1、臭氧在自来水厂深度处理工程中的应用(图)信息来源：本站搜集 更新时间：2006-12-12 16:49:14 （一）自来水厂深度处理工程介绍水厂供水水源为大运河支流，全长约 10km，河宽 41m，最大水深 2.72m，平均流速达 0.025m/s，近年来受有机污染的程度逐年加大，水中的氨氮、色度、亚硝酸盐、耗氧量及铁、锰的含量偏高，原水浊度 25272.6NTU，色度 640，铁0.232.80mg/L，氨氮 0.55.0 ，CODMn3.288.90。按地面水环境质量标准（ GB3838-2002）评价属类，为微污染原水。为了降低出厂水色度、氨氮及有机污染物的含量，水厂投入了大量资金及人力
2、进行技改，增加生产及管理的技术含量，克服种种不利因素，基本保证了供水水质综合合格率达标，但随着在常规处理工艺中氯的大量投加，增加了出厂水中三氯甲烷等卤化烃和致癌变物质等的含量。水中的异味严重，色、嗅、味不能满足要求。随着人们生活水平的提高，市民对饮用水质量的要求相应提高。国家已颁布新的生活饮用水卫生规范，因此针对日益恶化的原水水质，采用新颖的预处理工艺、臭氧活性炭深度处理工艺，是改善出厂水水质的必要手段。水厂深度处理工程设计规模为 15104m3/d，结合原有 8 万吨常规处理，二期扩建 7 万吨包括常规处理，处理对象为微污染原水，主要水质指标是色度、耗氧量、氨氮及锰。水厂目前设计供水能力 8
3、 万立方米/日，远期规模达到 15 万立方米/ 日。水厂有常规处理 2.5 万立方米网格反应平流沉淀池两座，5 万立方米四阀滤池 1 座，3 万立方米网格反应平流沉淀池、四阀滤池各 1 座。深度处理工程，即在原有常规处理工艺基础上，增加预处理和臭氧活性炭深度处理工艺。现将该工程设计和建设特点介绍如下：1 设计介绍水厂深度处理工程建设规模为 15 万立方米/日，分两期建设。一期工程 8 万立方米/ 日，2002 年 7 月正式动工，2003 年 5 月投入运行。二期工程 7 万立方米深度处理包括常规处理，将在 2003 年 8 月正式动工。通过技术经济比较，生物接触氧化工艺比较适合源水的水质特点
4、，生物接触氧化池容易与水厂现有构筑物连接，且投资和运行费用较省。该工艺具有去除氨氮和有机物效果好、容积负荷高、耐冲击负荷、出水水质好且稳定、动力消耗相对较低等优点。同时此工艺在应用实践中，对停留时间曝气方式、填料品种、排泥和操作技术等工艺要素已有了大量的试验研究和较多的工程实例，取得了比较成熟的经验。因此，本工程采用生物接触氧化法作为预处理工艺。原水经过生物预处理和常规处理后，水中有机污染物有了明显的去除。但由于水源水质较差，源水有机污染物含量较高，此时出水中有机物浓度还比符合生活饮用水卫生规范的要求，需后续补充深度处理工艺才能较大幅度去除。 饮用水深度处理的方法有高级氧化、活性炭吸附和膜法水
5、处理工艺等，综合考虑经济和技术因素，在水厂中生产性运用较多的是臭氧-活性炭联用技术。本工程采用臭氧-活性炭法作为深度处理工艺。臭氧-活性炭工艺主要涉及到臭氧的制造生产、投加及活性炭过滤等。臭氧的生产原料分为空气、纯氧和液氧三种，对三种臭氧生产方案、经济、技术性能进行综合比较，结合水厂现状，进期考虑以纯氧为臭氧生产原料，远期如条件成熟，可考虑制氧。1.1 工艺流程水厂工艺流程如下图：1.2 工艺设计1.2.1 预处理工艺参数和特点本设计在生物接触氧化池中一定间距交替布置上通和下通垂直挡板，使水流形成上下转弯，与填料充分接触，并且避免短流，提高容积利用率。8 万吨/日规模一组，分两格，水力停留为
6、1.5h（有效水深 4.5m，其中弹性立体填料高度为 3.5m，直径 173 毫米，长度 3.5 米，共 33000 余根，上下采用紧绷索固定。预处理池下部排泥层高度为 1.6m，池总高 6.8m，预处理池平面尺寸67.9821.05m，填料比表面积大于 3m2/m3，穿孔管曝气气水比（0.61.5）：1。排泥采用穿孔排泥管。1.2.2 运行控制针对污染源水的特点，采用穿孔管曝气，分阶段控制曝气；为防止池内积泥，在布气管下设有集泥槽和穿孔排泥管，预处理池前三分之一排泥周期三天，排泥历时 60s，后三分之二排泥周期六天，排泥历时 30s，排泥使用快开排泥阀，由 PLC 进行控制；生物膜脱膜和填料
