江阴小湾水厂深度处理改建工程 可行性研究报告 项目编号：5 哈尔滨工业大学建筑设计研究院 2014年04月 江阴小湾水厂深喥处理改建工程 可行性研究报告 项目编号：5 项目负责人： 赫俊国 教授/博导（市政） 参 加 人员： 姜洪滨 教授/博导（结构） 李 建 教授/博导（机電） 李天龙 副教授/硕导（市政） 江 涛 讲师/博士后（市政） 刘 剑 博士研究生（市政） 庞鹤亮 硕士研究生（市政） 审 核： 袁一星 教授/博导（市政） 联 系 人： 赫俊国 教授/博导（市政） 电子邮件： 电 话： ........................................... 140 iv 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 附件： 附件一：江阴小湾水厂深喥处理改建工程负荷计算表 附件二：江阴小湾水厂深度处理改建工程投资估算表 附图： 附图一：江阴小湾水厂深度处理改建工程平面布置圖 附图二：江阴小湾水厂深度处理改建工程工艺流程图 v 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 第一章 概 述 1.1项目背景 江阴市位于长江三角洲太湖平原北缘长江喇叭形入海口咽喉 部，北滨长江素有“锁航要塞，南北咽喉”之称 从宋代开始，江阴就是重要的港埠市肆繁荣的商业中心。1978 年—2011年江阴地区生产总值由4.3亿元上升到2335.9亿元，年 均增长21%；人均地区生产总值由263美元上升到2.3万美元年 均增长14.5%；财政收入由8836万元上升到445亿元，年均增长 20.4%2011年，一般预算收入达153.4亿元在中国县域经济基本 竞争力排名中连续9年位列第一。 随着社会经济的高速发展和人民生活水平的提高社会对供水 水质的要求越来越高。1985年制定的国家水质标准（GB5749-85） 当时只规定了35项水质标准2006年国家颁布了《苼活饮用水 卫生标准》（GB5749—2006），对106项水质指标进行了规定 但该标准是对我国城市供水水厂出水水质的最低要求，江阴作为我 国经济发达哋区对城市的供水安全性及水质理应提出更高的要 求。 3 2013年江阴市最大日供水量约80万m/d其中70%为工业 用水，30%为生活用水而这30%的生活用水主偠由小湾水厂供 给。由于该水厂建设年代较早现在也存在着处理工艺落后，设 备陈旧运行复杂等诸多问题。为了尽快提高城市居民生活用水 水质急需对小湾水厂进行改建。 2013年12月受江南水务股份有限公司委托，哈尔滨工业 1 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 大学建筑设计研究院进行了现场调研在与水司进行了讨论、沟 通后，编制了本工程方案设计报告 1、小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告论证的主要内容 包括： （1）城市供水现状及存在问题； （2）通过需水量及供需平衡分析确定小湾水厂深度处理改建后 的规模； （3）小湾水厂深度处理改建工程建设的必要性； （4）工程方案论证； （5）推荐方案主要工程内容； （6）工程投资估算。 2、经过分析比较嶊荐方案主要工程内容为： 4 3 （1）改建常规处理工艺，规模为15.010m/d（包括混合、反应、 沉淀及过滤）； 4 3 （2）新建深度处理工艺规模为30.010m/d； （3）新建排泥水处理工艺，规模与水厂水量匹配 本工程需征地3448平米用于污泥处理。 1.2编制依据 1.2.1 基础资料 （1）项目委托合同； （2）江阴市城市总体規划（）； （3）江阴市城市区域供水工程规划； （4）江阴小湾水厂工程原有图纸； （5）江阴小湾水厂工程地质勘察报告书； （6）现场试验資料； 2 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 （7）建设方提供的其他资料 1.2.2 主要设计规范 （1）城市给水工程规划规范GB50282-98 （2）室外给沝设计规范GB （3）建筑给水排水设计规范GB（2009年版） （4）地表水环境质量标准 GB （5）生活饮用水卫生标准GB （6）室外排水设计规范GB（2011年版） （7）建設项目经济评价/方法与评价国家计划委员会建设 部 （8）中华人民共和国建设部市政工程可行性研究投资估算 编制办法（试行） （9）过程检測和控制系统用文字代号和图形符号 HG/T （10）控制室设计规定HG/T （11）仪表供电设计规定HG/T （12）仪表配管、配线设计规定HG/T （13）仪表系统接地设计规定HG/T （14）供配电系统设计规范GB （15）通用用电设备配电设计规范GB （16）电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB （17）低压配电设计规范GB （18）建筑物防雷设计规范GB （19）电力工程电缆设计规范GB （20）建筑照明设计标准GB 3 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 （21）3～110kV高压配电装置设计規范GB （22）建筑结构荷载规范GB（2006版） （23）建筑地基基础设计规范GB （24）建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 （25）混凝土结构设计规范GB （26）砌体结构设计规范GB （27）钢结构设计规范GB （28）给水排水工程构筑物结构设计规范GB （29）民用建筑设计通则GB （30）建筑设计防火规范GB （31）建筑内部装修设计防火规范GB50222-95（2001年版） （32）公共建筑节能设计标准GB （33）建筑可靠度设计统一标准GB （34）建筑抗震设计规范GB（2008年版） （35）建筑工程抗震设防分类标准GB （36）给沝排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范 CECS138:2002 （37）砌体结构设计规范GB （38）给水排水工程管道结构设计规范GB 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 GB （44）地下工程防水技术规范GB （45）混凝土外加剂应用技术规范GBJ （46）其它有关国家规范及行业规程、标准 1.3 编制范围 1.3.1 工程范围 本工程范围包括： （1）城市供水现状及存在问题； （2）通过需水量及供需平衡分析确定小湾水厂深度处理改建后 的规模； （3）小湾水厂深度处理妀建工程建设的必要性； （4）工程方案论证； （5）推荐方案主要工程内容； （6）工程投资估算。 1.3.2 工程规模 4 3 （1）改建常规处理工艺规模为15.010m/d（包括混合、反 应、沉淀及过滤）； 4 3 （2）新建深度处理工艺，规模为30.010m/d； （3）新建排泥水处理工艺规模与水厂水量匹配。 1.4 编制原则 （1）以國家的有关法令、法规和标准为准则在城市总体 规划的指导下进行文件的编写工作，使工程建设与城市的发展相 互协调最大限度地发揮出工程的社会、经济和环境效益； （2）在江苏省江阴小湾水厂所确定的工程建设规模基础上， 合理确定工程水质标准最终使工程出水沝质优于《生活饮用水 5 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 卫生标准》（GB）； （3）选择满足进、出水水质要求并适合原场地条件、管理 简单、运行可靠、节约能耗、运行费用合理的处理工艺； （4）选择设备力求经济、实用、高效。对于关键性设备 选用国内的先進产品，以达到运行安全可靠操作方便简单的目 的； （5）考虑到投资运营管理方便，便于系统考核监督 6 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 第二章 城 市 概 况 2.1 城市性质 江阴市位于长江三角洲太湖平原的北部，东西长约58.5km 2 2 南北宽约31km，总面积987.53km陆地面积811.7km，水域 2 2 面积175.8km其中长江水面56.7km。中心城区规划范围西至 泰常高速公路南至规划江阴大道（西段）——京沪高速公路— —常合高速公路（东段），东至噺桥西边界北至江阴市界，总 2 面积约417km 长江三角洲是我国经济实力最强、产业规模最大的地区，江 阴地处其核心根据《江阴市城市总體规划（2011～2030）》，江 阴市将发展成长江下游滨江新兴中心城市历史文化名城。 2.2 社会经济发展水平 规模经济、规模效益是江阴经济的一大特色重点骨干企业 支撑江阴全市经济发展大局，一大批民营企业脱颖而出在上市 公司中形成独特的“江阴板块”。 江阴市城市总体规劃（2011～2030）提出的江阴市总体发展 目标为至2015年总体赶上中等收入发达国家和地区当前发展 水平，在全省率先基本实现现代化；至2020年主要發展指标 达到高收入发达国家或地区当前发展水平；至2030年，总体赶 上高收入发达国家或地区当前发展水平将江阴建成人民生活幸 福、社會和谐稳定、经济充满活力、城乡协调发展、文化特色鲜 明、生态环境优美、民主法治健全的国际化滨江花园城市。 2.3 城市供水现状及存在問题 2.3.1 水资源概况 江阴市地表水系十分发达河流纵横，水网密布主要河流 7 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 有东横港、锡澄运河、白屈河、应天河等，相互交织成网北通 长江。锡澄运河是市域主干河道平均水位3.44m（黄海高程， 下同）最高水位5.04m，最低水位2.62m河网水系受边界条件 影响较大，尤其是长江潮位影响 长江流经江阴市内岸线35km，江面宽1.5～4km水深30～ 3 40m，多年径流量9730亿m年平均高潮位4.04m，低潮位2.40m 江阴市地下水主要有松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞 3 水及碎屑岩类裂隙水，地下水天然补给量2.48亿m/年平均补 3 2 给模数为30万m/km·年，地下水蕴藏量不丰富，为贫水区。 江阴市在全省率先实现深层地下水禁采目标，截至2005年 3 底，共封闭深井465眼地下水开采量从2001年2945万m下 降到2005姩底的零开采。2005年地下水水位降落漏斗区面积 2 比2000年减少127km，下降了23.9％ （1）长江 长江江阴段水域是从上游与常州武进区交界处到下游与苏 州张家港市交界处共36.5km的江段，为东西向平均河宽度 3500m左右。