池的反沖洗方式研究 中國給水排水 2001
3. 鄭志民等 嘉興石臼漾水廠深度處理工程設計與運行 給水排水 2005
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