利津水厂常规处理工艺改造
摘要：利津水厂以黄河水为水源，原设计规模为5万m3/d，采用“脉冲澄清池+普通快滤池”工艺组合。近年来由于原水水质恶化、供水水质标准提高，为了使水厂达标供水，须对利津水厂常规处理工艺进行改造，也为将来深度处理工程打下基础。本文从工程应用角度出发，详细介绍了目前水厂存在的问题，以及改造后“高密度沉淀池+V型滤池”工艺组合的设计特点。通过实际运行表明，改造后的工艺处理效果良好，滤后水浊度基本稳定在0.25NTU左右。
关键词：黄河水,供水水质,高密度沉淀池,V型滤池
一、工程背景
利津水厂地处东营市利津县城以北约15km处，隶属胜利石油管理局供水公司管理。该水厂于1992年10月投产，设计规模 5万m3/d，采用“脉冲澄清池+普通快滤池”的常规处理工艺，以黄河水为水源。
二、改造前存在的问题
1、改造前的工艺状况
改造前，利津水厂采用“混凝—沉淀—过滤—消毒”常规水处理工艺，混凝剂为聚合硫酸铁；沉淀采用脉冲澄清池；过滤采用普通快滤池；消毒剂为液氯。工艺流程图如图1所示。
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脉冲澄清池共设2座，混凝区上升流速为1.2mm/s，清水区上升流速为1mm/s，进、出水管均采用虹吸管，设计滤速为8m/h。加药系统采用重力投加，未设助滤剂投加设施。加氯系统采用滤后加氯采用手动加氯机人工调节加氯量。图2为脉冲澄清池现场照片。
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2、存在的问题
随着新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的颁布实施，加强了对水质消毒方面有机物、微生物等水质指标的要求。严格的水质控制标准进一步确保了民众的饮水安全，也使常规饮用水处理工艺面临严峻的挑战。而利津水厂由于存在以下问题，很难按照新标准达标供水。
(1) 原处理工艺较落后，处理负荷大，要欲提高出水水质只能降低上产负荷。因此新标准实施后，供水水质提高，为提高出水水质，只能降低负荷，水厂无法达到5万m3/d的设计生产能力。
(2) 胜利油田地处黄河最下游，近年来，其原水水质随着黄河上游污染加剧越来越差，水库原水TOC、COD等指标逐年升高。而利津水厂供水量小、水库库容大、原水周转周期长，水库内富营养化严重，原水藻类个数更是由投产初期的百万级上升到亿级。
(3) 利津水厂自投产以来未进行过大规模的改造，设备老化严重，脉冲澄清池的排泥与滤池的反冲洗均为人工操作，自动化程度低，不能对生产过程进行连续监控，缺乏预防和保障措施，难以确保高效优质稳定的生产。
3、结论
为了使利津水厂达标稳定供水，并着眼于将来深度处理工程的实施，必须对原常规处理工艺进行改造。
三、水厂改造
据统计，2007年黄河流域污水排放量为42.86万m3，主要污染物为氨氮、化学需氧量和高锰酸盐指数等。山东位于黄河的最下游，入境断面水质达不到水环境功能区Ⅲ类标准要求。而现有的“脉冲澄清池+普通快滤池” 工艺已无法满足当前利津水库高藻、低浊原水的水处理要求，经比选论证，利津水厂选用“高密度沉淀池+V型滤池”工艺作为常规处理改造的主工艺。改造后的工艺流程见图3。
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本次改造工程将厂区东侧新建高密度沉淀池和V型滤池，原地上构筑物脉冲澄清池、普通快滤池予以拆除。
1、高密度沉淀池
高密度沉淀池是将混合、絮凝、沉淀、污泥浓缩过程综合于一个构筑物中的综合处理工艺，各部分相互牵制、相互影响。在混合反应区内靠搅拌器的的提升作用完成泥渣、药剂、原水的快速凝聚反应，然后经叶轮提升至推流反应区进行慢速凝聚反应，以结成较大的絮凝体，再进入斜管沉淀区进行分离。澄清水通过集水槽收集进入后续处理构筑物，沉淀物通过刮泥机刮到泥斗中，经容积式循环泵提升将部分污泥送至反应池进水管，剩余污泥排放。
高密度沉淀池主要设计参数：设计水量5万m3/d，设一座混合池和两座絮凝池，混合时间为70s，絮凝时间6.5min。斜管采用无毒乙丙共聚塑料片热压六边形蜂窝管，管壁厚为0.4mm，边距为25mm，水平倾角60°，斜管倾斜高度为870mm。各区高度如下：超高为0.30m，清水区为1.25m，斜管区为0.87m，布水区为1.18m。絮凝反应池和沉淀池之间设置过渡区，宽度为 2.65m，沉淀池底部设置DN200 的排泥管，集水槽采用不锈钢集水槽。高密度沉淀池平面布置图如图4所示
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2、V型滤池
V型滤池的特点在于保证过滤过程是等水位恒速过滤。滤池的进水渠相互连通，出水阀随水位变化不断调节开启度，使池内水位在整个过滤周期内保持不变。恒速过滤情况下滤层截留杂质量与过滤时间存在线性关系，通过控制过滤周期可以保证滤后水质。
V型滤池南北方向布置，平面尺寸为30.85m×25.9m。双排布置，每格滤池的有效面积为 2×6.3×2.8=35.28m2。每格滤池安装18块933mm×1050mm标准滤板。采用均质石英砂单层滤料：有效粒径为0.9mm，不均匀系数K10=1.40（D80/D10），厚度为1200mm。承托层采用粒径为2.0mm的石英砂，厚度为 100mm。进、排水阀采用气动不锈钢方形闸门，并通过流量调节阀调整滤池的水位基本保持不变，避免滤层出现负压，并达到恒水位过滤的目的。利津水厂V 型滤池设计参数如表1所示，平面布置图如图5所示。
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四、新老系统出水浊度的对比
利津水厂于2009年7月完成常规处理工艺改造并投入运行，自运行以来出水水质较原老系统有显著改善，新老系统不同季节出水浊度对比结果见图6。
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从图6可以看出，2009年7 月新系统运行后，经过2个月调试运行，滤后水浊度基本稳定在 0.25NTU左右，其出水浊度远远低于老系统。
五、结语
本次改造充分挖掘现有工艺的潜力、选准改造的重点难点、充分考虑用地等限制条件，经过比较分析确定采用高密度沉淀池 +V型滤池组合工艺。通过对利津水厂新、老两个系统运行数据的对比可以看出，高密度沉淀池 +V型滤池工艺对藻类、有机物和浊度的去除能力明显优于水厂原有工艺。
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