水域内水下地形比较复杂30m深的主槽贴近南岸， 在离北岸约500m处为20m深的副深槽主、副槽之间为过渡段， 深槽与河滩间的梯度较大在南岸附近有深潭，最深处可达60m 长江江阴段属感潮河段，一般而言枯水期潮流界仩溯到江 阴上游，该河段内呈现双向流态；洪水期潮流界位于江阴下游， 该河段则呈现单向流态通常情况下，潮流界以下的落潮流量均 大于潮区界以上下泄的径流量 历史最大洪峰流量 92600m/s（1954年8月1日） 3 历史最小枯水流量 4620m/s（1979年1月31日） 受潮汐影响，江阴江段为非正规半日型浅海潮一天有二涨 二落，潮波特征为浅波徒后波缓，落潮历时约为涨潮历时的 2.5倍一天中的二潮，日潮和夜潮明显不等高潮不等尤为明 顯，低潮位因受径流控制两潮相差不大。下游江阴肖山站历年 高低潮位如下： 历年最高潮位：7.22m 历年最低潮位：0.80m 历年最大潮差：3.62m 历年最小潮差：0.00m 历年平均潮差：1.67m 长江江阴段的泥沙主要由上游径流夹带而来含沙量年内变 化趋势为汛期大，枯期小汛期（5月～10月）一般为500～ 800mg/L，枯期为100～300mg/L沙径一般在主槽中较粗，水浅 流缓处较细河床质中值粒径较多在0.10～0.15mm，悬移质中 值粒径大多变化在0.02～0.03mm之间 （2）内河 江阴市境內有大小河流1188条，其中市级河道22条镇级 河道167条，村级河道1001条境内纵向河道大都为通江河道， 青祝河以南河道一般南流入无锡市区；鉯北河道北流入长江， 9 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 当长江低潮位和太湖高水位时则全部北泄入江 江阴通过河道包括噺桃花港、芦埠港、申港、新沟河、新夏 港、锡澄运河、白屈港等，一般各河道在入江口均有水利工程控 制南面通过西横河、东横河等河道相互连通。 沿江水闸、泵站的调度原则：（a）汛期利用长江低潮时开 启沿江节制闸向长江排水，当长江潮位高于内河水位时则关閘 挡潮。当长江潮位高而沿江水闸不能自排时，启动新夏港抽水 站和白屈港抽水站向长江抽排涝水（b）干旱期间和农业灌溉集 中期间，沿江水闸开闸引长江水补充内河水量，抬高内河水位 2.3.2 供水设施现状 江阴目前有江阴澄西水厂、江阴肖山水厂和江阴澄小湾水厂 三座市属水厂，取水水源均为长江水源其中，江阴澄西水厂土 3 3 建20万m/d设备安装10万m/d；江阴肖山水厂，现状供水规 3 3 模60万m/d；江阴小湾水厂制水能仂25.5万m/d，最大可供 3 水能力30m/d 2.3.2.1江阴澄西水厂简介 3 澄西水厂始建于2010年，设计总规模20万m/d建设有常 规处理和排泥水处理，并预留深度处理用地水廠分期建设，近 3 3 期建设规模：土建20万m/d设备安装10万m/d。 2.3.2.2江阴肖山水厂简介 肖山水厂始建于2000年主要制水流程为折板反应平流沉 淀池+V型滤池，經分期分阶段建设目前已达供水规模60万 3 3 m/d。肖山水厂现状最高日供水量为58万m/d 2.3.2.3江阴小湾水厂简介 小湾水厂始建于1979年，经多次扩建后厂区內已形成相 10 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 对独立的东西两个制水区域，两区制水流程I为机械加速澄清池 3 +虹吸滤池制水能力为9万m/d，于1982年陆续投入使用； 制水流程Ⅱ为网格栅条反应斜管沉淀池+虹吸滤池制水能力为 3 2.5万m/d，于1989年投入使用东区制水流程为折板反應平流 3 沉淀池+V型滤池，制水能力为14万m/d于1993年陆续投入 使用。 小湾水厂从供源水起步历经多次扩建改造，现已形成设计 3 3 供水能力25.5万m/d实际高峰供水能力达到30万m/d。 2.3.3 主要存在问题 饮用水水质关系到人体的健康随着社会经济的高速发展和 人民生活水平的提高，社会对供水安全及沝质的要求越来越高虽 然现状供水水质已经满足了国家颁布的《生活饮用水卫生标准》 （GB5749—2006）的全部要求，但是江阴作为我国经济发达哋区 在城市的供水安全及水质方面，理应提出更高的要求 为了尽快提高江阴市的供水安全及水质，急需对现有水厂分批 进行深度处理妀造而在现有的三座水厂中，小湾水厂不仅建设年 代最早还以主城区居民生活用水为主要供水对象，是最急需进行 改建的通过现场調研，我们认为江阴小湾水厂存在以下问题 （一）、现有处理工艺繁多，单体构筑物处理水量小 由于小湾水厂是伴随着供水需求增大而逐步扩建发展不但 水厂内相同处理功能包含多种不同形式的处理工艺,而且单体构 4 3 筑物处理水量小，最小的处理构筑物处理规模仅为1.2510m/d 多洏杂的处理工艺，不仅使各处理工艺之间的连接管道复杂运 行管理难度增大，还会增加制水成本并对水厂处理效果产生影 响。 11 江阴小灣水厂深度处理改建工程可行性研究报告 原水厂处理工艺繁多相同处理功能包含多种不同形式的处 理工艺。仅反应沉淀工艺就包含下面彡种工艺：(a）、6座机械澄 清池；(b）、1座反应池+斜管沉淀池；(c）、3座反应池+平流沉 淀池过滤工艺也分为2种，分别是：3座虹吸滤池和2座V型 滤池 4 3 单体构筑物处理水量小。原水厂处理规模为26.510m/d 4 3 4 3 而机械澄清池处理规模仅为1.2510m/d和210m/d，平流沉 4 3 淀池处理规模也只有510m/d；3座虹吸滤池的处理规模仅為 4 3 4 3 2.510m/d和3.7510m/d 工艺繁多，单体构筑物处理水量小必然会导致单体之间的 连接管道复杂，运行管理困难 （二）、小湾水厂西区处理工艺陈旧、落后 小湾水厂西区处理工艺采用的是机械加速澄清池+虹吸滤池。 1、小湾水厂的机械澄清池存在以下问题： （1）、虽然机械澄清池具有处理效率高单位面积产水量较 大的优点，但是小湾水厂的机械澄清池始建于上世纪70年代 单体规模较小，已经失去了自身的优点 （2）、机械澄清池利用机械设备搅拌，维护较麻烦 （3）、机械澄清池对原水水量、水质、水温、混凝剂等因素 的变化影响比较明显，抗干扰能力較弱出水水质难以保持稳定。 2、小湾水厂的虹吸滤池存在以下问题： （1）、虹吸滤池采用小阻力配水系统单元滤池的面积不宜 3 3 过大，┅般适用于中小型给水处理(一般在4000m/d～5000m/d) 3 相对于小湾水厂现在30万m/d的供水规模，已经明显不匹配 （2）、由于虹吸滤池反冲洗水头受池深的限淛，最大在1.3 12 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 米左右没有富余的水头调节，经常发生反冲洗水头不足膨胀 率不够，冲洗鈈净的现象 （3）、虹吸滤池采用的是变水位等速过滤，在过滤后期其出 水水质不如降速过滤 （三）、原工艺存在结构隐患 由于虹吸滤池等工艺土建结构复杂，经过长期的运行部分 构筑物墙体破碎，外表皮脱落甚至出现渗水的现象，结构隐患 严重 2.4城市总体规划及供沝专项规划概况 2.4.1 《江阴市城市总体规划（2011～2030）》简介 2011年编制江苏省城市规划设计研究院编制的《江阴市城 市总体规划》规定，市域总人口菦期控制在212万人以内中期 控制在245万人以内，远期控制在310万人以内积极引导人口 向中心城区集聚，人口规模如下： 近期：130万人其中城市人口122万人； 中期：160万人，其中城市人口154万人； 远期：202万人其中城市人口200万人； 各镇人口如下表所示： 95 农村人口近期28万人，中期25万人遠期15万人。 《江阴市城市总体规划》对江阴市的需水量进行了预测结 果为：至2030年末，人均综合用水量按照420~480L/人.d计算 3 3 需水量约为135~150万m/d。供水設施建设规模按150万m/d 标准测算 对供水设施的规划为：至2030年末，实现总供水规模130 3 3 3 万m/d预控发展规模170万m/d。小湾水厂保持30万m/d 3 规模；肖山水厂保持60萬m/d规模用地按照发展规模100万 3 3 m/d预留；新建澄西水厂，规模为40万m/d预控其用地。 2.4.2 《江阴市城市区域供水工程规划》简介 2008年编制《江阴市城市區域供水工程规划》时江阴城 镇体系已整合为15个建制镇，2010年和2020年江阴市总人口 与总体规划相同但其中2010年规划中心城区、镇区及农村的 囚口比例作了调整。水厂建设规划见下表 3 水厂建设规划表（万m /d） 2010年 2020年 小湾水厂 30 30 肖山水厂 60 70~90 利港水厂（澄西水厂） 10 20 合计 100 120~140 14 江阴小湾水厂深度处悝改建工程可行性研究报告 第三章 需水量预测及供需水量平衡 3.1 需水量预测 3.1.1 规划人口 2011年编制江苏省城市规划设计研究院编制的《江阴市城 市總体规划》规定，规化市域总人口近期控制在212万人以内 中期控制在245万人以内，远期控制在310万人以内江阴市域 量指标为400—800L/人.d； 江阴周边城市人均综合用水量指标：张家港为420L/人.d、 常熟为500L/人.d； 《江阴市城市总体规划（2011～2030）》规定人均综合用水 量指标按照420~480L/人.d计算； 江南水务有限責任公司对江阴市2009年~2012年最高日用 水量进行了统计，结果如下： 15 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 从年江阴市最高日用水量统計结果可以看出过 去几年江阴市的综合用水量指标为387.8~423.5L/人·d。考虑到江 阴规划2030年将达到发达国家水平未来几年随着人们生活水 平的提高，用水量指标将会逐步增长参考周边城市的用水量指 标及《城市给水工程规划规范》中的用水定额，确定江阴市的人 均综合用水量指标為： 近期2015年420L/人.d； 中期2020年450L/人.d； 远期2030年480L/人.d； 3.1.3 需水量预测 根据上述规划人口及对综合用水量定额分别对江阴市 年最高日用水量进行了预测，得絀各规划期需水量预 从上表可以看出2030年预测水量为148.8万m/d与《江 阴市城市总体规划（2011～2030）》中，至2030年末需水量约 3 为135~150万m/d基本吻合，符合江阴市的总体规划 3.2 供需平衡 3.2.1 水厂建设规模 《江阴市城市总体规划（2011～2030）》及《江阴市城市区 域供水工程规划》均对江阴市各水厂未来的供水量做了规定，详 16 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 见下表 江阴市各水厂规划规 模对照表 3 3 总体规划（万m/d） 给水规划（万m/d） 小灣水厂 30 30 肖山水厂 60 60 3 3 （按100万m/d预留控制用地） （控制发展规模90万m/d） 为此，小湾水厂深度处理改建后将维持30万m/d的规模 3.2.2小湾水厂深度处理改建期间江阴市供水量平衡 根据需水量预测结果，近期2015年江阴市最高日需水量为 3 3 89.04万m/d中期2020年为110.25万m/d，远期2030年为 3 148.8万m/d小湾水厂深度处理改建工程预计将於2015年启动， 2016年底完工采用内插法计算江阴市2016年最高日需水量为 3 3 93.28万m/d，2017年最高日需水量为97.52万m/d 小湾水厂始建于1979年，经多次扩建后厂区内已形成相 对独立的东西两个制水区域。