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复杂条件下现有水厂改建工程研究——以青岛白沙河水厂为例上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.PART1项目背景原水水质分析长期以来白沙河水厂原水以黄河水为主，就地水为辅，2016年引入长江水。受连续干旱及黄河引水闸检修双重因素影响，2016年~2017年上半年，南水北调东线水成为白沙河水厂唯一水源。从2008~2017年白沙河水厂的原水水质数据统计及分析来看，白沙河水厂原水主要存在以下特点：1）大部分指标符合地表水III类水体水质标准；项目背景上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1）大部分指标符合地表水III类水体水质标准；2）常年存在明显有机污染；3）2016年~2017年期间受水源调配影响UV254、CODMn、氯化物较常态时期略有升高，硫酸盐较常态时期明显升高。政策导向项目背景青岛市城市管理局在2016年1月28日下发《关于加快实施深度处理工艺改造全面提升城市供水品质的通知》（青城管办【2016】5号），提出近期因原水水质影响，特别是引黄水质发生变化，青岛部分区市不断出现市民反映自来水口感不适等问题，对城市供水水质提出了质疑。对此市领导高度重视并作出批示，要求各区市、各有关单位提高认识，积极采取应对措施，加快推进原水预处理和水厂深度处上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.位提高认识，积极采取应对措施，加快推进原水预处理和水厂深度处理工艺改造，进一步提升饮用水的品质，确保城市供水安全。同时《通知》明确要求今后所有新建水厂均应采取深度处理工艺，现有水厂也应立即制定改造计划和实施方案，在3年内全部水厂都要完成深度处理工艺改造。工程进展2016年末，由上海市政总院承担EPC总承包的青岛市仙家寨水厂深度处理工程顺利通水，并实现胶东半岛深度处理工程零的突破。2018年初，凭借出色的科研创新价值、效率价值和品牌价值，上海市政总院再次中标承担青岛白沙河水厂深度处理EPC总承包工程，两座水厂设计供水能力合计为72.6万m3/d，占到青岛市区供水能力的90％项目背景上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.水厂设计供水能力合计为72.6万m3/d，占到青岛市区供水能力的90％左右，对青岛市供水水平的提高具有非常重要的意义。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.PART2工程目标3.2水质目标白沙河水厂深度处理工程建成后，其提高水质的重点是去除色度、嗅和味、氨氮、亚硝酸盐、有机物、有机卤化物等。参照2014~2016年原水水质情况，本工程出水水质在满足《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》的前提下：考虑水厂实际生产需要，本次深度处理工程按照36万m3/d规模设计,校核能力42万m3/d。3.1水质目标工程目标上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》的前提下：高锰酸钾指数（CODMn）在常规处理出水的基础上平均值去除率20~30%；NH3-N指标在常规处理出水的基础上去除率35%~45%(水温高于15℃时)。3.3环境保护目标本工程建设过程中，在各个建设环节中将严格遵守国家和工程当地有关的环境保护法规和政策，满足国家和工程建设项目对三废（气、水、固）污染和噪声污染的控制要求。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.PART3工程方案Program方案比选方案特点综合比较36万m³/d臭氧—生物活性炭工艺+海淡水勾兑方案36万m³/d臭氧—生物活性炭工艺+海淡水扩建方案36万m³/d臭氧—生物活性炭工艺+18万m³/d超滤方案18万m³/d臭氧—生物活性炭工艺+18万m³/d超滤方案36万m³/d超滤+18万m³/d反渗透方案36万m³/d超滤+36万m³/d反渗透方案产能（万m³/d）4146363631.527投资（亿元）2.966.924.223.475.006.56制水成本3.523.710.440.381.302.00工程内容上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.