7、上积泥采用气冲洗，加大气量轮换冲洗，冲洗强度是在正常运行的 2-3 倍，冲洗周期 15 天，冲洗历时 30min，由人工操作。1.2.3 鼓风机房及配电间鼓风机房平面尺寸 19.58.0 米，面积 284.5m2，土建按 15 万立方米/日一次建成。设 BE200 罗茨鼓风机（风量 45m3/min、压力 0.6kgf/cm2、功率 75kw）两台，其中一台变频器，扩建工程预留两台。设 BE150 罗茨鼓风机（风量 22.4m3/min、压力0.6kfg/cm2、功率 37kw）两台。1.2.4 提升泵房及吸水井提升泵房为原 5 万立方米送水泵房改造而来。平面尺寸 23.77.0 米，设计规模
8、 15 万立方米/ 日，设备按一期 8 万立方米 /日安装，配立式离心泵（Q=2075.5m3/h，h=12.1m，=85%，n=740rpm ，N=110kw）两台；（Q=1037.7m3/h，H=12.1m，=82%，n=980rpm，N=55kw ）两台。另设 SZ-2，75kw 真空泵两台（一用一备），常保持真空系统。吸水井平面尺寸 17.74.66.0 米一座，与原有吸水井（17.73.66.0 米）连通，可取水量 550m3，为一台大泵 15 分钟取水量。1.2.5 臭氧发生室平面尺寸 21.612.0 米，分两间，一间制臭氧室，水厂深度处理工程一期以液态氧为气源，选择了臭氧产量
9、10kg/h 的臭氧发生器（臭氧浓度 6%，冷却器水温 25）两台，一是考虑运行成本，节约液氧用量，臭氧产量宜控制在 6kg/h，两台共 12kg/h，满足生产需要；二是考虑在一台臭氧发生器检修时，另一台臭氧发生器降低臭氧浓度，臭氧产量 10kg/h，能基本满足生产需要。另购一台 15kg/h（臭氧浓度 7%，冷却水温 25）臭氧发生器满足远期 15 万立方米/ 日使用。二期预留位置考虑有条件时上变压吸附现场制氧。设计臭氧的平均投加量为 2.0mg/L，最大为 3.05.0mg/L ，加臭氧量可根据实际水质情况进行调配。臭氧发生器的运行控制：在臭氧发生器运行前，对臭氧发生器必须吹扫，流量至少为
10、额定气量的 20%，第一次开机用干燥空气吹扫至少 24 小时，以后操作时吹扫时间视停机时间长短而定（每停机一天吹扫一小时）。尾气破坏装置、氮气添加系统、冷却水压力、进气露点工作正常后可开机。系统操作由主控制柜 MCC 上触摸屏完成，分单步、一步化、全自动运行三种操作方式，可进行臭氧浓度、臭氧投加量、放电电流等运行参数的设定、修改，并可观察实际运行的测定参数，主控制 MCC 柜与全厂 DCS 系统连接，可由中控制进行操作。全自动运行根据接触池进水流量前馈控制投加，出口水中臭氧浓度仪、尾气臭氧浓度反馈控制，根据水质化验参数进行修正。臭氧产量按下列公式计算：m = c vm-臭氧产量（kg/h）c-
11、臭氧浓度（%）v-气体流量（kg/h）影响臭氧产量参数有：冷却水温度、冷却水流量、进气流量、进气压力（操作压力）、进气纯度、进气温度、环境温度、待产出的臭氧浓度。1.2.6 臭氧接触池平面尺寸 17.710.3 米，水深 6 米。分两组，每组 4 万立方米，采用两级布气，布气采用盘式布气帽，布气盘数量 80 只，前级气量 60%，后级 40%，接触混合时间 15 分钟，前级 5 分钟，后级 5 分钟，缓冲部分 5 分钟。尾气破坏装置采用加热催化酶方式，单台处理量 73Nm3/h，共两台，正常工作情况下一用一备。1.2.7 活性炭滤池一期 8 万立方米/日一座，分为 10 格，单池面积 48m2
12、，滤速 7.5m/h，水头损失 0.6m，经常冲洗时强度 8.0L/s.m2，定期冲洗时强度 12.0L/ s.m2。滤池采用原有水塔（砂滤水）进行重力反冲洗，冲洗强度由阀门调节，恒水位过滤。滤料组成：承托层由卵石 8-16、4-8、2-4、4-8、8-16 各 50mm 组成。活性炭采用 1.5mm 柱状炭，柱长（2.51.25mm） 83%，厚度 1800mm。工程实施中采用两种煤质炭，7 格使用 1.5mm 柱状炭，3 格使用 830 破碎炭。活性炭主要参数见下表：编号 规 格 水分% 碘值 mg/g 灰份% 亚甲兰值 mg/g 装填密度 g/l 强度%1 830目 0.78 1066.