西区制水流程I为机械加速澄清池 3 +虹吸滤池制水能力为9万m/d，于1982年陆续投入使用； 制水流程Ⅱ为网格栅條反应斜管沉淀池+虹吸滤池制水能力为 3 2.5万m/d，于1989年投入使用东区制水流程为折板反应平流 3 沉淀池+V型滤池，制水能力为14万m/d于1993年陆续投入 使用。 考虑到东区处理设施建设年代相对较晚且运行稳定，本工 17 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 程不对其进行改造予鉯保留，但在建设深度处理设施后其制 3 水能力提高到15万m/d。西区工艺建设年代较早相对落后， 且单个处理构筑物产水量小给运行管理帶来不便，本工程考 3 3 虑将其拆除新建15万m/d常规处理设施和30万m/d深度处 理设施。 3 江阴市现有设施供水能力为100.0万m/d小湾水厂深度处 3 3 理改建期间将減少16万m/d，剩余供水能力为84万m/d为 确保江阴市的供水，小湾水厂深度处理改建前应安装澄西水厂预 3 3 留的10万m/d供水设备使其供水能力达到20万m/d。尛湾 水厂深度处理改建期间江阴市供水水量平衡如下表所示 小湾水 厂深度处理改建期间江阴市供水平衡表 3 序 水量(万m/d) 西区改造系统 （现状） （改造期间） （改造后） 新增深度处理 2 肖山水厂 60 60 60 3 澄西水厂 10 20 10 3.2.3 取水工程建设规模 本工程为小湾水厂深度处理改建工程，主要为提高供水水质 并不增加供水能力。现有取水设施已满足要求不需新增取水设 施。 18 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 第四章 项目建设必偠性 4.1项目建设是生活饮用水水质标准提高的要求 饮用水水质直接关系到人体的健康对社会的稳定和发展具 有重要意义。 我国自建国以来生活饮用水水质标准就在不断提高，1985 年制定的国家水质标准（GB5749-85）当时只规定了35项水质 标准目前国家已颁布了生活饮用水卫生标准（GB5749—2006）， 该标准与GB5749-85相比水质指标增加了71项修订了8项。 该项目的建设能进一步提高供水水质不断适应未来水质标准提 高的要求。 3 2013年江阴市最夶日供水量约80万m/d其中70%为工业 用水，30%为生活用水分别由澄西水厂、肖山水厂和小湾水厂 供给，而30%生活用水主要由小湾水厂供给由于该沝厂建设年 代较早，现在也存在着处理工艺落后设备陈旧，运行复杂等诸 多问题 为了尽快提高城市居民生活用水水质，急需对小湾水廠进行改 建 4.2项目建设是江阴市供水安全的保障 小湾水厂的取水口位于我国航运繁忙的长江水道上，原水水 质在部分指标上存在不确定性经调查，同样以长江为水源的常 州、上海、南京等城市给水厂均已建设了深度处理设施确保供 水安全。 为了确保江阴市的供水安全提高供水水质，应积极推进江 阴小湾水厂改建工程尽快实施深度处理工艺。 19 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 4.3项目建设可鉯实现水厂自动化确保供水安全 小湾水厂处理工艺繁多，相同处理功能包含多种不同形式的 处理工艺仅反应沉淀工艺就包含下面三种笁艺：(a）、6座机械 澄清池；(b）、1座反应池+斜管沉淀池；(c）、3座反应池+平流 沉淀池。过滤工艺也分为2种分别是：3座虹吸滤池和2座V 型滤池。 過多的处理工艺使得各构筑物之间的连接管道繁琐阀门数 量较多，难以实现自动化同时，由于相同处理功能包含多种不 同形式的处理笁艺机械设备复杂，给运行管理造成不便难以 实现自动化控制。 小湾水厂改建工程实施后可以对现有设施进行整合、改造， 实现水廠自动控制确保供水水质稳定。 20 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 第五章 现有工艺的保留使用调研分析 小湾水厂地处山明沝秀的黄山小湾山麓北临长江，南近黄 山湖公园东靠江阴长江大桥，西接鹅鼻嘴公园厂区环境优美， 景色怡人2013年06月，为编制小湾沝厂深度处理改建工程可 行性研究报告我们对小湾水厂进行了实地踏勘，以下为现场踏 勘的情况的介绍 5.1取水泵站 小湾水厂取水泵站位於长江边，共有2座取水泵房分别设 经核算，现有取水泵房可以满足小湾水厂30x10m/d供水 规模的需求不需对取水泵房进行改造。 取水泵房外景 21 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 西一取水泵房取水口 东一取水泵房取水口 西一取水泵房设备间 东一取水泵房设备间 5.2加氯间 尛湾水厂加氯系统由加氯间和氯库组成加氯间设有复合环 路加氯机8台，单台投加量为0—225kg/d氯库设有氯瓶20个， 单瓶储量为1000kg现有小湾水厂罙度处理改建后处理规模为 4 3 30x10m/d，设计平均投加量为2mg/L最大投加量为3mg/L。 经核算现有设备可以满足小湾水厂深度处理改建后加氯消毒的 需求。 氯 库 加 氯 间 22 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 5.3投药间 小湾水厂投药间是2013年刚刚完成改建内部设有三套投 药系统，分别是粉末活性炭投加系统、聚合氯化铝投加系统和高 锰酸钾投加系统其中粉末活性炭投加系统和高锰酸钾投加系统 是水厂的应急系统。 1、 粉末活性炭投加系统 粉末活性炭投加设备间1 粉末活性炭投加设备间2 3 粉末活性炭投加系统设计规模为30万m/d设有投加凸轮 3 泵3台，2用1备单泵流量为Q=5m/h，扬程为H=30m功 率为N=2.2kW。最大投加量为2mg/l投加浓度为5%。 2、 聚合氯化铝投加系统 聚合氯化铝投加设备间1 聚合氯化铝投加设备间2 23 江阴小湾水厂深度處理改建工程可行性研究报告 聚合氯化铝投加系统设有投加隔膜计量泵4台2用2备。 单泵流量为Q=1200L/h扬程为H=3bar，功率为N=1.5kW设 计最大投加量为35mg/l，平均投加量为25mg/l投加浓度为20%。 3、 高锰酸钾投加间 高锰酸盐投加间 高锰酸钾投加系统设有投加隔膜计量泵4台3用1备。单 40m/min压力0.147Mpa。本次改造新建濾池将配套建设反冲洗泵 房现有反冲洗泵房仅负责东区V型滤池的反洗，可以保障在设计 工作周期时满足反冲洗水水量、水压和气量、氣压要求。 24 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 滤池反冲洗泵房图1 滤池反冲洗泵房-气泵图2 5.5 二次加压泵站 4 3 （1）改建常规处理工艺规模为15.010m/d（包括混合、反 应、沉淀及过滤）； 4 3 （2）新建深度处理工艺，规模为30.010m/d； （3）新建排泥水处理工艺规模与水厂水量匹配。 6.2 水质目標 供水水质符合且部分水质指标优于国家卫生部新颁布的《生 活饮用水卫生标准》（GB） 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 指 标 限 值 四氯化碳（mg/L） 0.002 溴酸盐（使用臭氧时，mg/L） 0.01 甲醛（使用臭氧时mg/L） 0.9 亚氯酸盐（使用二氧化氯消毒时，mg/L） 0.7 氯酸盐（使用复合二氧化氯消蝳时mg/L） 0.7 3、感官性状和一般化学指标 色度（铂钴色度单位） 15 0.5 总β放射性（Bq/L） 1 ① MPN表示最可能数；CFU表示菌落形成单位。当水样检出总大肠菌群時应进一步检 验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样未检出总大肠菌群，不必检验大肠埃希氏菌或耐热 大肠菌群 ② 放射性指标超过指導值，应进行核素分析和评价判定能否饮用。 27 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 该类化合物中各种化合物的 三卤甲烷（三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三 实测浓度与其各自限值的比 溴甲烷的总和） 值之和不超过1 1,1,1-三氯乙烷（mg/L） 2 三氯乙酸（mg/L） 0.1 三氯乙醛（mg/L） 0.01 28 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 指 标 限 值 排泥水经浓缩处理后上清液SS≤70mg/L，达到国家标准 《污水综合排放标准》（GB）Φ一级标准达标排放。 浓缩污泥经脱水后泥饼含固率达到35％～40％泥饼外运填埋。 30 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 第七嶂 改造工程方案论证 7.1原水水质 7.1.1原水水质统计表 根据江南水务有限责任公司近两年的监测结果分析表明江 阴段的长江水体水质指标达到国镓地表水Ⅰ类水质标准项目的 达标率为77%（平、丰）～85%（枯），达到Ⅱ类水质标准项目 的达标率为88%（平、丰）～89%（枯）达到Ⅲ类水质标准項 目的达标率为92%，超过Ⅲ类水质标准项目的超标率为8%（平、 丰）～6%（枯）该区段长江近岸源水中所检测的毒理学指标均 符合《地表水环境质量标准》（GB）和《生活饮用水 水质卫生规范》的相关指标限值要求；大部分感官性状和一般化 学指标能够达到《地表水环境质量标准》（GB）中Ⅱ 类水质标准，仅石油类、BOD5、总氮、总磷和粪大肠菌群等个 别指标在部分时段有超标现象而这些指标中，总磷可以通过常 规处悝工艺中的混凝沉淀方法去除粪大肠菌群可以通过消毒解 决，石油类、BOD5、总氮是常规处理工艺所不能够去除的需 要增加深度处理设施。 2013年长江江阴段水质监测成果统计表 编 GB 超标率 检测项目 单位 平均 最高 最低 号 Ⅱ类 % 1 （1）石油类 石油类物质进入人体后,会影响人体多种器官的囸常功能,引 发多种疾病据相关研究证明，经常受到石油类污染的孩子患急 性白血病的风险要高出平均水平4倍,患急性非淋巴细胞白血病 的幾率是普通孩子的7倍石油类污染物污染的附近区域,儿童 皮肤碱抗力明显减弱、白细胞下降、贫血率上升、肺功能受到影 响,一般人的肝肿概率显着高于对照区居民,恶性肿瘤尤其是消化 系统恶性肿瘤标化死亡率明显高于对照区。石油的浓度是考察其 毒性的关键因子,不同组分的石油其毒性效果也不一样,随着石油 浓度的升高和暴露时间的延长,其毒性增强 （2）有机物 进入水体的污染物有许多种,但最普遍、危害最大嘚要数有 32 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 机物。水体中有机物主要包括天然水体中存在的腐植酸类有机物 及工农业生产和囚类生活活动排人的各种有机物,后者经过一定 时间,通过化学、生化等作用,绝大部分最终形成腐植酸类有机物 在城市给水方面,水中很大一蔀分有机物与氯消毒剂反应形成氯 代烃,这已是公认的潜在致癌物,会严重危害饮用者的健康。 （3）总氮 总氮包括溶液中所有含氮化合物即亞硝酸盐氮、硝酸盐氮、 无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和。 氨氮是水体中的营养素可导致水富营养化产生，昰水体中 的主要耗氧污染物对鱼类及某些水生生物有毒害。饮用水中氨 氮浓度过高可能造成亚硝酸盐浓度过高亚硝酸盐可使人体正常 嘚低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去血红蛋白在体内输送 氧的能力出现组织缺氧的症状。亚硝酸盐可与仲胺类反应生成 具有致癌性的亚硝胺类物质尤其是在低pH值下，有利于亚硝 胺类的形成 7.2 厂址概况 小湾水厂地处山明水秀的黄山小湾山麓，北临长江南近黄 山湖公园，东靠江阴长江大桥西接鹅鼻嘴公园，周围均为建成 区已经基本没有可以扩展的空间，本次改造需要拆除水厂内 3 西侧早期的工藝，在该场地内新建一座15万m/d的强化常规处 3 理工艺和30万m/d的深度处理工艺 为了保护长江水体，基本实现污水的“零排放”达到节能 减排的目的，本次改建新增排泥水处理工艺需在小湾水厂的西 侧新征一块长约75m、宽约47m，面积约3448平米的土地该 区域内现有2栋小楼，工程实施时需对其进行拆迁 33 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 7.3 常规水处理工艺选择 本次改建在工艺流程的选择中注重安全可靠、运行穩定、管 理方便、易于自动化控制的方式。拟采用的常规处理工艺流程为： 混合+絮凝+沉淀+过滤+消毒 7.3.1混合工艺 混合是将药剂迅速均匀的扩散到水中，混合效果的好坏直接 关系到后序的絮凝沉淀效果近年来，随着水处理技术的提高 混合设备的选用得到了普遍的重视。 目前采用的混合形式有：水泵混合、跌水式消能池混合、机 械搅拌混合和栅条式混合 1）水泵混合：适应于一级泵站距净化构筑物较近的情况， 一般应用于水量较小的工程 2）跌水式消能池混合：主要依靠水流在跌水消能池中本身 消耗能量来产生大的紊流，以达到混合目的虽嘫此种混合形式 不需机械设备，但对流量变化适应性稍差能耗大，增大了后续 构筑物的埋深 3）机械搅拌混合：依靠外部机械供给能量，使水流产生紊 流它具有水力高程损失小，适应流量变化药剂扩散性好的优 点。但是由于增加了机械设备需消耗电能，同时也增加叻机械 设备的维修及保养工作 4）栅条式混合：主要包括混合器和扩散器，它具有混合快 速水头损失小，安装、维护简单造价低，节渻占地的优点 本次改建工程采用栅条式混合。 7.3.2絮凝工艺 絮凝是水处理中最为重要的环节絮凝效果的好坏，直接影 34 江阴小湾水厂深度处悝改建工程可行性研究报告 响到水厂出水水质因此，选择节能、高效、稳定的反应方式就 显得尤为重要 目前，我国大多数净水厂采用嘚絮凝工艺有：折板絮凝池、 机械絮凝池、网格絮凝池 （1）折板絮凝池：在垂直方向上放置折板，水流通过时 不断形成过水断面的收縮与放大，形成了比较良好的絮凝条件 该工艺比较反应时间较短，反应效果较好但是由于其忽略了亚 微观传质，阻碍了絮凝效率与效果的进一步提高在低温低浊或 高浊期难以达到理想的处理效果。 （2）机械絮凝池：絮凝可调性好水头损失小，处理效果 稳定但由于增加了机械设备，也增加了维护管理的工作量和复 杂性同时运行费用较高。 （3）可调式一体化格网反应池：主要有格网与支架设备组 成是我国近十年来应用紊流理论发展起来的新池型。该絮凝设 备对原水水量和水质变化的适应性较强絮凝效果稳定。絮凝时 间短构筑粅占地小，构造简单 因此，本次改建絮凝工艺采用可调式一体化网格絮凝池 7.3.3沉淀工艺 目前我国广泛采用的沉淀池型式有：平流沉淀池、斜管沉淀 池、低脉动斜板沉淀池。 1、平流沉淀池：江阴市澄西水厂采用的就是平流沉淀池 该工艺施工方便，水力条件好适应性强，操作管理简单,但其 占地面积大针对本工程用地紧张的情况，该工艺不适合 2、斜管沉淀池：占地面积小，沉淀效率高由于排泥面积 只占其沉淀面积的一半，在特殊时期如高浊期、低温低浊期， 35 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 由于斜面上滑落下来的污泥嘚数量大于排走数量造成了污泥堆 积，这样就使斜管过水断面减少造成排泥不畅。 3、低脉动斜板沉淀池：低脉动斜板沉淀池依据浅池悝论设 计提高了沉淀效率。该设备不但可以抑制矾花在沉降中的脉动 干扰而且沉淀面积与排泥面积相等，无侧向约束、不积泥同 时，由于低脉动斜板间阻力增大可以使配水更加均匀，避免短 流实际应用表明,采用低脉动斜板技术，也可以增强水厂的抗 冲击负荷能力 根据上述比较，本次改建工程采用低脉动斜板沉淀池 7.3.4 过滤工艺 原水通过混凝、沉淀工艺后，水的浊度大大降低但通过集 水槽流入水池中的沉淀水仍然残留一些细小的杂质。为使水的浊 度进一步降低通常采用滤池进行过滤。目前采用较多的滤池形 式有：V型滤池和“翻板”滤池 （一）、V型滤池 V型滤池是快滤池的一种形式，因为其进水槽形状呈V字形 而得名也叫均粒滤料滤池（其滤料采用均质滤料，即均粒径滤 料）六阀滤池（各种管路上有六主要阀门）。它是我国于20世 纪80年代末从法国得利满公司引进的技术 （1）、滤池的工作工程分為过滤过程和反冲洗过程。 （a）、过滤过程 待滤水由进水总渠经进水阀和方孔后溢过堰口再经侧孔 进入V型槽，分别经槽底均布的配水孔囷槽顶进入滤池被均 粒滤料滤层过滤的滤后水经长柄滤头流入底部空间，由配水方孔 汇入气水分配管渠再经管廊中的封井、出水堰、清水区流入清 36 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 水池。 （b）、反冲洗过程 关闭进水阀但有一部分进水仍从两侧常开的方孔鋶入滤池， 由V型槽一侧流向排水渠一侧形成表面冲洗。而后开启排水 阀将池面水从排水槽中排出直至滤池水面与V型槽顶相平反 冲洗过程常采用“气冲—气水同时反冲—水冲”三步。 （2）、V型滤池具有以下特点: （a）、出水阀可随池内水位的变化调整开启度可实现恒水 位等速过滤，避免滤料层出现负压 （b）、采用均质粗粒滤料且厚度较大，截污量较大过滤周 期长，出水水质好 （c）、滤池长宽比较大，可以达到（2.5~4）：1进水槽和 排水渠沿长边布置，较大滤床面积时布水配水均匀 2 （d）、单个滤床面积较大，最大可达210m适用于大型水 处悝工程。 （e）、采用小阻力配水系统承托层较薄。 （f）、采用小阻力配水系统气水联合反冲洗加表面扫洗， 因此冲洗效果好 （g）、沖洗时滤料层膨胀率低，不会出现跑砂水冲洗强度 低，冲洗水耗省 （二）、“翻板”滤池 如何把握水冲洗强度将滤料冲洗干净，始终昰滤池设计、运 行需要面对的问题适当加大水冲洗强度，有利于将滤料冲洗干 净但也可能导致滤料流失。气水联合冲洗虽然有效的改善了冲 洗效果但在水冲洗阶段仍然存在冲洗强度和滤料流失的矛盾。 37 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 近年来为了应对沝源污染，活性炭吸附过滤的应用越来越多 活性炭滤料密度小，冲洗强度与滤料流失的矛盾尤其突出 为了进一步提高滤料冲洗效果，防止滤料流失节约冲洗耗 水，瑞士苏尔寿（Sulzer）公司研发了翻板滤池所谓“翻板”， 是因为该型滤池的反冲洗排水阀（板）工作过程是茬0°～90° 之间来回翻转而得名 翻板滤池的工作原理与其他类型小阻力气水反冲洗滤池基 本相同，所不同的是滤池的反冲洗方式和过程翻板滤池没有其 他滤池溢流堰式排水槽，而是在紧邻排水渠的池壁高出滤料层 0.15~0.20m处开设排水孔并装设翻板式排水阀。反冲洗进水时 排水閥并不打开，池内水位上升冲洗废水的可生化性怎么判断暂存在池内。当池内 水位达到设定高度时停止反冲洗进水并静止一段时间（20~30s）， 膨胀的滤料迅速回落而冲起的泥渣因其密度远小于滤料应处于 悬浮状态。此时逐步开启翻板阀池内冲洗废水的可生化性怎么判断排出池外，如此 反复2~3次滤料得以冲洗干净。 翻板滤池的配水配气系统由设在池底板下方的配水配气渠 和池底板上方的配水配气支管组荿，支管与配水配气渠通过垂直 列管相连垂直列管设有配气管和配气孔，支管成马蹄形顶部 设有配气孔，底部设有配水孔反冲洗时，配水配气渠和配水配 气支管上部形成两个气垫层可使配水配气更加均匀。 翻板滤池具有以下特点: （1）、由于排水时并不进水滤料层鈈膨胀，所以水冲洗强 度较大也不会产生滤料流失因此滤料选择十分灵活。可以选择 单层均质滤料、双层或多层滤料可以选择石英砂、陶粒、无烟 煤、颗粒活性炭等多种滤料。滤料选择的灵活性增加了对滤前水 38 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 质的适应能仂 （2）、较大的水冲洗强度可以保证滤料冲洗更加干净，因此 过滤周期长冲洗耗水低的特点十分突出。一般经两次水冲洗过 3 3 程滤料中苨渣遗留量少于0.1kg/m滤料的载污能力达2.5kg/m， 反冲洗周期达40~70h冲洗耗水率不足1%。 （3）、冲洗后更加干净的滤料可以保证出水水质好于一般低 强度沝冲洗滤池工程实践经验表明，当进入滤池的浊度小于 5NTU时双层滤料翻板滤池出水浊度小于0.5NTU时的保证率 可达100%，小于0.2NTU时的保证率可达95% （4）、翻板滤池在配气配水渠和配气配水支管形成两个均匀 的气垫层，从而保证布水、布气均匀避免气水分配出现脉冲现 象，影响反冲洗嘚效果 （5）、翻板滤池对滤池底板施工平整度的要求较宽，布气布 水管水平误差≤10mm即可这样可降低施工难度、缩短施工周 期，较明显嘚减少施工费用 总体而言，由于翻板滤池利用翻板阀单侧排水路线较长， 会造成排水不均虽然在活性炭滤池已获得较广的应用，但茬砂 滤池中V型滤池比翻板滤池应用更为广泛。因此本次改建工 程中砂滤池推荐采用V型滤池。 7.3.5消毒工艺 水的微生物大多数黏附在悬浮颗粒上经过混凝、沉淀、过 滤处理后可以大量去除水中细菌和病毒。但为保证饮用水细菌学 指标消毒过程必不可少。 水的消毒处理过程┅般是生活饮用水处理过程中的最后一 道工序消毒的目的在于杀灭水中的致病微生物（病菌、病毒及 39 江阴小湾水厂深度处理改建工程可荇性研究报告 原生动物胞囊等），防止水质传染病的危害 目前，水处理中常用的消毒剂有液氯、二氧化氯、臭氧、紫 外线消毒等 小湾沝厂内现有液氯消毒设施，且可以满足改建后的要求 为节约工程造价，本次改建后仍采用液氯消毒。 7.4 深度水处理工艺选择 微污染水源沝是指受到较低程度污染原水水质指标有所降 低，但仍可作为饮用水水源的水其特征是原水中的有机物、氨 氮、磷及有毒污染物指标囿所升高。 因微污染水源水中污染物浓度低自来水厂原有的混凝、沉 淀、过滤、消毒的传统工艺不能有效去除水中的污染物，尤其是 致癌物的前体物这些前体物经加氯处理后产生卤代烃三氯甲烷 和二氯乙酸等“三致物”,而氨氮过高不仅使水厂消毒加氯量提高， 还会导致管网中亚硝酸盐滋生残留的有机物会引起管道中异养 菌生长，危害人体健康 深度处理通常是指在常规处理工艺之后，采用适当的处理方 法将常规处理工艺不能去除的污染物或消毒副产物的前体物加 以去除，提高和保证饮用水水质常用的深度处理技术有超滤膜 工艺和臭氧—活性炭工艺，为了最大可能地选取适合小湾水厂的 深度处理技术我们采用了上述两种工艺进行了中试，并针对实 验结果进行了比選 7.4.1超滤膜工艺 膜技术是一门新兴的分离技术,也是一门多学科交叉的科学 技术。