費(fèi)征云
（杭州市七格污水處理廠(chǎng),浙江 杭州 310014）

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.2
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：D
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)04-0055-03

　　洛杉磯是美國(guó)第2大城市，人口服務(wù)面積為1201km²，人口約340萬(wàn)，擁有廣大的供水網(wǎng)絡(luò)設(shè)施向用戶(hù)提供可靠的自來(lái)水。洛杉磯地區(qū)大約有75%的源水從內(nèi)華達(dá)西拉山區(qū)的東部通過(guò)洛杉磯引水渠道引入，其余的源水來(lái)自當(dāng)?shù)氐牡叵滤?15%)以及向科羅拉多河渠道和加利福尼亞水利項(xiàng)目(10%)購(gòu)入。
　　洛杉磯A.F.水廠(chǎng)(The Los Angeles Aqueduct Filtration Plant簡(jiǎn)稱(chēng)LAAFP)是當(dāng)時(shí)美國(guó)同類(lèi)水廠(chǎng)中最大且最先進(jìn)的水廠(chǎng)之一，它經(jīng)過(guò)三年半的建設(shè)和四個(gè)月的調(diào)試及試運(yùn)轉(zhuǎn)以后，于1987年4月投入使用。這一水廠(chǎng)歸洛杉磯市水電廳(DWP)經(jīng)營(yíng)，處理能力可達(dá)227×10⁴m³/d。其主要源水通過(guò)544 km長(zhǎng)的洛杉磯引水渠道從內(nèi)華達(dá)西拉山的東部引來(lái)，一般情況下源水水質(zhì)甚佳，源水濁度平均只有2.6 NTU。
　　水廠(chǎng)的主要功能是去除源水中的懸濁物等有害物質(zhì)，使其符合加利福尼亞州的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。這一水廠(chǎng)旨在達(dá)到下列目標(biāo)：
　?、?處理后水的濁度＜0.3 NTU，以符合加利福尼亞州規(guī)定的0.5 NTU；?
　?、?嚴(yán)格消毒，確保向用戶(hù)提供無(wú)菌、無(wú)病毒的水；?
　?、?降低三鹵甲烷(THM)的含量；?
　　④ 去除色、嗅、味；?
　　⑤ 操作靈活，可適應(yīng)將來(lái)更高的水處理標(biāo)準(zhǔn)和要求。
　　根據(jù)以上目標(biāo)，LAAFP的處理過(guò)程定為：源水→篩網(wǎng)過(guò)濾→臭氧預(yù)處理→投加化學(xué)藥劑→快速攪拌(凝聚)→絮凝→高速過(guò)濾→后加氯→用戶(hù)。水處理構(gòu)筑物成鏡象排列分成兩組，每組構(gòu)筑物又分成兩格，這獨(dú)立的四格水處理構(gòu)筑物能使操作人員快速地優(yōu)化處理各種參數(shù)，以適應(yīng)不斷變化的水質(zhì)條件，同時(shí)還可以將部分構(gòu)筑物停止運(yùn)行以進(jìn)行維修保養(yǎng)。
　　由于洛杉磯處于地震斷層帶附近，因此該廠(chǎng)設(shè)計(jì)中廣泛采用防震結(jié)構(gòu)，使其能夠承受重大地震，保證不間斷地供水。?

1 篩網(wǎng)過(guò)濾與計(jì)量

　　源水首先要經(jīng)過(guò)粗格柵及旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，清除大塊漂浮物體及懸浮雜質(zhì)，保護(hù)機(jī)械設(shè)備不受損壞。兩個(gè)進(jìn)水渠道分別裝有一個(gè)大型文丘里流量計(jì)，用來(lái)測(cè)量進(jìn)水流量，流量信號(hào)被分別送到水廠(chǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用來(lái)計(jì)算維持合格處理所需的臭氧劑量與其他水處理化學(xué)藥劑用量。

