莆田市第二水厂迁建工程臭氧系统设计

莆田市第二水厂迁建工程臭氧系统设计

朱永鹤

（中国市政工程西北设计研究院有限公司福州分公司，福建福州，350001）

摘要：结合莆田市第二水厂迁建工程，介绍了自来水厂中臭氧系统中各单体设计，有助于国内同类型工程设计提供参考借鉴。

关键词：深度处理；臭氧系统；预臭氧接触池；中间提升泵房及后臭氧接触池

引言：

莆田市第二水厂迁建工程供水规模30万m³/d，水厂工程工程费用5.23亿元。该水厂采用处理工艺：取水泵房——预臭氧氧化——折板絮凝复合沉淀池（叠清水池）——中间提升泵房及臭氧接触氧化——活性炭滤池——V型滤池——接触消毒——清水池。臭氧采用厂内制备工艺，设置液氧站提供液氧，供给臭氧发生间制备臭氧。

一、深度处理工艺

深度处理技术一般包括氧化技术（臭氧、高锰酸钾、催化氧化等）、吸附技术（GAC、PAC和BAC）、膜技术（超滤、纳滤、反渗透）以及离子交换技术等。其中臭氧氧化、活性炭吸附技术在发达国家已经成熟运用，而膜技术是20世纪八十年代后开始普及的新兴的深度处理技术，净水效果非常显著。

目前深度处理工艺在工程中较常采用的主要有活性炭吸附、生物活性炭、臭氧－生物活性炭、膜处理等工艺。各深度处理工艺优缺点比较表详见下表。

深度处理工艺比较表

结合项目取水来自东圳水库，上游还有基本的生活生产活动，水库存在产生藻类或致嗅细菌爆发产生的嗅味问题或者有机污染的情况，采用“臭氧-活性炭深度处理工艺方案”，其去除水中微量有机物，改善口感，以及处理相关应急问题效率最高，是目前效果较好、较经济的组合工艺。

二、液氧站

液氧站平面占地尺寸10mX10m，储存臭氧发生器制备所需纯氧。

预臭氧投加量0.5～1.0mg/L（157～315kg/d）。后臭氧投加量1.0～2.0mg/L（315～630kg/d）。最大投加量为945kg/d，产生每千克臭氧需7m3纯氧计，则所需的气态氧气量为6615m³/d（275.62m³/h），按液氧储罐以1m³液氧折合800m³标准状态气态氧计算，所需液氧量为0.344m³/h（8.26m³/d）。采用液氧储罐容量为30m³（0.8Mpa），2台，设计液氧储量时间约为7天。

空温式汽化器：汽化量实际为需要量的3倍左右确定，即275.62m³/h×3=826.86m³/h。结合市场设备规格，设计采取空温式汽化器（汽化量≥900m³/h）。

三、臭氧发生间

臭氧发生间尺寸15.6mX12.2mX14.2m，主要由5个单元组成：①贮存外购纯氧；②臭氧发生系统（含冷却水系统）；③变配电系统；④余臭氧吸收及破坏系统；⑤自控系统。

臭氧发生间主要设备及参数如下：

（1）臭氧发生器：20Kg/h，额定浓度为150mg/L，功率为170Kw，共三台，2用1备。满足最大所需臭氧投加量40Kg/h的规模要求。

（2）板式换热系统：换热功率160kW（内含循环水泵，流量32m³/h，扬程20m，功率3.0Kw）；

（3）配套空压机（空气阀门提供动力）、臭氧电源柜、电动单梁起重机2套（起重5T，起吊高度7m，L=7160mm，N=5.0Kw）、臭氧浓度仪、氧气泄露报警仪、臭氧泄露报警仪、防护器具等。

四、预臭氧接触池

预臭氧接触池平面尺寸13.45mX19.15m，有效水深6.0m，池深6.9m。臭氧投加量0.5～1.0mg/L（157～315kg/d），有效接触时间3.53min。

预臭氧接触池主要设备及参数如下：

（1）配套臭氧尾气破坏器4台（2用2备），设计体积流量46Nm³/h，臭氧浓度2%配置，功率3.3Kw。

（2）配套臭氧投加分配系统、双向透气安全阀、除雾器、轴流风机。

五、中间提升泵房及臭氧接触池

根据工艺流程及设计高程分析，沉淀池出水需经提升泵提升后再进行深度处理，故新建提升泵房1座，设计规模30万m3/d，自用系数1.05，土建及设备按总规模30.0万m3/d规模实施，同时考虑使用以及占地，将中间提升泵房与臭氧接触池合建。

中间提升泵房主要设备及参数如下：

（1）泵房和吸水井：平面尺寸为25.45×8.0m，有效水深4.10m，高度4.65m。

（2）轴流提升泵6台（4用2备，变频），Q=3282m

3/h，H=7.0m，P=90kw；配套井筒及DN800拍门。

臭氧接触池主要设备及参数如下：

（1）臭氧接触池分两格，平面尺寸31.75m×25.45m，有效水深6.0m，池深6.9m。总接触时间15min，第一段接触室容积为：181.7m3（接触时间3min）；第二段接触室容积为：1310.4m3（接触时间6min）；第三段接触室容积为：1310.4m3（接触时间6min）。每段接触室顶部均应设尾气收集管。

（2）投加方式采用曝气盘，吸气量46Nm³/h，φ150，钛盘/碳化硅（刚玉），96个，配套臭氧破坏器，4台，2用2备，设计体积流量92Nm³/h，臭氧浓度2%配置，功率3.7Kw。

（3）配套投加分配系统、双向透气安全阀、除雾器、轴流风机。

（4）配套2个DN1500XDN1500过水闸门，含手电两用启闭机。

六、管材与密封件

由于臭氧带强氧化腐蚀性，氧气管、臭氧管和尾气收集排放管等材质选用316L不锈钢材质。管道阀门件等密封垫片采用EPDM材质。

七、结语

通过介绍莆田市第二水厂迁建工程中深度处理工艺中臭氧系统各单体设计参数，为今后自来水厂深度处理工艺，尤其是臭氧系统工艺设计思路和参数选取提供一定的参考性。

参考文献：

[1]张磊.昆山自来水公司20万m3/d水厂臭氧系统的设计.水工业市场.2008（10）

[2]黄长均.南洲水厂臭氧处理系统设计.中国给水排水.2005（08）

[3]黄年龙.给水厂深度处理工艺中的臭氧系统设计.中国给水排水.2003（19）