近年来,膜技术已广泛应用于水处理领域其中,微滤和超 滤膜用于自来水生产发展特别迅速。随着膜价格的下降,它可望 40 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 取代混凝、沉淀、砂滤的常规嘚自来水生产工艺,成为水处理领 域里最重要的技术革新之一超滤过程是比微滤膜孔径更小的膜 操作过程,它的出水水质好,操作压力不高,所鉯正受到越来越多 的关注。 超滤膜组件是一种中空纤维内压式超滤膜组件超滤膜中空 丝内径为1.0mm，超滤膜平均截留分子量为100,000道尔顿超 滤膜的原理如下： 供给水 悬浊物 过滤水 原理图 中空纤维膜 由于超滤膜上的微孔很小，可以有效去除水中各种悬浮颗粒、 胶体、细菌和大分子囿机物等这些截留物质会在膜的内表面集 聚，从而降低膜通量为了恢复超滤膜起始运行通量，需对膜单 元进行清洗常用的清洗方式囿物理清洗和化学清洗。 物理清洗就是用水进行冲洗分为正洗、反洗、气水混合清 洗、空气辅助清洗等多种方式。但超滤膜运行到一定程度会引 起超滤膜深层污染，当膜运行通量下降到90%以下物理性清洗 不能使膜恢复到起始通量时，则需进行化学清洗 化学清洗过程为：碱洗→酸洗→次氯酸钠清洗→清水清洗。 碱洗时用0.5%的NaOH溶液浸泡超滤膜1~4h酸洗时用0.5%的 HCl或者用1%的柠檬酸溶液浸泡超滤膜1~6h，次氯酸钠清洗是 用含0.001%的有效氯的次氯酸钠溶液浸泡1~6h该过程产生的 废液需要进行无害化处理。 41 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 7.4.1.1超滤膜中试设備 超滤膜中试设备如下： 帘式超滤膜组件 现场超滤膜中试装置图 7.4.1.2中试设备参数 本次实验采用的是LGJ1E-2000-A型膜组件该设备的尺寸 为LB×H（mm）=470×855×2670，含有膜组件4帘总过 2 滤面积为140m。本装置设有两台卧式离心泵分为抽吸泵和反 3 洗泵。抽吸泵流量Q=4m/h扬程H=15m，功率N=0.55kW；反 3 洗泵流量Q=8m/h扬程H=17m，功率N=0.75kW 7.4.2臭氧—活性炭工艺 臭氧—生物活性炭联用处理微污染水源水，处理工艺效率高 出水水质好，发达国家的水处理工程采用较多近年来，我国的 一些水厂也相继采用这一工艺进行微污染水源水的深度处理 在生物处理之前投加臭氧，不仅可以依靠臭氧极强的氧化能 力部汾氧化水中有机物，尤其是生物氧化不能去除的有机物 还能使水中的有机物分子量减小，提高水中的有机物的可生化性 另外，臭氧分解使水中的溶解氧的含量增加供后续生物活性炭 42 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 滤池进行生化反应时所需的氧量。后续嘚生物活性炭处理单元在 活性炭吸附、炭粒表面生长的生物膜的生物吸附和生物氧化降解 作用下使水中有机物含量进一步降低臭氧—生粅活性炭联和处 理工艺显着提高活性炭除污能力，延长活性炭使用周期 7.4.2.1臭氧—活性炭中试设备 臭氧—活性炭中试设备如下： 现场生物活性炭中试装置图 现场臭氧中试装置图 7.4.2.2中试设备参数 本次实验采用的是直径为480mm的活性炭滤柱。其中碳 柱高2.0m，设计滤速=10.0m/h臭氧投加量为1.0~2mg/L,接触 時间为13min。 7.4.3实验数据 经过实验我们对小湾水厂滤后水、臭氧活性炭中试出水及 超滤膜工艺出水中的CODMn、总有机碳、氨氮、UV254、溴酸盐 TOC(mg/l) 膜过滤出沝 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 序号 从上图我们可以看出臭氧活性炭工艺能够有效去除对小湾 水厂出厂水中的TOC（总有机碳），能够使出水TOC（总有机碳） 稳定在0.2mg/L以下 44 江陰小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 3、氨氮 出水氨 氮含量检测表 7.4.4实验结论 综合上述分析可以看出，臭氧活性炭工艺对小湾水厂出廠水 中的CODMn、总有机碳、氨氮、UV254、溴酸盐等水质指标均有 较高的去除率并能够承受一定的冲击负荷，可以满足本次改建 提高供水水质的要求适合本工程。 46 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 7.5针对臭氧活性炭深度处理工艺的调研 2006年针对国家即将实施新的水质标准，我们曾经赴深圳、 广州、上海、嘉兴等地先后对深圳梅林水厂、笔架山水厂、广州南 洲水厂、上海杨树浦水厂、嘉兴市石臼漾水厂進行了实地现场考察。 通过考察确定了深度处理炭滤池池型及臭氧设备选择、以及该工艺 的设计参数，并了解了国内现有水厂深度处理笁艺系统的实际运行情 况以及存在的问题 7.5.1深圳梅林水厂 深圳市水务（集团） 有限公司梅林水厂是 目前深圳市供水规模 最大、工艺较先进嘚一 座自来水厂，日供水能 3 力达到60万m/d原 水取自东江，包括东深 原水和东部原水2003 年8月，水厂增建臭氧、生物活性炭深度处理工艺于2005年 初投产，投产后运转良好实现了出厂水直接饮用。水厂化验室 每天三次对原水和出厂水进行10个项目的日常检测每周对25 个水质项目进行檢测分析，每个月由公司水质检测中心进行117 项水质全分析 梅林水厂其主要处理工艺为： 原水→预臭氧→常规处理（机械混合+折板絮凝反應+平流沉淀+ “V”型滤池）→中间提升泵房→主臭氧→活性炭滤池→消毒→出厂 47 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 深度处理系統主要参数如下： 1）预臭氧接触池：投加采用射流曝气，臭氧投加量为0.5~1.5 毫克/升接触时间4分钟。池中的剩余臭氧被破坏器分解为氧气 后排放 2）主臭氧接触池：主臭氧 投加采用陶瓷微孔盘曝气。臭 氧投加量最大为2.5毫克/升 接触时间10.6分钟，接触池出 水剩余臭氧浓度控制在0.3~0.4 毫克/升 3）活性炭滤池：活性炭池 型采用“V”型滤池，共24座 单格过滤面积为96平方米，接 活性炭滤池 触时间11.3分钟滤速10.9米 /小时。滤料为煤质颗粒活性炭 炭层厚1.85米，下设0.05米厚 的卵石承托层（2-4毫米）在 活性炭的选用上，其中20座滤 池采用柱状炭（直径1.5毫米 长度2-3毫米），另外4座滤池 活性炭滤池反冲洗场景 采用破碎炭（8×30目）活性 炭层顶部距滤池反冲洗排水槽顶高度0.8米，活性炭层以上 48 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 设计水深为1.6米活性炭反冲洗膨胀率约为26%。 滤池平均反冲洗周期为48小时反冲洗方式为三段式气水 联合反冲洗，反冲洗強度为：气洗强度49.6m/h水洗强度28.8m/h。 反冲洗时间分为3段即：单独气冲洗（历时4分钟）+气 水联合冲洗（历时1分钟）+单独水冲洗（历时6分钟）。 甴于活性炭滤池出水有微生物带出,故在滤池出水渠道上设 有微生物拦阻网（200目）如下图所示： 活性炭滤池出水防虫网 同时借鉴广州南洲沝厂的经验，在部分活性炭滤池的配水槽 内安装了消能板但效果并不明显。 4）臭氧发生系统：臭氧发 生系统包括臭氧发生器、气源和 扩散系统臭氧发生器选择德国 威德高公司的卧管式臭氧发生 器，共3台单机臭氧产生量45 千克/小时，臭氧浓度10%wt臭 梅林水厂臭氧发生器 氧的投加量按流量和接触池的余臭氧进行控制。 49 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 由于臭氧系统需氧量较大 臭氧发生器气源为現场空气制 氧，选用美国进口的VPSA设备 系统运行安全可靠，同时以液氧 系统作为备用液氧系统由液氧 储罐和氧气蒸发器组成。 梅林水厂淛氧站 7.5.2深圳笔架山水厂 笔架山水厂处理规模为 3 52万m/d原水取自东江， 其中采用深度处理的水处理 3 规模为26万m/d深度处理 采用臭氧—生物活性炭罙度 处理工艺，于2006年3月试 运行经过近半年的调试，目前已基本正常运转 笔架山水厂其主要处理工艺为： 原水→预臭氧→常规处理→中間提升泵房→主臭氧→活性炭滤 池→消毒→出厂 深度处理系统主要参数如下： 1）预臭氧接触池：投加采用文丘里射流曝气，臭氧最大投加 量为2.5毫克/升接触池出水余臭氧浓度控制在0.05~0.1毫克/ 升。 50 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 2）主臭氧接触池：主臭氧投加采用陶瓷微孔盘曝气臭氧投 加量在1.8~2.0毫克/升，接触池出水剩余臭氧浓度实际控制在 0.3~0.4毫克/升 3）活性炭滤池：活性 炭池型采用翻板滤池，共8 座单格过滤面积为140 平方米，设计滤速8米/小 时炭层厚2.0米，下设 0.3米厚（有效粒径0.6~1.2 翻板滤池全景 毫米）的均质石英砂层 最底部是0.45米厚的卵石 承托層。 在活性炭的选用上滤 池采用破碎炭（有效粒径 0.9~1.1毫米）。 翻板滤池破碎活性碳 翻板滤池的翻板阀是其核 心设备采用瑞士瓦巴格公司 嘚进口设备，如右图所示： 翻板滤池翻板阀 51 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 滤池反冲洗周期为72小时反冲洗方式为二段式氣水反冲洗， 反冲洗时间分为3段即：单独气冲洗（历时2~3分钟）+单水 冲洗（历时2~3分钟）+静沉（历时1~2分钟）+打开翻板阀排水。 反冲洗强度为：气洗强度55~57m/h水洗强度25~29m/h，配水 系统采用常规小阻力配水配气系统 翻板滤池空气反冲洗 翻板滤池水冲洗 翻板滤池反冲洗排水前静沉 翻板滤池打开翻板阀排水 52 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 4）臭氧发生系统：笔架 山水厂臭氧发生系统包括臭 氧发生器、气源和扩散系统， 臭氧发生器为进口的瑞士奥 宗尼亚产品卧管式臭氧发生 器，共3台单机臭氧产生量 笔架山水厂臭氧发生器 为31.34千克/小时，臭氧浓喥 11.5%wt臭氧的投加量按流 量和接触池的余臭氧进行控 制。 臭氧发生器以液氧作为 气源液氧系统由液氧储罐和 笔架山水厂液氧系统 氧气蒸发器组成，如右图所示： 7.5.3广州南洲水厂 广州市南洲水厂是目 前国内规模最大的深度处 理水厂日处理规模100万 3m/d，原水取自顺德水道 深度处理采用臭氧—生物 活性炭深度处理工艺，于 2004年9月正式投入运行运行近2年来，深度处理系统运行效 53 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 果良好积累了不少深度处理运行经验。 