2 臭氧預(yù)處理

　　在水處理過(guò)程中，投加用純氧制備的臭氧作為預(yù)處理工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　?、?與預(yù)加氯工藝相比，臭氧有助于加速絮凝，并加快水過(guò)濾速度；
　?、?臭氧可降低凝聚劑的用量；
　?、?臭氧是很強(qiáng)的氧化劑，可有效地控制味道、氣味與顏色；
　?、?臭氧是非常有效的抗菌抗病毒劑；
　?、?臭氧不產(chǎn)生三鹵甲烷，并可減少三鹵甲烷的前體；
　?、?試驗(yàn)研究已經(jīng)證明臭氧比氯或二氧化氯成本低，效用高(建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均計(jì)算在內(nèi))。
　　臭氧接觸池共有4座，尺寸為30.48 m×10.36 m×6.10 m，最大水深為6.1 m。接觸池內(nèi)設(shè)置了導(dǎo)流墻，保證源水在池中的停留時(shí)間在5 min以上，使源水與臭氧充分接觸。在每個(gè)臭氧接觸池內(nèi)有兩排細(xì)細(xì)的氣泡擴(kuò)散器，從中注入臭氧，臭氧的投加量通常為1.0～1.5 mg/L，根據(jù)氧化劑需要量及水廠(chǎng)的進(jìn)水量，投加量可增加到2.0 mg/L。未被吸收的臭氧在接觸池的水面上作為廢氣放出，排氣系統(tǒng)將接觸池水面與蓋之間抽成真空，集取這種廢氣，并送到加熱/催化裝置中，然后以臭氧含量低于0.1 mg/L的濃度安全地排入大氣。
　　臭氧是效用極佳的初級(jí)消毒劑，并能幫助改善水的色、嗅、味。DWP通過(guò)廣泛的中間測(cè)試，發(fā)現(xiàn)臭氧能增強(qiáng)以后的各個(gè)處理過(guò)程的效果，它對(duì)于水質(zhì)的處理效果是其他消毒方法無(wú)法達(dá)到的，它有助于形成微絮凝，所以在消除混濁物質(zhì)方面的作用尤為重要。臭氧消毒的使用使DWP可以在水廠(chǎng)的設(shè)計(jì)中采用更先進(jìn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并降低了對(duì)其他處理構(gòu)筑物、設(shè)備的性能要求。在設(shè)計(jì)與操作運(yùn)行方面，臭氧預(yù)處理與其他消毒方法相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
　?、?過(guò)濾速度由22 m/h提高到33 m/h，使濾池的數(shù)目減少了三分之一；
　　② 絮凝時(shí)間縮短了50%(從20 min降到10 min)，使絮凝池的數(shù)目減少了一半；
　　③ 延長(zhǎng)了濾池工作周期，減小了反沖洗設(shè)備的規(guī)模；
　?、?所需的化學(xué)聚凝劑減少了33%；
　?、?加氯量減少了50%；
　?、?減少了濾池反沖洗污泥。
　　臭氧由LAAFP附屬的低溫氧氣廠(chǎng)制備的氧氣通過(guò)高壓放電原理在管式水冷臭氧發(fā)生器中產(chǎn)生，低溫氧氣廠(chǎng)每天可生產(chǎn)45 360 kg氧氣，氧氣從空氣中分離出來(lái)，純度達(dá)95%。為了滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中臭氧用量的不同需要，氧氣產(chǎn)量可在設(shè)計(jì)能力的100%～60%之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于使用高純度氧氣所產(chǎn)生的臭氧濃度按重量計(jì)可達(dá)6%，LAAFP的四臺(tái)聯(lián)機(jī)臭氧發(fā)生器1 h能產(chǎn)生149 kg的臭氧。臭氧發(fā)生系統(tǒng)可以根據(jù)需要來(lái)增減聯(lián)機(jī)臭氧發(fā)生器的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，臭氧的產(chǎn)量可在系統(tǒng)能力的25%～100%之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了維持規(guī)定的操作條件，氧氣進(jìn)氣量及臭氧發(fā)生器的功率都是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。
　　LAAFP的低溫氧氣廠(chǎng)每日還生產(chǎn)大約1 820 kg的液態(tài)氧，儲(chǔ)存在一個(gè)35.25 m³的液氧罐內(nèi)，可在需氧高峰時(shí)增加氧氣的供應(yīng)，它也是低溫氧氣廠(chǎng)停產(chǎn)時(shí)的后備供氧源。
　　由于臭氧是一種十分危險(xiǎn)的氣體，在達(dá)到一定濃度時(shí)易發(fā)生爆炸，所以在LAAFP中對(duì)臭氧的檢測(cè)十分嚴(yán)格。在臭氧發(fā)生樓內(nèi)有環(huán)境空氣檢測(cè)儀連續(xù)取樣，檢查是否存在過(guò)量臭氧或氧氣。一旦發(fā)生臭氧泄漏，控制系統(tǒng)立即關(guān)閉氧氣/臭氧發(fā)生裝置，同時(shí)立即啟動(dòng)備用的風(fēng)機(jī)，增強(qiáng)臭氧發(fā)生樓內(nèi)的正常通風(fēng)。洛杉磯地震頻繁，當(dāng)遇到大地震時(shí)臭氧發(fā)生樓進(jìn)氣管道上的安全閥門(mén)在計(jì)算機(jī)的控制下立即自動(dòng)關(guān)閉。

