嘉兴石臼漾水厂扩容工程的设计和调试运行 许嘉炯 雷挺 沈裘昌 郑志民 （上海市政工程设计研究院 上海 200092） 查人光 陈群 朱海涛 （嘉源给排水有限公司 嘉兴 314000） 摘要：嘉兴市石臼漾水厂扩容工程设计规模8万m3/d，采用预处理—加强常规处理—臭氧活性炭深度处理工艺，整套工艺中采用的中置式高密度沉淀池为首次采用；序批反冲洗组合滤池具有一定新意。石臼漾水厂扩容工程全套水处理工艺流程和单项构筑物在行业内具有一定的示范性。运行三个多月来，各种生产构筑物和设备运行正常，出水水质达到了《城市供水水质标准》。
关键词：加强常规处理 深度处理 中置式高密度沉淀池 序批反冲洗组合滤池 1 水厂背景简介 嘉兴市石臼漾水厂目前总规模为25万m3/d。一期规模5万m3/d，净水工艺为：取水泵房－折板反应池、平流沉淀池、四阀滤池－清水池（设于沉淀池下）。
二期规模10万m3/d，净水工艺为：生物接触氧化预处理池－潜水泵房－折板反应池、平流沉淀池－气水反冲滤池－清水池（设于沉淀池下）－二级泵房。
石臼漾水厂的深度处理于2005年初投入使用，在提高石臼漾水厂出水水质的同时，其供水能力亦相应提升至17万m3/d。工艺流程见图1。 
图1 石臼漾水厂扩容工程实施前的工艺流程 2005年7月，石臼漾水厂扩容工程投产后，其供水能力扩大至25万m3/d，新建8万m3/d扩容工程为全套新建工艺构筑物。 2 水源水质 嘉兴市石臼漾水厂水源为新塍塘，水源水质受有机物污染比较严重，虽经大力整治和保护，水质得到了一定的控制和恢复，但总体上还属于Ⅲ～Ⅳ类水质标准，尤其是耗氧量等指标，最高值已劣于Ⅴ类标准，详见表1。这直接导致了石臼漾水厂出厂水水质中有机物指标达不到“饮用水卫生规范”的水质标准。 2002年石臼漾水厂原水和出水水质检测表 表1 样品名称 项目及单位 | 石臼漾原水 | 石臼漾出厂水 | | 最大 | 最小 | 平均 | 最大 | 最小 | 平均 | | 色度/度 | 38 | 20 | 28 | 10 | 5 | 5 | | 浑浊度/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 | | 铁/mg/L | 6.31 | 0.15 | 1.10 | 0.44 | <0.05 | 0.06 | | 锰/mg/L | 0.272 | 0.131 | 0.229 | 0.21 | <0.1 | <0.1 | | 挥发酚/mg/L | 0.007 | <0.002 | 0.003 | 0.002 | <0.002 | <0.002 | | 细菌总数/个/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 解决对策 通过多年对嘉兴地表水源水质的长期试验和检测，基本找到了一套针对嘉兴地表水水源水质，大幅改善嘉兴石臼漾水厂出水水质的净水工艺和相应的技术参数，根据这些资料，本次扩建工程的净水工艺采取了4道净水措施。 净水措施和目的 表2 | 预处理 | 加强常规处理 | 深度处理 | 紧急处理措施 | | 去除分子量在3KD～10KD之间的有机物，并改善后续处理效果 | 去除分子量10KD以上的和悬浮性有机物 | 去除分子量3KD以下的有机物、尤其是0.5KD以下的有机物 | 针对突发性水质恶化时的临时处理措施 |
根据上述4道净水措施，扩容工程采取如下处理流程。（见图2）
在选择具体工艺时，力求在吸收国内外先进技术的基础上有所创新，整套工艺中中置式高密度沉淀池为上海市政工程设计研究院首创；序批反冲洗组合滤池为上海市政工程设计研究院首次设计；臭氧－活性炭深度处理工艺中首次增加催化氧化措施以提高系统COD去除能力。 
图2 石臼漾水厂扩容工程的工艺流程
4 设计特点 4.1总平面布置
扩容工程厂区布置见图3。 
图3 石臼漾水厂扩容工程的平面布置
水厂位于石臼漾水厂水源新塍塘南侧空地上。场地呈东西向狭长形，北侧和东侧为新塍塘，西侧和南侧均为行政开发区干道，占地面积虽有71亩，但中部有11万V高压线横贯东西，供电部门要求预留34米宽高压线保护带，不得建设地面构筑物，加之西侧与南侧道路均有一定用地控制要求，并要为今后生物预处理和污泥处理留有空间，厂区布置有一定难度。