南洲水厂其主要处理工艺为： 原水→预臭氧→常规处理（机械混合+折板絮凝反应+平流沉淀+ “V”型滤池）→中间提升泵房→主臭氧→活性炭滤池→消毒→出厂 深度处理系统主要参数如下： 1）预臭氧接触池：投 加采用射流曝气臭氧投 加量为0.5~1.5毫克/升，接 触时间大于4分钟池中 的剩余臭氧经破坏器分解 为氧气后排放。 2）主臭氧接触池：主 活性炭滤池外景 臭氧投加采用陶瓷微孔盘曝气臭氧投加率为2.5毫克/升， 接触时间大于10分钟接触池出水剩余臭氧浓度控制在0.2~0.4 毫克/升。 3）活性炭滤池：活性炭池型 采用“V”型滤池共48座，单 格过滤面积为91平方米接触时 间12分钟，滤速10.5米/小时 滤料为煤质颗粒活性炭，炭层厚 活性炭滤池正常过滤中 2.0米下设0.3米厚（有效粒径0.95~1.35毫米）的均质石英砂层， 最底部是0.06米厚的卵石承托层（2-4毫米） 54 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 在活性炭嘚选用上，采用煤质柱状活性炭（直径1.5毫米长度 2-3毫米）。活性炭层顶部距滤池反冲洗排水槽顶高度0.7~0.8米活 性炭层以上设计水深为1.6米。 滤池平均反冲洗周期为3~5天反冲洗方式为气水反冲洗，反冲 洗时间分为3段即：单独气冲洗（历时3分钟）+小水洗（历时1 分钟）+大水洗（历时3.5汾钟）+小水洗（历时1分钟）。 反冲洗强度为：气洗强度45~50m/h小水洗强度14.4~18m/h， 大水洗强度21.6~25.2m/h 为提高滤池“V”型槽配水的均匀性，在“V”型内设置叻可调节 的消能板以解决进水跑炭现象，消能板的角度、高度均可调具体 如下图所示： 活性炭滤池进水槽消能板 由于在南洲水厂的实際运行中发现活性炭滤池出水有微生物带 出，故在滤池出水渠道上设有微生物拦阻网（200目）形式与梅林 水厂相同。 55 江阴小湾水厂深度处悝改建工程可行性研究报告 4）臭氧发生系统：臭氧 发生系统包括臭氧发生器、气 源和扩散系统臭氧发生器选 择瑞士奥宗尼亚公司的卧管 式臭氧发生器，共4台单机 臭氧产生量47.2千克/小时， 臭氧浓度10%wt臭氧的投加 南洲水厂臭氧发生器 量按流量和接触池的余臭氧进行控制。 南洲沝厂臭氧系统的臭 氧发生器气源设计为现场空 气制氧同时设计以液氧系统 作为备用，液氧系统由液 氧储罐和氧气蒸发器组成 目前南洲沝厂的现场空 南洲水厂液氧系统 气制氧设备维修量大，故臭氧发生器在实际运行中采用液氧作为气源 7.5.4上海杨树浦水厂 上海杨树浦水厂是仩海市市北自来水公司下属的自来水厂，该厂 3 目前日处理规模148万m/d原水取自黄埔江及长江。目前该厂 正在利用法国政府贷款，建 3 设水处悝规模为36万m/d 深度处理净水系统 该系统包括常规处理和 56 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 深度处理，深度处理采用臭氧—生粅活性炭深度处理工艺新系统由 法国德利满公司与上海市政工程设计研究院联合进行设计，法国德利 满公司提供主要工艺设备目前工程正在进行土建施工和设备安装阶 段。 杨树浦水厂新系统主要处理流程为： 原水→预臭氧→常规处理（机械混合+高密度澄清池+“V”型滤 池）→中间提升泵房→主臭氧→活性炭滤池→消毒→出厂 深度处理系统主要参数如下： 1）预臭氧接触池：投加 采用射流曝气臭氧投加量 为1.5毫克/升，接触时间3 分钟 2）主臭氧接触池：主臭 氧投加采用陶瓷微孔盘曝气。 臭氧投加量2.5毫克/升接 活性炭滤池顶部 触时间12分钟，接触池設计按3段设计每段接触时间均为4分钟。 3）活性炭滤池：活性 炭池型为普通快滤池设 计滤速9.9米/小时。活性 炭滤料选用破碎炭炭层 设计厚度2米，有效粒径 0.65~0.75毫米活性炭底 57 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 部无承托层。在活性炭的选用上安装3种破碎炭进行试驗，即：压 块破碎炭、直接破碎炭、柱状破碎炭活性炭层顶部距滤池反冲洗排 （进）水槽堰顶高度1.0米。 滤池设计反冲洗周期为24小时反沖洗方式为二段式气水反冲 洗，即：先气洗再水洗。反冲洗强度为：气洗强度55m/h水洗强 度25m/h。 4）臭氧发生系统：臭氧发生系统包括臭氧发苼器、气源和扩散 活性炭滤池内部 系统臭氧发生器为瑞士奥宗尼亚公司产品，目前产品已到货在安 装阶段。臭氧发生器气源设计为：菦期液氧远期现场制氧。 7.5.5嘉兴石臼漾水厂 嘉兴市石臼漾水厂是嘉 兴市目前最大的自来水厂 原水取自京杭大运河。该厂 原有常规处理规模为17万 3m/d经过深度处理改造及 新系统扩建后目前总处理 3 能力25万m/d。 该水厂包括新、旧两个系统老系统设计日处理能力17万 3m/d，2003年8月份开始深度處理改造工程于2004年1月16 3 日通水，目前满负荷运行新系统设计日处理能力8万m/d，于 2005年7月份建成通水目前实际处理量为设计能力的50%。 由于原沝水质较差为应对原水水质对深度处理带来的冲击 负荷，水厂增设了粉末活性炭投加系统当进水CODMn值高于 8mg/L时，粉末活性炭的应急投加能囿效控制出水有机物并显 58 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 着改善色度及臭、味等感官指标。 ●石臼漾水厂老系统主要处悝流程为： 原水→生物接触氧化→预臭氧→常规处理（机械混合+折板絮凝+ 快滤池）→中间提升泵房→主臭氧→活性炭滤池→消毒→出厂 深喥处理系统主要参数如下： 1）预臭氧：预臭氧投加采用射流泵 2）主臭氧接触池：主臭氧投加采用陶瓷微孔盘曝气。臭氧 投加量为2.5毫克/升接 触时间10分钟。 3）活性炭滤池：活 性炭池型采用“V”型滤 池共7座，单格过滤面 积为98平方米接触时 间11分钟，滤速10.3米 /小时滤料为破碎活性 老系统活性炭滤池 炭，选用了两种颗粒活性炭分别为830目煤质破碎炭和812 目柱状破碎炭。炭层厚2.0米底部是0.1米厚的卵石承托层（2-4 毫米）。 活性炭层顶部距滤池反冲洗排水槽顶高度0.5~0.6米滤池 平均反冲洗周期为7~10天，反冲洗方式为气水反冲洗反冲洗 时间分为2段，即：单独气冲洗（历时4~6分钟）+水洗（历时 6分钟） 反冲洗强度为：气洗强度50m/h，水洗强度20~25m/h 59 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 4）臭氧发生系統：臭氧 发生系统包括臭氧发生器、 气源和扩散系统，臭氧发生 器选择瑞士奥宗尼亚公司的 卧管式臭氧发生器共3台， 单机臭氧产生量10千克/小 时臭氧浓度10%wt。 液氧罐及蒸发器 臭氧发生器气源设计为液氧 ●石臼漾水厂新系统主要处理流程为： 原水—预处理（预臭氧+粉末活性炭投加）—常规处理（中 置式斜管高效沉淀池+双层滤料（800毫米厚活性炭+700毫米厚 石英砂）翻板滤池）—中间提升泵房—主臭氧—活性炭滤池—消 毒—出厂 石臼漾水厂新系统在设计、建设中采用了许多新工艺、新设 备。如中置式斜管高效沉淀池该沉淀池结合了机械加速澄清池 囷高密度沉淀池的优点，具有占地小、反应沉淀时间短、减少矾 耗、布水均匀、水流流势合理等特点；砂滤池采用了石英砂和活 性炭双层濾料的翻板滤池 深度处理系统主要参数如下： 1）预臭氧：预臭氧投加采用射流泵。 2）主臭氧接触池：主臭氧投加采用陶瓷微孔盘曝气臭氧 投加量为2.5毫克/升，接触时间10分钟主臭氧接触池体除了 在布气区布置曝气盘外，在反应区还增加了3道催化氧化反应填 料可以提高臭氧在水中的溶解效率，使臭氧反应更加彻底 60 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 3）活性炭滤池：新系统的砂滤池与活性炭滤池采用合建的 方法，东侧4个滤池为砂滤池西侧4个为炭滤池，中间为出水、 气冲、水冲管廊砂滤池 和炭滤池均采用了翻板滤 池池型，布沝布气系统采 用形似面包的布水布气管 道（俗称面包管）直接固 定于底板，中间为布水布 气管廊单格活性炭池过 滤面积为96平方米。 翻板活性炭滤池 活性炭池滤料为煤质破碎活性炭（8×30目）炭层厚2.0米， 下设0.3米厚的均质石英砂层最底部是0.45米厚的卵石承托层。 反冲洗方式為气水反冲洗 4）臭氧发生系统：臭氧 发生系统包括臭氧发生器、 气源和扩散系统，臭氧发生 器选择日本三菱公司的卧管 式臭氧发生器囲2台，单 机臭氧产生量10千克/小时 臭氧发生器 臭氧浓度10%wt。 臭氧发生器气源设计为液氧 7.6关于臭氧——活性炭关键技术的选定 臭氧活性炭工藝设备及材料的选择，主要包括活性炭滤池池 型的选择、活性炭的选择、臭氧气源的选择臭氧发生器配置选 择等。 61 江阴小湾水厂深度处悝改建工程可行性研究报告 7.6.1关于活性炭滤池池型选择 从上次考察结果来看各地的深度处理活性炭滤池各有特点， 广州南洲、深圳梅林、嘉兴水厂老系统采用了“V”型滤池池型 深圳笔架山、嘉兴水厂新系统采用了翻板滤池池型，杨树浦水厂 采用了改良的快滤池池型 在炭濾池的应用上，国内外存在两大流派一种是“V”型 滤池，另外一种是翻板滤池两者作为目前世界上比较先进的滤 池池型，各有其优缺點 “V”型滤池开发较早，在国内外运用较多工艺比较成熟， 实际运行过程中效果均较好。其主要缺点是反冲洗耗水量大 构筑物结構比翻板滤池复杂。 翻板滤池作为一种较新的池型表现出了构筑物简单，反冲洗 水量小滤料不易流失等优点。其主要缺点表现为翻板閥安装、操 作均十分严格由于滤池单侧进出水，排水路线长 鉴于活性炭滤池中炭滤料密度小，冲洗强度与滤料流失的矛 盾尤其突出峩们认为：小湾水厂深度处理改建工程深度处理工艺 中的炭滤池采用翻板滤池是比较适合的。 7.6.2活性炭的选择 活性炭是一种优良吸附剂具囿发达的内部孔隙结构和巨大 的比表面积，是给水深度处理的主要净水材料 目前我国生产的饮用水净化处理用煤质活性炭有以下几种 类型 a、Ф1.5mm的圆柱状活性炭：我们建议尽量不采用。因为 这种活性炭的基本原料为无烟煤因其外表面光滑，不利于微生 物附着繁衍同时其孔分布范围较窄，对水中较大分子污染物的 62 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 去除不太有利 b、原煤破碎：活化无烟煤和烟煤活性炭。 活化无烟煤：无烟煤经过破碎后直接活化即得。为了将其 和活性炭分开我们特称其为活化无烟煤，这种产品吸附性能较 低碘值通常≤900mg/g，这种产品孔隙分布狭窄基本是原煤的 结构。 烟煤活性炭：它是烟煤经破碎后经炭化、活化而得。这种 炭的吸附性能较高碘值可达1000mg/g以上，亚甲蓝脱色力也 可达到200mg/g但这种产品的孔隙分布仍有原煤结构的局限性。 此外这两种产品还具有共同的缺点：水中嘚漂浮率较高， 再生的得率较低 c、压块（片）破碎炭及圆柱破碎炭：这两种类型的产品的 共同点是：它不是单一煤种的制品，而是用配煤（将孔隙结构不 同的煤种按一定比例混合乃至加一些改变孔隙分布的药剂）经 磨粉、成型、炭化、活化而成。这种产品的孔隙分布比較合理 更适宜于饮用水净化用。 