给水排水 |三个案例告诉你怎么做季节性突变水源深度处理工艺改造
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2017-11-19
一、水质特征
1. 东江流域的水源水质特征
东江是珠江水系干流之一，长度562公里。发源于江西省南部的寻乌县，向西南流经广东省龙川县、东源县、紫金县、惠阳区、博罗县至东莞市石龙镇进入珠江三角洲，于增城区禺东联围东南汇入狮子洋。
东江是广东省的主要水源地之一，除了沿线的县市，东江是香港、广州、深圳、东莞等特大城市的主要供水水源
取水方式：
东莞、广州等沿线城市：从东江直接取水
深圳、香港等境外城市：通过引水工程远距离调水到水库
水质问题：
东江：干流水质尚可，83.1%河段达到Ⅰ-Ⅲ类地表水标准，符合水源水要求，，16.9%河段属于Ⅳ-劣Ⅴ类。上游和中游水质较好，下游及界河段水质差，主要污染物为氨氮、高锰酸盐指数、消毒副产物前体物，季节性特征明显，雨季排涝期间水质恶化
水库：主要水源水库水质总体优由于Ⅲ类地表水表标准，但普遍存在富营养化现象。季节性特征明显，主要污染物为藻类、臭味、铁、锰、消毒副产物前体物等
深度处理的技术需求：
刚性需求：氨氮和有机物等污染物水平较高，常规工艺处理后不能达到饮用水水质标准要求，存在水质标超的现象
改善型需求：原水水质总体较好，但明显的季节性特点，采用常规净水工艺时，存在饮用水水质超标的风险
二、深度处理改造工艺选择
深度处理技术：
深度处理就是针对饮用水中常规处理工艺不能有效去除或在常规处理工艺中产生的溶解性有机物开展去除的饮用水除污染新技术或新工艺。
三、应用案例
案例1 深圳梅林水厂深度处理改造工程（60万吨/天）
水质特征：
以深圳水库为水源，水质总体能达到《GB3838-2002》Ⅲ类水的要求
氨氮浓度一般低于0.2mg/L，CODMn浓度低于3mg/L,但总氮常高于2mg/L，总磷高于0.025mg/L,呈中等富营养化状态
夏、秋两季藻类高发，2-MIB和土臭素含量较高，偶发嗅味投诉
雨季面源污染合并藻类爆发，消毒副产物前体物较高，存在超标风险
现有构筑物：
机械混合池、折板反应池、平流沉淀池、V型滤池、清水池
预留用地：
在现有常规工艺基础上，预留了实施深度处理工艺的充足用地
工程投资及运行成本：
作为深圳市第一个深度处理改造水厂和重要的民生工程，要求高标准、高起点建设，水质显著改善
改造后出现问题
u 炭池猛水蚤、剑水蚤等微型动物繁殖和穿透，置于砂滤池之后，存在一定生物安全风险
u 下向流炭池生物反应主要集中在上层活性炭，利用率不够高
u 运行8年左右活性炭强度显著下降，出现粉化现象
案例2 深圳沙头角深度处理改造工程（4万吨/日）
主要水质问题：
问题一：微生物安全保障能力和水平相对薄弱，是直接饮用水的主要限制因素：
浊度：出水平均为0.12NTU；过滤期间常大于0.1NTU，初滤最高达5NTU；
细菌等微生物指标：细菌时有检出，但未超标；大肠杆菌从未检出
水生生物（如红虫、剑水蚤、轮虫等）在水源和处理构筑设施内易孳生。
问题二：原水季节性高藻导致的异嗅异味，影响到饮用水感观
原水存在的嗅味主要有泥味、腥臭味、药味等，并呈季节性规律；
水质投诉：占10－20％。
问题三：对水源水质突变的应对能力较弱，水质安全存在一定隐患：
正坑水库(备用）：库容小，易受到周围地区影响；雨洪季节，原水浊度、重金属等指标大幅提高；
4－10月期间，水生微型动物会大量孳生。
改造目标及面临问题：
目标：
提高对水源水质突变的应对能力
提高生物安全控制水平和保障能力
改善嗅味
为盐田片区优质饮用水改造提供稳定优质的出厂水（化学稳定、生物稳定）
问题：
水厂位于山坡上，可扩充的面积很小，用地十分紧张，无法改造为正常的臭氧-活性炭工艺
原来的石英砂快滤池比较浅（砂层1.2米），无法改造为炭砂双层滤池
改造工艺选择：
超滤：
采用（陶氏）PVDF材质的中空纤维膜；
压力方式：外压
膜孔径为0.03um，
中空纤维内径/外径为0.7mm/ 1.3mm；
单支膜面积77 m2，
膜通量69.9L/（m2•h）
改造工程特点：
（1）系统集成度高、占地面积小。解决了沙头角水厂用地紧张而难以采用臭氧-生物活性炭工艺的问题，对类似水厂的深度处理改造具有示范意义；
（2）在水质安全方面，工艺将活性炭与超滤膜相结合，既发挥了活性炭去除嗅味等溶解性有机物的特性，又具备了超滤膜去除颗粒物、浊度和微生物的优势；
（3）在应对原水季节性污污染方面，该工艺对浊度、藻类、嗅味、重金属、微污染有机物等水质突变具有较强的应对能力，适用于季节性微污染水源水；而臭氧-生物活性炭工艺则对突发性高浓度有毒有害有机污染的原水具有更强的抗冲击性。
投资及运行成本：
案例3 东莞第二水厂提标改造工程（1万吨/日）
原水水质问题：
以东江下游水为水源，水质较差，存在严重的季节性高污染
雨季城市污水通过支流泄洪大量进入东江
上游城市污水排放对原水水质影响
潮汐上溯期间影响污水下泄
表现为高氨氮，高有机物，消毒副产物前体物、嗅味等问题也突出
改造目标：
目标：
提高综合净水效果
提高氨氮的去除能力，减少停产频率
问题：
季节性污染，不希望投入改造的工程和运行成本太高
水厂受场地限制，无法扩建，不能加长净水工艺流程
现有砂滤池较深（4.4米），有可供利用的竖向空间
工艺设计及参数：
曝气炭砂滤池 ：
炭砂滤池是把水厂原有的砂滤池改造成活性炭石英砂双层滤料滤池，在滤池原有的对颗粒物去除截留的基础上，通过增加颗粒活性炭对有机物的吸附作用和强化滤层中微生物对污染物的生物降解作用，提高对有机物和氨氮的去除效果。为了提高活性炭池生物活性，在炭层增加曝气。
1. 滤料：石英砂，粒径0.5-1.0mm，厚度400mm，K80<2.0；活性炭，粒径8×30目，煤质压块破碎炭，厚度1.0m； 2-4mm粗砂，厚度0.2m
2. 过滤方式
：改造滤池为恒速变水头过滤，各滤池间新增进水堰，以跌水的方式进水
3. 出水系统：建出水堰，堰上边缘高于滤池内的滤料表面0.1m
4. 反冲洗排水槽：拆除原有排水槽，新建3个不锈钢反冲洗排水槽
5. 配水配气系统：将大阻力丰字型穿孔管改为中阻力滤头配水配气
6. 曝气系统：炭层表面下方600mm设置曝气设施，DXL=55mmX200mm全表面布气刚玉管式微孔曝气器，按过滤面积均匀布置曝气头，单个气量1m3/h；曝气比0.05-0.3