制水成本（元/m³）3.523.710.440.381.302.00出水水质优优优优最优最优系统管理复杂性简单简单一般一般复杂复杂水资源开发利用无水耗，水资源开发利用性好无水耗，水资源开发利用性好无水耗无水耗存在45000m³/d的水耗存在90000m³/d的水耗尾水处置难易性全部回用全部回用全部回用全部回用浓盐水处置难度高浓盐水处置难度高水厂用地要求无新征地无新征地无新征地无新征地无新征地新征地16000㎡运行电耗低低一般一般高最高Program方案比选方案特点综合比较从方案技术和经济综合比较来看，臭氧活性炭为主体的工艺方案，一方面，可利用臭氧生物活性炭在解决水体有机微污染、嗅味和口感等问题方面的优势，而且从仙家寨水厂出水水质来看，实际运行效果十分明显。该工艺技术成熟，管理经验丰富，投资和运行成本低；另一方面，以勾兑海淡水进一步降低溶解性无机盐、优化城市供水水质，还可增加城市供水能力，缓解对境外水资源依赖度过高的压力。在臭氧—生物活性炭后增加超滤膜设施可以进一步增加浊度保障率，进一步减少水中细菌、病工程内容上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.在臭氧—生物活性炭后增加超滤膜设施可以进一步增加浊度保障率，进一步减少水中细菌、病毒等，降低加氯量，进一步改善口感。反渗透膜处理方案虽然出水水质好、保证率高，但生产系统复杂，管理维护工作量大，浓盐尾水处置难度大，且投资及运行成本明显增高。因此，根据青岛市实际水源条件和特点，最终确定采用方案三，即36万m³/d臭氧—生物活性炭+18万m³/d超滤膜方案，既可在常态时期降低有机物、嗅味、色度等常见问题，增加水质风险抵御能力，又可进一步降低浊度，提高供水水质。非常态期又可与海淡水结合，进一步降低溶解性无机物含量。Program方案研究36万臭氧活性炭+18万超滤工程规模36万m³/d。全厂实施膜处理方案采用36万m³/d臭氧—生物活性炭处理，18万设计方案：36万m³/d臭氧—生物活性炭+18万m³/d超滤膜方案上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.m³/d再经超滤膜处理，与其余18万m³/d未经超滤膜处理出水混合的方案。Program方案研究工艺流程臭氧活性炭滤池中间提升泵房回用水池常规处理系统进水总量：36万m3/d投加臭氧反冲洗水预臭氧接触池投加臭氧36万臭氧活性炭+18万超滤上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.臭氧活性炭滤池清水池超滤膜进水总量：18万m3/d进水总量：18万m3/d预臭氧接触池Program方案研究新建生产能力36万m³/d的预臭氧接触池及配水井1座。新建生产能力36万m³/d的深度处理综合池1座，含中间提升泵房、工程内容36万臭氧活性炭+18万超滤上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.臭氧车间深度处理综合池新建生产能力36万m³/d的深度处理综合池1座，含中间提升泵房、后臭氧接触池、活性炭滤池及反冲洗机房。新建臭氧车间叠合回用水池1座，附氧气站。Program方案研究新建18万m³/d超滤膜处理车间一座。含多级提升泵房、超滤膜组件车间、抗污超滤组件车间、反冲洗机房、化学清洗车间等设施。车间下部叠合提升吸水井等。为节约场地，膜车间部分设置于二层。工程内容超滤膜车间36万臭氧活性炭+18万超滤上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.其他根据实际需要进行现有设施的改造和迁建。如：为改善混合效果，降低水力损失，拟在沉淀池前设置机械搅拌混合池，取代静态混合器。共设四座独立混合井，对应四座沉淀池。Program方案研究本方案需要拆除现有的五栋附属建筑物，新建构筑物布置如下：据现有的地形条件，预臭氧接触池放置在高架桥的北侧空地上。平面布置36万臭氧活性炭+18万超滤上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.架桥的北侧空地上。深度处理综合池设置在清水池的东侧。臭氧车间（下叠回用水池）及氧气站放置在清水池的北侧。超滤膜车间设置在砂滤池的北侧。Program方案研究工程投资和运行成本本工程投资估算费用约为4.22亿元，工程费用约3.36亿元。本工程制水成本约0.59元/吨。36万臭氧活性炭+18万超滤上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.效果图上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.效果图上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.效果图上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.