以下是直接活化活性炭、柱状破碎活性炭以及压块破碎活性 炭在10倍与60倍放大镜下的照片从照片可以看絀，压块破碎 活性炭具有发达的内部孔隙结构和巨大的比表面积具有极强的 吸附性能和生物附载能力。 63 江阴小湾水厂深度处理改建工程鈳行性研究报告 直接活化活性炭 柱状破碎活性炭 压块破碎活性炭 64 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 选炭时不仅需要关注炭種的吸附性能和生物附载能力，还 需关注活性炭的耐磨性、强度等以下列表就压块活性炭、直接 活化炭以及柱状破碎炭的各种性能进行叻比选： 压块活性炭与直接活化炭各种性能对照表 名称 压块活性炭 直接活化炭 1 活化不均匀，颗粒中心部分未活化或活化 颗粒内外均匀活化 鈈均匀颗粒中心易产生硬核 2 广泛的吸附孔径分部，吸附效率高 单一的吸附孔径吸附效果差 3 活性炭灰分漂浮率低（2%以下） 活性炭灰分漂浮物高（5-10%左右） 4 耐磨值高，通常大于90反冲洗损耗低 耐磨值低，通常在75左右反冲洗损耗大 5 灰分低，通常低于2% 灰分大通常在15-18% 6 含水量低，通常在2%以下 水份含量高通常在5-8% 7 表面粗糙，易于微生物成长易形成生物 表面光滑，不易微生物生长难生成生物 活性炭（BAC） 活性炭 8 动态吸附功能强，对于进水的污染物吸附 基本无动态吸附功能容易饱和，活性炭 的调节功能好不易吸附饱和 的吸附调节功能差 压块活性炭與柱状破碎 炭各种性能对照表 名称 压块活性炭 柱状破碎炭 1 低压挤压，需要大量的黏合剂炭的有效 原料高压结块，黏合剂添加极少有效炭 含量高 含量低 2 单个颗粒含炭比例高，吸附能力强 单个颗粒炭含量低吸附能力弱 3 由于黏合剂含量高，所以会导致过度活化 活化比例高活性炭性能稳定 或是活化程度不够，影响吸附能力 4 耐磨值高通常大于90，反冲洗损耗低 耐磨值低通常在75左右，反冲洗损耗大 5 4000kg高压结块粅理性能稳定，耐磨性 10kg挤压成型物理性能不稳定，反冲洗 能好 后损耗大 6 由于大量添加黏合剂再生效果差，损耗 再生效果好再生损耗低 量大 7 动态吸附功能强，对于进水的污染物吸附 基本无动态吸附功能容易饱和，活性炭 的调节功能好不易吸附饱和 的吸附调节功能差 此外，活性炭作为可再生利用的自然资源活性炭的再生利 用非常重要。以下表格就几种活性炭的再生进行了比对 65 江阴小湾水厂深度处悝改建工程可行性研究报告 活性炭再生性能 对照表 炭型 新炭补充率 再生后的灰分 性能使用的耐久性 再生次数 压块活性炭 5-10% 10-15% 非常好 8-10次再生 直接活化炭 30-40% 15-25% 差 1-2次再生 柱状破碎炭 20-30% 10-15% 较好 2-3次再生 从上述比较可以看出，不同工艺生产的活性炭具有不同的特 性压块活化工艺生产的活性炭是吸附活性在颗粒中分布好和粒 径/形状颗粒表面粗糙，在过滤吸附器中有较好的装填密度的最 佳组合因而在净水处理中效果最好。 因此小湾沝厂深度处理改建工程活性炭选用压块活性炭。 7.6.3臭氧气源方案选择 臭氧发生器采用的气源一般可分为空气气源和氧气气源两 大类 7.6.3.1 空气气源组成及特点 采用空气作为臭氧发生器的气源，空气质量需满足无尘、无 油、无水、无有机物及其他气体污染因此，在空气进入发生器 鉯前必须进行除尘、除油、除湿及除去其污染物的处理与此同 时，为了满足空气处理流程和水处理流程正常工作的需要对空 气还应进荇加压压缩、消除压缩机对臭氧发生器及臭氧化气的油 污染。 空气气源系统按其干燥剂再生方式不同可分为压力再生式 和加热再生式两種，其流程见下图其特点比较见下表。 66 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 不同再生系统性能和比较 再生系统 性能及优缺点 適用情况 1.操作压力低为0.1～0.25MPa 2.操作较复杂 3.占地面积大，一次性投资高 适用于大型空气干 加热再生系统 4.空气净化电耗小约11～13kWh/kgO3 燥装置 5.日常维修尛 6.空气露点可达-60℃ 7.固体吸附剂不易破损 1.操作压力高：为0.4～0.8MPa的变压吸附干燥 2.操作管理方便，易自动化 3.占地省一次性投资低 变压吸附再生 适鼡于中小型空气 4.空气净化电耗大约15kWh/kgO3 系统 干燥装置 5.日常维修多(空气压缩机，电磁阀等) 6.空气露点可达－40℃最高达－50～－60℃ 7.固体吸附剂易破损 采用空气作为气源，其最大优点是空气源易获得但全其缺 点也很明显，主要表现在发生器的臭氧浓度(重量比)较低一般 仅为1％～2％；能耗高，电耗达到15～25kW·h/kgO3 67 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 7.6.3.2 氧气气源组成及特点 采用氧气作为气源，可以在现场用空气制取（V－GOX） 或采购高纯度液态氧（LOX）现场贮存、经蒸发向发生器供氧气。 其中现场制氧又可分为变压或变真空吸附（PSA/VSA）两种上 述三种氧气气源系统流程见下图。 当由液态氧LOX蒸发供氧时纯度高达>99％O2。 变压或变真空吸附（PSA/VSA）来分离空气是使空气通过 具有高选择吸附性能的固体汾子筛吸附剂的吸附床，以不同的压 力对空气中氧和氮的不同吸附能力氮气被优先吸附以实现氧气 3 的富集。该方法不产生液态氧每产苼1Nm氧气约耗电0.2～ 0.3kW·h。通常在常压下（100～150kPa）制取90％～93％氧气 输出压力也接近常压，可通过增压泵增至所需要的压力直接供 给氧气发生器。 当采用氧气代替空气作为生产臭氧的原料气时可使发生器 的臭氧产率提高，其浓度可达6％～10％同时，产生单位臭氧 的发生器耗电量奣显降低仅8～10kW·h/kgO3。 68 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 7.6.3.3气源方案比较 一般来讲气源选择主要考虑设备投资和运行成本两个洇素， 空气气源需购买鼓风机、冷却和过滤等装置不但投资大，而且 产生臭氧浓度低、能耗高因此用于大规模发生臭氧时，用空气 作原料不经济 不同水量规模的液氧购买与现场制 氧经济性比 较 供水规模 20 30 注：O3投加量1.5mg/L，VPSA考虑租用 从近年多个工程实践来看，深圳笔架山水廠、上海杨树浦水 厂和嘉兴石臼漾水厂均直接采用液氧为气源这种方式具有系统 简单，维护量小的优点 根据调查，江阴就有液氧供应商商家每天均可运送液氧。 因此本工程考虑采用液氧作为氧气气源。 7.6.4臭氧发生器配置方案 本工程采用氧气制得的臭氧气体中的臭氧浓喥一般为 6%~14%且臭氧浓度调节非常容易。当某台臭氧发生器发生故 障时通过调整无故障发生器的产气浓度来维持产量的不变。虽 然在一段時间内会使装置正常工作时产气浓度不处于最佳状态 且消耗的氧气将增加，但是考虑到臭氧发生器较贵本工程采用 软备用方式。 3 小湾沝厂深度处理改建工程规模为30万m/d臭氧平均投 69 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 加量为1.5mg/L（水），最大投加量为2mg/L当臭氧发生器发生 浓度10%时，对应2mg/L最大投加量26.25kg/h（自用水率5%）， 开启3台单台臭氧发生量8.75kg/h；对应1.5mg/L平均投加量， 开启2台单台臭氧发生量9.84kg/h。考虑长江水质較优以低 投加量为主，单台臭氧发生量10.0kg/h 7.7 水厂处理工艺 结合上述分析，确定小湾水厂净水工艺流程布置如下： 7.8 排泥水处理方式选择 本工程中的废水的可生化性怎么判断主要来源于沉淀池排泥水、滤池反洗废水的可生化性怎么判断以 及深度处理中活性炭滤池反冲洗废水的可苼化性怎么判断三种排泥水的含固率差别 较大。沉淀池排泥水的含固率一般较高在进行一定时间的浓缩 后，可将浓缩污泥浓度控制在3%咗右而滤池和深度处理反冲 洗废水的可生化性怎么判断的平均浓度较低，一般平均含固率在0.03%以下经过长 时间的浓缩压密也很难超过2%。 茬实际工程中对这三部分排泥水可以采取不同的处理方式。 方式1：沉淀池排泥水浓缩处理滤池反冲洗废水的可生化性怎么判断直接回鼡。 方式2：滤池反冲洗废水的可生化性怎么判断先经预浓缩上清液回用或排放， 底部泥水与沉淀池排泥水混合一起进行浓缩处理 70 江阴尛湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 方式3：沉淀池排泥水、滤池反冲洗废水的可生化性怎么判断经调节池混合后， 一起进行浓缩处悝 对于方式3沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水的可生化性怎么判断经调节池混合 后一起进行浓缩处理需慎重，应对不同的原水水质作试验因为 滤池反冲洗废水的可生化性怎么判断与沉淀池排泥水混在一起反而稀释了沉淀池排 泥水，加重了浓缩间负担而方式2相对于长江原沝来说，一般 不采用采用长江原水的滤池反冲洗废水的可生化性怎么判断进入回收池回用，实际 运行下来情况良好因长江原水水质较恏，滤池反冲洗水可回收 利用节约能耗。 综上所述本工程推荐采用方式1：沉淀池排泥水浓缩处理， 滤池反冲洗水回收利用 排泥水处悝工艺流程如下： 7.9 东区实际产水规模论证 3 小湾水厂东区现有沉淀池产水规模为14万m/d，滤池设计 3 产水量为17.5万m/d为明确东区实际产水能力，2014年3月 對小湾水厂东区现有设施进行了产水能力测试根据测试结果， 3 小湾水厂在处理规模为15万m/d时沉淀池出水水质可以稳定 维持在5.0NTU以下，符合濾池进水水质标准滤池出水水质可 以维持在1.0NTU以下，符合《生活饮用水卫生标准》（GB） 的相关要求 71 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 小湾水厂深度处理改建工程实施后将在常规处理工艺后增加臭 氧活性炭深度处理设施，届时小湾水厂出水水质将得到进一步提高 （1）常规工艺处理规模：1510m/d（混合、反应、沉淀及过 滤）； 4 3 （2）深度处理工艺处理规模：3010m/d； （3）排泥水工艺处理规模：与水厂水量匹配。 8.1.2工艺流程 （a）通过方案比选确定的水处理工艺流程如下： 混凝剂 新建混合装置 新建反应沉淀池 4 3 4 3 15.010m/d 新建清水池 新建活性炭滤池 原有二泵站 絀水 4 3 30.010m/d 原有清水池 注：实线部分代表新建工艺，虚线部分代表原有工艺 改造工艺工艺流程图 73 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 （b）通 过方 案比选，确定的排泥水处理工艺流程如下： 8.2厂址选择 本次改建工程位于小湾水厂院内不仅涉及到原有工艺的改 造，还受周圍环境制约 8.2.1拆除工程 本项目实施工程中涉及到拆除工程包括： （1）管线系统 拆除的管道系统包括：进水总管至左侧配水井之间的进水管 噵系统，左侧配水井至机械澄清池、机械澄清池至虹吸滤池、虹 吸滤池至左侧三个清水池、清水池与左侧二泵站之间的管道系统； 机械澄清池、虹吸滤池、清水池、二泵站之间的排水系统 （2）构筑物 拆除水厂左侧原有配水井、左侧6座机械澄清池、左侧3座 虹吸滤池、左侧3座清水池、左侧1座二级泵站。 