飲用水臭氧活性炭深度處理工藝設(shè)計(jì)
摘 要:某兩座水廠的深度處理工程總建設(shè)規(guī)模達(dá)100 ×104 m3 /d,設(shè)計(jì)采用臭氧生物活性炭工藝。介紹了主要工藝單元的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備及處理效果。為避免活性炭在濾池反沖洗時(shí)流失,臭氧生物活性炭濾池采用翻板濾池的工藝形式。一年多的實(shí)際運(yùn)行表明,深度處理工藝有效提高了出水水質(zhì),出廠水106個(gè)項(xiàng)目均達(dá)到了國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006) 。
關(guān)鍵詞:飲用水深度處理;臭氧;生物活性炭;翻板濾池
1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
某市現(xiàn)有A、B 兩座水廠, A 水廠規(guī)模為60 ×104 m3 /d,分五期建成; B 水廠近期規(guī)模為40 ×104m3 /d,遠(yuǎn)期總規(guī)模為60 ×104 m3 /d。兩座水廠均采用常規(guī)處理工藝。水廠水源均為湖泊水,因入湖河道的水質(zhì)大部分為Ⅳ類、Ⅴ類,有些為劣Ⅴ類,從而使水體受到一定程度的有機(jī)污染,目前水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類水體,屬微
污染源水。據(jù)監(jiān)測(cè),水源水中超過(guò)Ⅲ類水源水標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目包括CODMn、DO、NH3 - N、TP、TN等, 2005年分別為( 3. 44 ～6. 80 ) 、( 4. 80 ～12. 50) 、( 0. 01 ～2. 96) 、(0. 02～0. 15) 、( 0. 07～4. 38) mg/L。水中藻含量也較高,平均為200 ×104 個(gè)/L,最高為280×104 個(gè)/L。盡管政府采取了一些污染源控制措施,但難以在短期內(nèi)有效控制。常規(guī)處理工藝對(duì)兩水廠水源中溶解性有機(jī)污染物的去除效果不理想,自來(lái)水有時(shí)有異味、口感不好、CODMn偏高。2005年出廠水CODMn年均為3. 25 mg/L,最大值為4. 15
mg/L,最小值為2. 71 mg/L。為有效提高出水水質(zhì),設(shè)計(jì)采用臭氧生物活性炭深度處理工藝。
2 工藝設(shè)計(jì)
飲用水深度處理工程于2006年在A、B水廠實(shí)施,項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模與水廠常規(guī)處理規(guī)模配套。兩座水廠均采用預(yù)臭氧(O3 ) /常規(guī)處理/臭氧生物活性炭(O3 - BAC)工藝,工藝流程見(jiàn)圖1。
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工程建設(shè)內(nèi)容除新建深度處理設(shè)施外,還包括對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造。新建內(nèi)容包括預(yù)臭氧接觸及機(jī)械混合池、砂濾水提升泵房、后臭氧接觸池、活性炭翻板濾池、臭氧制備車間、反沖洗泵房、變配電間及炭庫(kù)等。
① 預(yù)臭氧接觸池及機(jī)械混合池
預(yù)臭氧投量為0. 5 ～1. 0 mg/L,接觸時(shí)間為4min。預(yù)臭氧接觸池為密閉式結(jié)構(gòu),池頂設(shè)置尾氣排放管和自動(dòng)氣壓釋放閥。采用文丘里擴(kuò)散器投加臭氧,動(dòng)力水源采用砂濾池出水。根據(jù)臭氧腐蝕性強(qiáng)、有毒的特性,臭氧接觸池不設(shè)出水閘板,采用薄壁堰跌落出水,以避免采用閘板后出現(xiàn)維護(hù)困難或需要經(jīng)常更換等問(wèn)題。臭氧尾氣消除裝置露天設(shè)置在臭氧接觸池池頂,臭氧尾氣通過(guò)管道接入池頂?shù)某粞跷矚馄茐难b置,經(jīng)催化分解后排入大氣。投藥混合原采用管式水力混合設(shè)備,為提高混合效果和運(yùn)行穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)采用機(jī)械混合,并與預(yù)臭氧接觸池合建。
② 砂濾水提升泵房
用于將常規(guī)處理砂濾池出水提升進(jìn)入深度處理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)采用潛水軸流泵,共設(shè)8臺(tái)水泵( 6用2備) 。單泵流量為10 ×104 m3 /d。
③ 后臭氧接觸池
后臭氧投量為1. 0～2. 0 mg/L,接觸時(shí)間為10min。后臭氧接觸池為密閉式池型。采用微孔鈦盤布?xì)?設(shè)3個(gè)投加點(diǎn)進(jìn)行臭氧接觸反應(yīng),臭氧的投加比例順?biāo)鞣较蛞来螢橥都恿康?0%、20%、20%(見(jiàn)圖2) 。臭氧尾氣通過(guò)管道接入池頂?shù)某粞跷矚馄茐难b置,經(jīng)催化分解后排入大氣。出水采用薄壁堰跌水出流。
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④ 生物活性炭翻板濾池
生物活性炭濾池一般采用V型濾池,近年來(lái),翻板濾池因其鮮明的特點(diǎn)而逐漸受到重視,也開(kāi)始在國(guó)內(nèi)應(yīng)用。
