胜利油田耿井水厂深度处理方案的选择

摘要：近年来，随着水源水污染的不断加剧以及饮用水水质标准的日益提高，常规水处理工艺已不能满足现状水源水处理的要求，大部分老给水厂必须进行升级改造以满足新标准的水质要求，预处理工艺、强化常规处理和深度处理工艺等是今后的主要发展方向。其中深度处理改造已经成为老水厂升级改造的首选，而深度处理方案的选择需经过技术、经济等比选后确定。

关键词：水质标准；老水厂升级改造；深度处理；臭氧-活性炭工艺；超滤膜处理工艺

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0093-03

1 工程背景

1.1 水厂概括

耿井水厂隶属于胜利油田供水公司，位于东营市西城区，是西城区范围内的主供水厂。该水厂以引黄水库为水源，黄河水经过沉砂处理后进入耿井水库，水厂直接从水库取水，采用常规处理工艺，即高锰酸钾预氧化、混凝、沉淀、砂滤、消毒工艺。耿井水厂投产于1995年，设计规模为20万m3/d，分为南北两组工艺流程，是胜利油田供水能力最大的水厂。胜利油田供水公司分别于2005年和2009年对耿井水厂进行了常规处理工艺改造，出厂水水质符合新版国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的42项常规水质指标要求。

1.2 现在存在的问题

1.2.1 水源水质污染。耿井水厂的水源水库——耿井水库是胜利油田众多引黄蓄水水库之一。近年来，随着黄河中上游地区大量城市污水和工业废水的排入，黄河水体污染加剧，耿井水库水的水质也逐年呈现了一定的微污染特性。综合近三年胜利油田供水公司水质检测中心的报表，耿井水库水的特点主要表现为有机污染物超标、冬季低温低浊、夏季藻类繁殖的特点。

1.2.2 净水工艺不完善。耿井水厂现状常规处理工艺的设计均以去除常规水质指标为基础，主要以感官和细菌为处理目标。然而常规处理工艺由于工艺的原理决定了对小分子有机物和部分污染物质的去除效果不是很明显，具有一定的局限性。耿井水厂现状的出水水质无法再进一步提高，难以满足新版《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。

1.2.3 深度处理工程的提出。耿井水厂深度处理工程范围是指在现有水源和处理构筑物条件下，即在现有厂址范围内，尽量减少对现有生产流程的影响，增加深度处理构筑物，改善出厂水水质。改善目标如下：

（1）水量目标：本工程维持现有水处理规模，净水能力为20万m3/d。

（2）水质目标：耿井水厂深度处理工程建成后，出水水质将全部达到新版《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。

2 设计方案的选择

通过对耿井水厂原水水质及常规工艺出水水质进行分析，结合水厂现状构筑物布局，提出两套深度处理改造的方案，通过经济、技术比较最终确定一套合适的深度处理路线。

方案一：臭氧-活性炭工艺（含预臭氧）。

方案二：超滤膜处理工艺（必要时膜前投加粉末炭）。

2.1 方案一工程设计

2.1.1 预臭氧。预臭氧又称前臭氧，加注量为0.5mg/L，采用水射器投加，S316不锈钢管式混合器混合，投加点布置在沉淀池之前的管路上，同时位于原加矾混合器之前。水射器由臭氧发生器设备商配套提供，水射器增压水由厂区现状自用水管网或活性炭滤池出水渠接出，并由臭氧发生器设备商配套增压泵进行增压。

2.1.2 提升泵房及臭氧接触池。根据流程需要，后臭氧接触池前设中间提升泵房，提升泵房与臭氧接触池合建。提升泵房内设潜水轴流泵4台，3用1备，考虑进水室上下水位变化对流量的影响采用全变频控制，单台流量2340～2920m3/h，扬程7.5～6.5m；臭氧接触池采用全封闭结构，分为独立二格，有效水深6m，接触时间13min，接触池分3次曝气头曝气接触，曝气头采用微孔曝气。接触池内逸出的臭氧经负压收集、热催化剂破坏分解成氧气后排入大气。