3 加藥

　　水經(jīng)過(guò)臭氧預(yù)處理后在進(jìn)入快速攪拌池前加入陽(yáng)離子聚合物、氯化鐵等化學(xué)藥劑。陽(yáng)離子聚合物作為主要混凝劑，平均投加量為1.3 mg/L，而氯化鐵則作為助凝劑，平均投加量為1.1 mg/L，化學(xué)藥劑通過(guò)計(jì)量泵投加。由于源水水質(zhì)較穩(wěn)定，故根據(jù)流量配比控制投加藥劑。在原水水質(zhì)變化時(shí)用人工調(diào)整的方式，這種控制方式所需設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，在源水水質(zhì)穩(wěn)定情況下運(yùn)行狀況良好。

4 快速攪拌、絮凝

　　LAAFP共有四組快速攪拌池，每組尺寸為3.048m×3.048m×4.26m，每組池設(shè)兩臺(tái)快速攪拌機(jī)。
　　廠(chǎng)內(nèi)共設(shè)絮凝池12組，每組3格，每格尺寸為7.62 m×7.62 m×6.10 m，池內(nèi)裝有槳葉式攪拌機(jī)。水經(jīng)過(guò)快速攪拌后進(jìn)入每組絮凝池，最短停留時(shí)間為8 min。產(chǎn)生的絮凝物必須體積小、牢度強(qiáng)，在高速過(guò)濾時(shí)能進(jìn)入濾料深處而不至于破碎。由于在LAAFP不設(shè)沉淀池，絮狀物必須很輕，能在過(guò)濾前的水處理流程中保持懸浮狀態(tài)，不至于沉淀下來(lái)。
　　臭氧預(yù)處理能產(chǎn)生微懸浮的作用，因此能使絮凝時(shí)間由通常的20 min縮短到10 min，這樣就可以大大減小絮凝池的規(guī)模，降低了建設(shè)費(fèi)用。