翻板濾池與V 型濾池技術(shù)上的最大差別是反沖洗方式不同,翻板濾池是序批式,沖洗時(shí)不排水,這樣可以避免或減少濾料的流失;而V型濾池反沖洗與排水同時(shí)進(jìn)行,沖洗強(qiáng)度控制對(duì)濾料的流失影響較大。此外其結(jié)構(gòu)比V型濾池簡(jiǎn)單,節(jié)省占地。考慮到活性炭濾料密度較小,易隨反沖洗上升水流流失,而翻板濾池能夠避免或減少活性炭的流失,并在濾池施工和維護(hù)及濾池出水水質(zhì)等方面比V型濾池更具優(yōu)勢(shì),所以該工程的生物活性炭濾池采用翻板濾池。濾池結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。
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主要設(shè)計(jì)參數(shù):設(shè)計(jì)空床濾速為11～12 m /h,接觸時(shí)間為10～11 min,活性炭層厚為2 m。為防止脫落的生物膜影響出水水質(zhì),在活性炭層下鋪設(shè)30 cm厚的石英砂,濾層總厚度為2. 3 m。
濾池的工作過(guò)程如下:每格濾池前均設(shè)有可調(diào)節(jié)的進(jìn)水堰板,使每格濾池的進(jìn)水流量均勻一致。濾后水通過(guò)設(shè)在每座濾池后的薄壁堰跌落進(jìn)入位于濾池管廊下的清水總渠。單格吸附池面積為105
m2 ,濾池水頭損失為15 kPa,設(shè)計(jì)工作周期為3～6d。
⑤ 臭氧發(fā)生間
臭氧發(fā)生間包括四個(gè)單元:純氧制備系統(tǒng)、臭氧發(fā)生系統(tǒng)(含冷卻水系統(tǒng)) 、變配電系統(tǒng)、自控系統(tǒng)。
臭氧產(chǎn)量考慮5%的富余量(安全系數(shù)) 。A水廠規(guī)模為60 ×104 m3 /d,臭氧最大產(chǎn)量為78. 75 kg/h,設(shè)臭氧發(fā)生設(shè)備4臺(tái),單臺(tái)臭氧產(chǎn)量為22 kg/h,功率為400 kW。B水廠近期規(guī)模為40 ×104 m3 /d,臭氧最大產(chǎn)量為52. 5 kg/h,設(shè)臭氧發(fā)生設(shè)備3臺(tái)。
臭氧發(fā)生器制備量可在10% ～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié),臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
臭氧的制備采用VPSA制氧機(jī)現(xiàn)場(chǎng)制氧,以氧氣為氣源制臭氧;臭氧尾氣破壞采用催化劑接觸催化分解法。兩廠各設(shè)VPSA制氧機(jī)一套,為臭氧發(fā)生器提供純氧,每套制氧機(jī)配兩個(gè)吸附塔,交替使用和再生,單機(jī)Q = 550 kg/h,N = 420 kW。
3 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及處理效果
① 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)
臭氧活性炭水質(zhì)深度處理工藝運(yùn)行管理的重點(diǎn)為臭氧投加量和翻板濾池的控制。
臭氧投加量在設(shè)計(jì)上留有一定的余地,實(shí)際運(yùn)行管理中主要根據(jù)水源水質(zhì)變化情況及供水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)試階段,通過(guò)不同臭氧投加量下濁度、CODMn、BCODMn等指標(biāo)去除率的對(duì)比分析,確定合理的臭氧投加量。水質(zhì)邊界條件確定后,投加量的調(diào)整較小。
生物活性炭翻板濾池反沖洗前濾層上的水深為1. 5 m,完成反沖洗后一次排水,反沖洗排水翻板閥距濾池最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離為14 m,將漂浮在水面上的泡沫和污物與廢水一起排除的難度較大,因此翻板濾池的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng),運(yùn)行中應(yīng)注意表面泡沫污物的排除,必要時(shí)可增加表面輔助沖洗設(shè)施。此外,反沖洗完成后,濾池進(jìn)水水位距濾層頂面距離較大,為避免進(jìn)水直接沖擊濾料,對(duì)濾層分布造成影響,宜在反沖洗完成后,繼續(xù)采用反沖洗水提高濾層頂面的水深,在不影響濾層穩(wěn)定性后再進(jìn)行下一階段的過(guò)濾。
② 處理效果
深度處理工程建成后,出廠水的106個(gè)項(xiàng)目均達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》( GB 5749—2006) 。一年多的運(yùn)行表明,工程實(shí)施后,出廠水的CODMn、色度、嗅味等指標(biāo)大幅改善,有機(jī)物含量大大降低。經(jīng)檢測(cè),常規(guī)處理工藝的出水CODMn、濁度平均值分別為3. 51 mg/L、0. 45 NTU,出廠水分別為2. 27 mg/L、0. 28 NTU;氯化消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷的含量也比常規(guī)處理降低了79%;飲用水的感觀性指標(biāo)顯著改
善,全面提升了飲用水水質(zhì)。
工程總投資為28 668 萬(wàn)元, 其中A 水廠為17 073萬(wàn)元,B水廠為11 595萬(wàn)元;深度處理的單位運(yùn)行成本為0. 18 元/m3。
4 結(jié)論
在某兩座水廠深度處理工程中采用了臭氧生物活性炭工藝,實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,工藝流程穩(wěn)定可靠、管理簡(jiǎn)單,出水水質(zhì)顯著改善,達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006) 。
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