经过反复研究和比较，扩容工程水厂布置基本分综合生活区和生产区二块，东面预留污泥处置设施区，西侧综合生活区今后亦将建桥与石臼漾水厂综合区相连接，现有栈桥与石臼漾水厂连接，充分体现人性化设计的特点。整体流程为从东至西，最后由二级泵房向西供入城市管网。扩容工程的布置除与周围河流、道路和高压线等周边环境相协调，还力求与北侧17万m3/d老厂功能相统一，其中加氯加药及液氧设施均利用老厂现有设施。
4.2 取水泵站
取水泵站的规模为8万m3/d，设在新塍塘南侧河边。取水泵房前设4套离心泵，3用1备。水泵出水管设电动蝶阀和检修阀。
4.3 预O3接触
预O3投加点设在取水泵房出水管上，投加到静态混合器前。
4.4 中置式高密度沉淀池
中置式高密度沉淀池为上海市政工程设计研究院首创并首次应用于生产实践，包含上海市政工程设计研究院两项发明专利（已获申请号），相较传统高效沉淀池，结构更加紧凑合理且简单，占地面积更小，目前出水水质在1NTU左右。
规模8万m3/d，采用机械混合、机械反应、斜管沉淀和污泥浓缩合建形式，共分二组，每组规模4万m3/d。
原水进入沉淀池后先进行机械混合，时间1分钟，回流污泥和矾液加注后的原水一起进行机械混合，混合后机械提升搅拌反应方式，然后从反应池二端由上而下进入沉淀分离区。分离区上部设斜管，分别置于反应区二侧，上升流速约4.3mm/s，斜管上部布置集水槽，沉后水经集水槽通过总渠接入滤池。
分离区下部设污泥浓缩区，采用刮泥机进行污泥浓缩、刮泥，池中央设小型泥斗，用排泥管接出，排泥管与螺杆泵连接，螺杆泵配变频电机，设计回流污泥量按10％计，多余污泥则由排泥管排放，远期接入污泥处理系统。
4.5 序批反冲洗组合滤池
序批反冲洗组合滤池为上海市政工程设计研究院首次设计，包含上海市政工程设计研究院一项发明专利和一项实用新型专利（均已获申请号）。目前滤池运行状况良好，出水水质达标，获得浙江及其他省市水司的认可。
本工程将瓷砂双层滤料滤池和炭砂双层滤料滤池合建在一起，呈双排布置，一排为瓷砂滤料滤池，均各分为4格。另一排为炭砂滤料滤池，规模均为8万m3/d，中间设管廊，管廊当中分别设二种滤池的出水渠。
（1）瓷/砂双层滤料滤池：
单格尺寸：12.25×8m，中间设隔墙，面积为98m2，其中砂层厚0.6m，微孔轻陶瓷层厚0.8m，滤速9m/h。
（2）炭/砂双层滤料滤池：
单格尺寸面积和滤速与瓷/砂滤料滤池相同，炭层厚度为2m，砂层厚度为0.3m，活性炭层停留时间13min。
滤池冲洗采用气水反冲洗，水冲为水箱冲洗，气冲设备设在冲洗泵房内。
4.6 冲洗泵房
冲洗泵房为半地下结构。设2台冲洗泵，1用1备。为满足滤池气冲要求，在冲洗泵房内设鼓风机2台，1用1备。
4.7 提升泵房和后O3接触池
提升泵房和后O3接触池采用合建形式。提升泵房为潜水泵房，共设3台，2用1备。提升后，水再由渠道送入后O3接触池，后O3接触池停留时间12min，池分2格，采用全封闭钢砼结构，池顶设人孔和排气管，排出尾气经收集送入O3尾气破坏器进行无害化处理。
O3接触池采用2阶段微孔曝气头接触反应方式，并增加了催化氧化措施，是后续COD可降解能力有明显改善。
4.8 O3发生器间
用纯O2制O3，可使处理水中的溶解氧达到超饱和状态，有利于后续活性炭处理效果。因此本次设计采用以纯O2为气源的O3发生器。现阶段可先采用购买液O2方式，液氧罐可向厂家租用。
O3投加量按最大4mg/l计，其中预O3考虑1mg/l，后O3为3mg/l，因此设O3发生器2台，每台7kg/h，不设备用O3发生器。制成的O3由不锈钢管直接接入O3接触池曝气系统和预O3前的静态混合器中。
O3发生器间与提升泵房及后O3接触池合建。
4.9 清水池
清水池分2座，总容量1.8万m3，其容量较大以补充原石臼漾水厂清水库能力的不足。
4.10 吸水井和二级泵房
规模为8万m3/d，考虑到建成后石臼漾水厂的时水量变化有相当部分要由新建二级泵房供出，因此取K时系数取1.5，最大供水能力达12万m3/d。
二级泵房采用半地下结构。设4台泵，1大3小，大泵设变频调速装置；一台小泵备用。水泵启动采用真空引水设备。
4.11 加药间与机修间