5 過(guò)濾

　　由于原水水質(zhì)較好，水經(jīng)過(guò)絮凝后，不再使用沉淀工藝，直接分布到24個(gè)濾池中，每個(gè)濾池的過(guò)濾面積為131 m²，濾池用粗卵石鋪底，上面是1.83 m高的粗粒無(wú)煙煤濾料，濾料有效粒徑為1.5 mm，均勻系數(shù)為1.5。濾池采用氣水反沖洗，這樣才能清除濾料中深埋的沉積物，不易形成泥球。要使濾池回到清潔的狀態(tài)，最大水、氣反沖洗強(qiáng)度均為73 m/h，當(dāng)兩格濾池反沖洗時(shí)，其他濾池最大濾速可達(dá)到32.8 m/h。每格濾池均裝有出水流量控制調(diào)節(jié)閥，使濾速保持恒定。當(dāng)過(guò)濾水量減少時(shí)，閥門(mén)即自動(dòng)開(kāi)啟，以維持所需的流量。在每格濾池內(nèi)都設(shè)有近4 000個(gè)長(zhǎng)柄濾頭，這些濾頭能均勻地將反沖洗氣、水噴入濾料層中。濾池的控制是自動(dòng)的，它根據(jù)通過(guò)濾層的水頭損失、出水濁度及濾池工作周期及濾后水中懸浮顆粒數(shù)量等參數(shù)來(lái)控制濾池反沖洗。
　　水廠(chǎng)內(nèi)設(shè)有反沖洗水回用水池，總面積為9.2hm²，共分8格，每格池深2.74 m，容積為33640.4m³。用后的反沖洗水先在此處沉淀澄清，然后上清液重新回到水廠(chǎng)進(jìn)口。

6 加氯消毒

　　LAAFP采用加液氯消毒。液氯直接由槽車(chē)運(yùn)到水廠(chǎng)的儲(chǔ)液罐內(nèi)并由計(jì)量泵直接投加，在水廠(chǎng)中設(shè)有4臺(tái)152 kg/h的計(jì)量泵，最大投加量為5.6 mg/L。這種投加方式的好處在于安全，減少了液氯蒸發(fā)器等危險(xiǎn)性較大的設(shè)備，但投資較大。通常氯投加在濾池以后，投加量約為1.0 mg/L，另外在廠(chǎng)內(nèi)還有多個(gè)投加點(diǎn)，如果臭氧系統(tǒng)發(fā)生故障或?yàn)闇p少藻類(lèi)的生長(zhǎng)，可以在臭氧接觸池前及濾池前投加。在緊急情況下，當(dāng)水必須超越水廠(chǎng)某道處理工序時(shí)，也可以在水廠(chǎng)入口處投加，保證出廠(chǎng)水水質(zhì)。

7 自動(dòng)控制系統(tǒng)

　　LAAFP的水處理過(guò)程由一套集散型的電子自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，整個(gè)10.5 hm²的廠(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)(不包括反沖洗回用水池)設(shè)有16臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)，對(duì)整個(gè)水處理過(guò)程實(shí)行多環(huán)路控制，其中包括臭氧處理、化學(xué)藥劑投放、過(guò)濾及反沖洗等。設(shè)在中心控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)主機(jī)從各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)中收集數(shù)據(jù)，并提供圖表顯示、曲線(xiàn)、各個(gè)設(shè)備動(dòng)作記錄、設(shè)備故障報(bào)警。在電子自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，每一個(gè)自動(dòng)控制過(guò)程都可切換成手動(dòng)控制。
　　LAAFP的工藝流程并不是當(dāng)前最先進(jìn)的處理工藝，它是美國(guó)大中型水廠(chǎng)的典型處理工藝，但它的處理效果十分有效、穩(wěn)定，出水水質(zhì)極好，且處理工藝、自動(dòng)控制的選擇都是圍繞原水水質(zhì)和出水水質(zhì)而定的。原水水質(zhì)好，取消了沉淀過(guò)程；采用多種技術(shù)手段來(lái)確保水質(zhì)，如臭氧預(yù)處理、多點(diǎn)投加化學(xué)藥劑；自動(dòng)控制也沒(méi)有像國(guó)內(nèi)一些水廠(chǎng)那樣追求全功能、全自動(dòng)，而是根據(jù)處理工藝及原水水質(zhì)情況來(lái)確定自控系統(tǒng)的控制深度。如由于原水水質(zhì)穩(wěn)定，所以在選擇加藥控制方式時(shí)沒(méi)有采用全自動(dòng)，采用的是根據(jù)流量配比、原水水質(zhì)變化時(shí)人工調(diào)整的簡(jiǎn)單實(shí)用方式；同時(shí)它將反沖洗水沉淀后回用，十分重視水資源的利用，這些都值得我們?cè)诮ㄔO(shè)水廠(chǎng)時(shí)借鑒。

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