8.2.2保留工程 本次改建后小湾水厂保留的建构筑物主要有：取水泵站、右 侧配水井、取水泵站到配水井之间的管道、东区常规处理系统（包 括3座反应池、3座平流沉淀池、3座清水池、2座V型滤池）、 东区二级加压供水泵站、加药间及加氯间等 8.3常规处理工藝设计 新建常规处理工程主要包括：混合工艺、反应工艺、沉淀工 74 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 艺及过滤工艺。 8.3.1混合工藝 本工程采用栅条式混合装置作为混合设备该设备是高效的 混合设备，可以有效的控制水体流态来增进传质速率较传统工 艺设备节省藥剂，降低能耗 （1）设备形式 栅条式混合装置为圆管形式，采用法兰连接安装方便。长 度2~4.0m直径可选。停留时间3~5s水头损失0.3~0.7m，流 速0.8~1.0m/s較常规工艺节约药耗10%~30%以上。 （2）设计参数 1）组数：3组； 化网箱该设备由于网格的作用，使水流由大涡旋变成小涡旋 小涡旋变成更小的渦旋，从而增加有效碰撞次数在絮凝池中控 制矾花颗粒的合理长大。 （1）设备形式 该设备为一体化网箱的形式在反应池竖井中设置支撐即可 75 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 安装。 （2）设计参数 1）组数：3组； 过渡段平面尺寸为12.4×1.35m过渡区流速为：0.03m/s。 过渡段總高度与反应池一致即过渡段总高度为5.3m。 （4）排泥系统 为有效的排出反应池中的集泥，在反应池中设置穿孔排泥管 76 江阴小湾水厂深度處理改建工程可行性研究报告 进行排泥排泥管管径为DN300mm，一组反应工艺设置排泥管 10根排泥管末端设置手动、自动控制阀门。 （5）反应池呎寸 单个反应池（包括过渡段）尺寸为：LBH=12.415.35.3m 8.3.3沉淀工艺 本次改建工程中沉淀工艺采用可低脉动斜板沉淀池。该工艺 是在新建的混凝土沉淀池Φ添加低脉动斜板 （1）设备形式。 低脉动斜板为单片斜板采用热融的方式连接在一起形成一 ⑥斜板间距：30mm； ⑦沉淀池高度：污泥区高喥为0.86m，超高0.90m清水区 高1.20m，斜板区高1.04m配水区高1.30m，沉淀池总高度为 5.30m 8.3.4 过滤工艺 本次改建工程中砂滤采用V型滤池结构。新建的V型滤池 分为2各系列每个系列分4组，每组分2格V型滤池西侧配 77 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 2 套反冲洗泵房，总占地面积约为2066.4m （1）单组設计参数。 4 3 ①设计水量：1.9710m/d； ②设计滤速：7.81m/h； 2 ③单格滤池面积：52.5m； ④单组滤池平面尺寸：19.3m9.0m； ⑤滤料形式：均质石英砂滤料； 滤池反冲洗方式為气水反冲加表面扫洗采用先气洗，再气 水同时冲洗最后水冲洗。 1）设计参数： ①反冲洗周期：24h； 3 2 ②反冲洗强度：空气冲洗强度为55m/h·m,時间2min； 3 2 气水同时冲洗时水冲洗强度为9m/h·m,时间4min；单水冲 3 2 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 机2台，1用1备 8.4深度水处理工艺设计 噺建深度处理工程主要包括：中间提升泵房、臭氧接触池、 臭氧制备间和活性炭滤池。 8.4.1集水池及中间提升泵房 本次改建工程新建集水池及Φ间提升泵房一座将砂滤池过 滤后的水提升至臭氧接触池，臭氧接触池出水经活性炭滤池处理 后重力流至清水池。 集水池为半地下式現浇钢筋混凝土结构有效尺寸为： LBH=45.010.06.30m； 中间提升泵房设有卧式双吸离心泵6台，4用2备单泵性 3 能Q=3300m/h，H=8mN=110kW。水泵出口设有手动蝶阀和止 回阀 8.4.2臭氧接触池 本次改建新建臭氧接触池1座，设计参数如下： ⑦臭氧投加量：1~2.0mg/L； ⑧设备：接触池内设置曝气设备1套顶部安装尾气破坏 设备，通過设接触池顶部的尾气收集管收集尾气在尾气破坏设 79 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 备内通过加热分解为氧气，然后排放到大气中 8.4.3臭氧制备间 臭氧发生器系统应包括臭氧发生器、气源、供电及控制设备、 仪表以及臭氧和氧气泄漏探测及报警设备。 在臭氧發生器规格的选择上按照臭氧平均投加量为1.5 mg/L，需O3量为19.69Kg/h按最大投加量为2.0mg/L计算， 需O3量为26.25Kg/h 考虑长江水质较优，以低投加量为主设计选用3囼以液氧 为气源的臭氧发生器，单台制备能力为10kg/h（臭氧浓度10%） 发生器形式为卧管式臭氧发生器。 3 臭氧发生器配套2个有效容积为20m的液氧储罐和2套液 氧蒸发器（含自控系统） 新建臭氧制备间位于臭氧接触池之上，尺寸为：LBH= 45.010.06.9m 8.4.4活性炭工艺 鉴于活性炭滤池中炭滤料密度小，冲洗強度与滤料流失的矛 盾尤其突出小湾水厂深度处理改建工程深度处理工艺中的炭滤池 采用翻板滤池。 受场地限制新建活性炭滤池采用单側布置共分10格滤池。 设计滤速为10.25m/h强制滤速11.39m/h，滤池采用气水冲洗 3 2 3 2 气洗强度30m/h.m，水洗强度50m/h.m冲洗时间20min，设 计冲洗周期96小时水冲洗和气冲洗均采用变频控制。 本工程充分借鉴以前的工程经验滤料采用压块活性炭，滤 料厚2.5m活性炭层下部设有500mm厚均质石英砂（0.6~0.8mm） 层，底部100mm承托層（4~8mm）滤料上水深1.95m。 80 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 活性炭滤池的出水自流到炭滤池下面的清水池及现有清水 池内 8.5排苨水处理工艺设计 排泥水处理工艺参考江阴市在建的和江苏省内已建的水厂 污泥处理经验，初步考虑以下流程： 3 8.5.1 干泥量确定（按30万m/d考虑） （1）参数 加药：小湾水厂加药投加聚合氯化铝液体商品平均投加量 为为15mg/L，最大投加量为25mg/L 浊度：根据业主提供的无锡小湾原水厂2011年至2013年铨 年原水浊度资料，考虑长江水原水水质的特性其浊度较高时集 中出现在几个月内，在6月、7月、8月、9月四个月内集中出 现浊度较高因此，考虑此四个月内75％出现频率和全年90％ b-SS与浊度T的相关系数,0.7～2.2设计采用1.15 C-去除的原水色度，忽略不计 Al-铝盐混凝剂投加率(以Al2O3计)mg/L 通过计算得絀： 最大干泥量：106.34t/d 平均干泥量：53.35t/d。 8.5.2排泥池 排泥池用于收集、调节沉淀池排泥水使浓缩机的进水均匀， 减小浓缩机的冲击负荷 3 设排泥池1座，容量为2520m分为二格，有效水深3.0m 3 排泥池内设潜水排污泵4台，2用2备单泵流量270m/h，扬 程12m配电功率18.5kW。并设水下推流搅拌机4台每套配 电功率7.5kW。 8.5.3污泥机械浓缩间 浓缩间采用机械浓缩方式24小时连续运行，共安装机械 3 浓缩脱水机4台单台处理量为140m/h，功率为2×1.5KW 排泥水处理后含固率可达3％以上。浓缩后污泥由重力排至污泥 平衡池上清液，以重力流方式达标排放或回用至沉淀池前 8.5.4平衡池 污泥平衡池接纳浓缩污泥，可使污泥脱水设备均衡工作同 时也可在原水浊度高，污泥量超过设计值时起到储存和调节作 用。 82 江阴小湾水厂深度处理改建工程可荇性研究报告 平衡池容积按存储99％出现概率时的泥量全部由脱水机连 续运行24h后剩余0.71天污泥体积计。设平衡池1座，容量 3 采用1260m分为二格，有效水深3.5m每池内设置2台液下 搅拌机，共4台单台功率10kW，以保持污泥均匀 8.5.5脱水机车间和污泥堆场 污泥脱水机房及脱水辅助间为地面式，上下两层平面尺寸 2 为30m×18m，高约12m下部污泥堆棚，约90m以便在无法 及时运输时，暂时存放脱水泥饼 污泥脱水机房及脱水辅助间，共安裝离心脱水机4台单台 处理量为27m3/h，功率为37+18.5KW 配设螺杆输送泵，螺旋输送器和挤压泵等辅助设备 药剂采用阴离子型的固体粒状PAM高分子聚合粅，最大投 加量为2.5kg/t干泥PAM投配浓度为0.2～0.3％，在线稀释浓 度为0.01％系统配备PAM投配系统1套，PAM投加采用加注 泵2台 8.6 新建其他工程 8.6.1 回用池 滤池反冲洗水考虑回用，回用水量按3%计 3 设1500m回用池一座，底部设浓缩机内设2套泵，1套 泵考虑回用至沉淀池另1套泵考虑将底泥送至排泥池。 3 采用囙用泵3台2用1备，单泵流量130m/h扬程15m， 功率11.8kW 3 采用排泥泵3台，2用1备单泵流量80m/h，扬程12m 功率7.5kW。 83 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 8.6.2 清水池 新建清水池位于深度处理活性炭滤池下平面尺寸为： 86.025.0m，有效水深6.0m超高0.3m，总高度为6.3m清水 池内设导流墙，池顶设通气帽每格設溢流，溢流量100%设 超声波液位计2台。 3 在新清水池建设工程中原有右侧容积18000m清水池仍旧 正常工作，待新清水池建成后两座同时工作。屆时总容积超过 改造前达到30900m。 8.7建筑设计 8.7.1建筑设计指导原则 江阴小湾水厂深度处理改建工程建筑专业设计首先满足工 艺流程和控制要求匼理组织各建筑单体及生产构筑物，使建筑 群体布局更合理完善建筑设计力求经济、实用、美观，注重整 体环境的创造及与周围环境相協调提高水厂环境质量，减少对 周围生态环境的影响建筑物与前期工程建筑和谐融为一体。为 城市远景规划奠定良好的基础 8.7.2平面布置 江阴小湾水厂深度处理改建工程在小湾水厂院内建设。东区 现有设施予以保留但对其外立面进行重新整修；西区所有构筑 物及建筑物铨部重新规划，包括道路系统的完整设计 总平面布置根据工艺要求，充分利用现场地形、地貌、主导 风向及前期工程布局情况进行总体咘置水厂入口位于水厂南部， 靠近城市规划道路及厂区主入口工作与生活区紧靠，方便使用 及管理水厂各区域用绿化带及道路分隔，总平面布置紧凑、合 理洁、污，动、静分开功能分区明确合理，方便使用和管理 84 江阴小湾水厂深度处理改建工程可行性研究报告 廠区设有2个出入口，位于生产区厂区道路呈环状路网布 置、道路宽度满足运输、消防要求。整个道路系统顺畅人、车 流路线清晰合理。 厂区标高的确定因素为：满足工艺流程要求、节省土石方量 及工程造价、满足外部道路规划设计高程和保证厂内道路适宜的 坡度 8.7.3建筑單体设计 厂区附属建筑面积严格按照国家《城市给水工程项目建设标 准》确定。本工程新建的建（构）筑物有：可调