13、6 9.65 256.1 494 96.52 1.5mm 0.39 1025 7.78 205 446 95.2活性炭滤池滤速 8m/h，接触时间 13.5min，采用砂滤水进行冲洗，由于利用原冲洗水塔进行反冲，需通过调节阀门开度控制冲洗强度，根据实际情况，反冲洗周期暂定为 48 小时，1#炭冲洗强度 10.51/m2s，冲洗时间 6min，膨胀率 17.8%，2# 炭冲洗强度 161/m2s，冲洗时间 6min，膨胀率 17.6%。1.3 供电及自控系统供电采用两路 10kv 电源。原有 2 台 10kv/380v、500KVA 变压器并用（二期考虑更换变压器，采用 2 台 1250KVA
14、干式变），更换原有低压配电屏，采用 MS 抽屉式低压配电屏。自控结合水厂原有 DSC 系统，分 3 个主站，光纤环网实现冗余和可靠性、安全性通讯。完善摄像系统，采用电源避雷、网络避雷，保证自控系统正常进行。2 运行效果预处理池于 2003 年 4 月 19 日通水，4 月 21 日正式曝气，6 月 18 日开始满负荷运行，最大进水量 4600m3/h，一星期后氨氮去除率达 70%以上，满负荷运行后，氨氮去除率平均在 91%，浊度去除率平均 27%，CODMn 去除率 10%，铁去除率 22%，锰去除率 56%；预处理运行后，常规处理效果得以提高，在同样加矾量情况下，浊度去除率达 99.9%，沉
15、淀水出口浊度从 34NTU到小于 2NTU，CODMn 平均去除率从 30%提高到 44%，砂滤后水 CODMn 平均小于 3mg/l，锰去除率从 20%提高到 75%。深度处理臭氧活性炭 5 月投入运行，5 月 17 日开始投加臭氧，6 月 18 日开始满负荷运行，运行一周后，剩余氨氮去除率达70%左右，生物膜基本形成，CODMn 一个月内去除率在 70%以上，一个月以后逐渐下降稳定在 40%左右，说明初期主要靠活性炭吸附作用，后期生物作用占主导地位，从两种炭处理效果看破碎炭略好于柱状炭，基本接近。 水质测定结果见下表：测定结果表明，生物接触氧化预处理加臭氧活性炭深度处理工艺比常规处理工艺去
16、除有机物的效果明显优越，可以降低耗氧量CODMn 到 2mg/l 以下，降低色度到 5 度以下，降低氨氮到 0.5mg/l 以下，并大幅度降低了水中的三致物质，增加了水中的溶解氧、活性氧，改善了嗅味和口感。3 工程造价水厂深度处理工程一期 8 万立方米/日（部分建筑物以及很大部分总平工艺管道按 15 万立方米/ 日一次建成），工程总投资 3989万元，其中财政拨款 1903 万元，银行贷款 2086 万元，平均每 m3 水造价为 498.7 元（包括二期扩建工程土地征用在内）。其中预处理部分工程造价 240 万元，单位造价 90 元/m3 水，单位工程如下：预处理池工程造价 480 万元（含土
17、建、安装、设备和材料费，下同），单位造价 60 元/ m3 水；鼓风机房工程造价 240 万元，单位造价 30 元/ m3 水；深度处理部分工程造价 1800 万元，单位造价 225 元/ m3 水，单位工程如下：活性炭滤池工程造价 1000 万元，单位造价 125 元/ m3 水；臭氧发生器室及臭氧接触池工程造价 600 万元，单位造价 75 元/ m3 水；提升泵房及吸水井工程造价 200 万元，单位造价 25 元/ m3 水。4 生产成本分析预处理动力费用由两部分组成，一部分是因在常规处理工艺前增加预处理工艺，需要取水泵房提升 1.5m 水头增加的动力费用；另一部分是鼓风曝气的动力费用气水比按 1.5：1 计算），合计单位成本约 0.044 元/吨。深度处理部分包含：臭氧接触池进水提升电费及臭氧发生电费（0.09 元/吨），液氧费用（含气站租赁费，0.049 元/ 吨），活性炭（按使用寿命 1.5 年计算，单位成本 0.046 元/吨），合计单位成本约 0.185 元/ 吨。运行成本总和 0.229 元/吨，加折旧 0.076 元/吨，预处理加深度处理的制水成本为 0.305 元/吨。