加药间规模8万m3/d，考虑投加系统：1.复合高锰酸盐；2.PAM助凝剂。
复合高锰酸盐平均投加量0.5mg/l，最大投加量1mg/l，投加浓度为0.5％～1％。PAM投加泵共2台，1用1备。
助凝剂采用固体PAM，平均投加量0.5mg/l，最大投加量1mg/l，由于PAM溶解过程较复杂，因此选用进口一体化专用PAM溶药装置。PAM投加泵共3台，2用1备。
机修间与加药间合建，面积约260m2。
4.12 回收池
回收池有效容积约440m3，内设2台潜水泵，1用1备，并增设推流式搅拌机，防止污泥沉积。回收池出水视沉淀池运行工况，既可并入原水进行回用，也可事故紧急排入雨水系统。 5 调试与运行 扩容工程采用工艺较新，尤以首次设计的中置式高密度沉淀池和序批反冲洗组合滤池调试工作为重。经过近两个月的试运行，目前单池运行已经稳定。此过程中中置式高密度沉淀池的运行处受加药量的影响外，其出水水质受下部排泥的影响较大，通过试运行阶段不同工况反复调试，目前逐步掌握加药量规律，且排泥时间逐步延长，排泥浓度逐步增加；序批反冲洗组合滤池的调试重点主要在反冲洗系统，通过试运行阶段调试，目前逐步掌握冲洗的周期和最佳冲洗时间。目前扩容工程投产运行已经三个多月了，调试工作尚在进行中，目前出厂水浊度控制在0.2～0.3NTU左右，具体水质参数如下： 2005年8月和9月石臼漾水厂扩容工程月平均水质表 表2 | 时间 | 8月 | 9月 | | 浊度 （NTU） | 0.29 | 0.24 | | 色度 （度） | <5 | <5 | | 嗅和味 （级） | 0 | 0 | | 可见物 | 无 | 无 | | PH值 | 6.9 | 7.2 | | 氨氮 （mg/l） | <0.02 | <0.02 | | 亚氮 （mg/l） | <0.001 | <0.001 | | 耗氧量 （mg/l） | 0.72 | 0.73 | | 锰 （mg/l） | <0.05 | <0.05 | | 总铁 （mg/l） | <0.05 | <0.05 | | 细菌 （CFU/ml） | 0 | 0 | | 大肠菌 （CFU/ml） | 0 | 0 | | 余氯 （mg/l） | 0.43 | 0.52 |
6 结语 本工程所采用的工艺中，有首次投入生产实践的中置式高密度沉淀池，还有国内最近几年才开始投入生产实践的翻板滤池和臭氧活性炭深度处理工艺，代表国内受污染原水给水处理的先进水平，对杭嘉湖地区及其他类似原水水源水厂的实施提供宝贵的经验。石臼漾水厂扩容工程全套水处理工艺流程和单项构筑物在行业内具有一定的示范性。
嘉兴石臼漾水厂扩容工程采用全新的工艺，具有一定的风险性，但这是在技术上有所突破必须承担的。为将风险控制在合理的范围内，上海市政工程设计研究院和嘉源给排水有限公司针对水源水质和采取工艺进行仔细研究和大量的试验，并在设计过程中多次组织院内和浙江各水司专家对采用工艺和设计参数进行研究讨论，不断改进。
嘉兴石臼漾水厂扩容工程正式建成通水已有三个多月了，运行情况良好，达到了预期目标和要求，证明所采取的工艺和选用参数是合理可靠的，为改善嘉兴市供水水质和水量创造了有利条件。
回顾整个实施过程，有以下体会：
1、原水水质的好坏对水厂而言至关重要。嘉兴石臼漾水厂所取原水为内河V类，为使出水水质达标，不得不采用高效先进的处理工艺，这对给水处理技术的提高固然有一定的推动作用，基本解决嘉兴市区饮水水质问题，但毕竟制水成本较高，管理较为复杂，从长远来看，对改善原水水质应提高认知度，并持之以恒。
2、寻找不同工况最佳运行模式，充分发挥生产工艺的能力。石臼漾水厂扩容工程采取先进的工艺，投加了高锰酸盐和PAM等多种药剂，只有寻找不同工况下最佳运行模式才能在科学经济的发挥各生产构筑物的处理能力。石臼漾水厂扩容工程运行三个多月来，正是在不同工作负荷下，尝试寻找最佳运行模式，逐步积累经验，出水水质得以稳步提高。 参考文献 1. 储金宇等 臭氧技术及应用 化学工业出版社2002.03
2. 孙昕等 生物活性炭滤池的反冲洗方式研究 中国给水排水 2001
3. 郑志民等 嘉兴石臼漾水厂深度处理工程设计与运行 给水排水 2005
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