2.1.3 臭氧发生器间、鼓风机房及配电间。臭氧发生器间、鼓风机房及配电间采用合建布置。臭氧设计正常加注量1mg/L，设备最大加注量1.8mg/L。其中前、后臭氧各0.5mg/L，臭氧发生器间内设3台臭氧发生器，单台5kg/h，2用1备，必要时设备软备用；炭滤反冲洗采用罗茨鼓风机，鼓风机房内设鼓风机和空压机各2套，1用1备，单台鼓风机5000m3/h，扬程6m。

2.1.4 活性炭滤池。活性炭滤池采用翻板滤池池型，共设10格，双排布置，单格尺寸10×8m，面积80m2，空床滤速10.94m/h。填料层由上而下分别为：活性炭粒径8～30目，厚度2.2m，空床停留时间12.1min；下设砂层，平均粒径0.6mm，不均匀系数1.3，厚度0.5m；支承层D=2.0～16.0mm，厚0.45m。

活性炭吸附池冲洗时通过大流量气冲和水冲轮流冲洗。反冲洗强度：单气反冲，气强度：62.5m3/（h·m2）；单独水冲，大水量时强度：60m3/（h·m2），小水量时强度：10m3/（h·m2）。

2.2 方案二工程设计

2.2.1 膜处理车间。膜处理车间为半地下式结构，共设24格，双排布置，单格平面尺寸5.5×5.8m，每格内设膜堆12组，单个膜堆膜面积为1050m2，超滤膜的设计过水通量为30L/m2·h，2格同时离线清洗或检修时，强制过水通量为36L/m2·h，反冲洗水通量为60L/m2·h，气擦洗强度为50m3/m2·h（滤池面积）。膜池每格设抽吸式容积增压泵1台，置于膜池中间管廊内，抽吸流量458m3/h，抽吸的最大真空值为7～8m，同时采用该泵反转作为膜池反冲洗泵，反冲洗流量为721m3/h，设变频调速。2只6m3药剂储罐置于室外，设3台药剂回流循环水泵，2用1备，单泵流量为160m3/h，扬程10m。

2.2.2 膜处理辅助车间及配电间。膜处理辅助车间内设鼓风机和空压机各2套，1用1备，单台鼓风机1595m3/h，扬程5m。

2.2.3 粉炭投加间。粉炭投加间内设粉炭投加区和粉炭存放区。粉炭投加区设粉炭投加设备1套，含3台螺杆泵，2用1备，变频设置。粉炭加注量设计日常投加量约为5mg/L，最大投加量为30mg/L，投配浓度3%。

2.2.4 排水池。排水池内设2台排水泵，单泵流量150m3/h，扬程18m。

2.3 工程方案比选

2.3.1 技术比选。臭氧-活性炭工艺和超源膜处理工艺是目前国内外深度处理工程中最常用的两种工艺路线，这两种工艺具有各自的技术特点与适用范围，详见表1。

针对耿井水厂的实际情况，结合臭氧-活性炭工艺和膜处理工艺的技术特点及适用范围，从技术角度选择适合于耿井水厂的工艺，详见表2：

2.3.2 经济比较。经过对以上两种工艺路线的工程设计，从投资及运行成本角度对其进行比选，详见表3：

2.3.3 深度处理方案的确定。综上所述，臭氧-活性炭工艺及粉末炭吸附+超滤膜工艺均具有污染物去除效果好、色度及嗅阈的去除率高、口感改善明显的优点，考虑到耿井水厂原水藻类情况并不严重，“二虫”也未检测出，其常规处理工艺出水浊度已经较低，因此采用超滤膜的优势并不明显，臭氧-活性炭工艺可通过臭氧及活性炭更好地解决原水CODMn偏高的主要矛盾，出水水质也更有保障；另外，粉末炭吸附+超滤膜工艺工程投资高于臭氧-活性炭工艺，前者在粉末炭投加后运行成本也要略高于后者，因此本工程深度处理改造工程技术路线确定为臭氧-活性炭工艺。

3 结语

针对胜利油田耿井水厂20万m3/d规模的深度处理工程，结合引黄水库原水水质特点及供水水质现状，对耿井水厂深度处理方案的可靠性、适用性、经济性等方面进行比较，最终确定了臭氧-活性炭工艺为核心的深度处理方案；同时也为其他以黄河水为水源的水厂进行深度改造提供了可供选择的实施方案。

作者简介：尹刚（1970-），男，山东莱阳人，中国石化集团胜利石油管理局供水公司高级工程师。

（责任编辑：叶小坚）