費征云
（杭州市七格污水處理廠,浙江 杭州 310014）

　　中圖分類號：TU991.2
　　文獻標識碼：D
　　文章編號：1000-4602(2000)04-0055-03

　　洛杉磯是美國第2大城市，人口服務面積為1201km²，人口約340萬，擁有廣大的供水網絡設施向用戶提供可靠的自來水。洛杉磯地區大約有75%的源水從內華達西拉山區的東部通過洛杉磯引水渠道引入，其余的源水來自當地的地下水(15%)以及向科羅拉多河渠道和加利福尼亞水利項目(10%)購入。
　　洛杉磯A.F.水廠(The Los Angeles Aqueduct Filtration Plant簡稱LAAFP)是當時美國同類水廠中最大且最先進的水廠之一，它經過三年半的建設和四個月的調試及試運轉以后，于1987年4月投入使用。這一水廠歸洛杉磯市水電廳(DWP)經營，處理能力可達227×10⁴m³/d。其主要源水通過544 km長的洛杉磯引水渠道從內華達西拉山的東部引來，一般情況下源水水質甚佳，源水濁度平均只有2.6 NTU。
　　水廠的主要功能是去除源水中的懸濁物等有害物質，使其符合加利福尼亞州的水質標準。這一水廠旨在達到下列目標：
　　① 處理后水的濁度＜0.3 NTU，以符合加利福尼亞州規定的0.5 NTU；?
　　② 嚴格消毒，確保向用戶提供無菌、無病毒的水；?
　　③ 降低三鹵甲烷(THM)的含量；?
　　④ 去除色、嗅、味；?
　　⑤ 操作靈活，可適應將來更高的水處理標準和要求。
　　根據以上目標，LAAFP的處理過程定為：源水→篩網過濾→臭氧預處理→投加化學藥劑→快速攪拌(凝聚)→絮凝→高速過濾→后加氯→用戶。水處理構筑物成鏡象排列分成兩組，每組構筑物又分成兩格，這獨立的四格水處理構筑物能使操作人員快速地優化處理各種參數，以適應不斷變化的水質條件，同時還可以將部分構筑物停止運行以進行維修保養。
　　由于洛杉磯處于地震斷層帶附近，因此該廠設計中廣泛采用防震結構，使其能夠承受重大地震，保證不間斷地供水。?

1 篩網過濾與計量

　　源水首先要經過粗格柵及旋轉濾網，清除大塊漂浮物體及懸浮雜質，保護機械設備不受損壞。兩個進水渠道分別裝有一個大型文丘里流量計，用來測量進水流量，流量信號被分別送到水廠的計算機系統中，用來計算維持合格處理所需的臭氧劑量與其他水處理化學藥劑用量。

2 臭氧預處理

　　在水處理過程中，投加用純氧制備的臭氧作為預處理工藝具有以下優點：
　　① 與預加氯工藝相比，臭氧有助于加速絮凝，并加快水過濾速度；
　　② 臭氧可降低凝聚劑的用量；
　　③ 臭氧是很強的氧化劑，可有效地控制味道、氣味與顏色；
　　④ 臭氧是非常有效的抗菌抗病毒劑；
　　⑤ 臭氧不產生三鹵甲烷，并可減少三鹵甲烷的前體；
　　⑥ 試驗研究已經證明臭氧比氯或二氧化氯成本低，效用高(建設費用和運行費用均計算在內)。
　　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。接觸池內設置了導流墻，保證源水在池中的停留時間在5 min以上，使源水與臭氧充分接觸。在每個臭氧接觸池內有兩排細細的氣泡擴散器，從中注入臭氧，臭氧的投加量通常為1.0～1.5 mg/L，根據氧化劑需要量及水廠的進水量，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消毒劑，并能幫助改善水的色、嗅、味。DWP通過廣泛的中間測試，發現臭氧能增強以后的各個處理過程的效果，它對于水質的處理效果是其他消毒方法無法達到的，它有助于形成微絮凝，所以在消除混濁物質方面的作用尤為重要。臭氧消毒的使用使DWP可以在水廠的設計中采用更先進的設計準則，并降低了對其他處理構筑物、設備的性能要求。在設計與操作運行方面，臭氧預處理與其他消毒方法相比有如下優點：
　　① 過濾速度由22 m/h提高到33 m/h，使濾池的數目減少了三分之一；
　　② 絮凝時間縮短了50%(從20 min降到10 min)，使絮凝池的數目減少了一半；
　　③ 延長了濾池工作周期，減小了反沖洗設備的規模；
　　④ 所需的化學聚凝劑減少了33%；
　　⑤ 加氯量減少了50%；
　　⑥ 減少了濾池反沖洗污泥。
　　臭氧由LAAFP附屬的低溫氧氣廠制備的氧氣通過高壓放電原理在管式水冷臭氧發生器中產生，低溫氧氣廠每天可生產45 360 kg氧氣，氧氣從空氣中分離出來，純度達95%。為了滿足生產過程中臭氧用量的不同需要，氧氣產量可在設計能力的100%～60%之間進行調節。由于使用高純度氧氣所產生的臭氧濃度按重量計可達6%，LAAFP的四臺聯機臭氧發生器1 h能產生149 kg的臭氧。臭氧發生系統可以根據需要來增減聯機臭氧發生器的運行臺數，臭氧的產量可在系統能力的25%～100%之間進行調節。為了維持規定的操作條件，氧氣進氣量及臭氧發生器的功率都是自動調節的。
　　LAAFP的低溫氧氣廠每日還生產大約1 820 kg的液態氧，儲存在一個35.25 m³的液氧罐內，可在需氧高峰時增加氧氣的供應，它也是低溫氧氣廠停產時的后備供氧源。
　　由于臭氧是一種十分危險的氣體，在達到一定濃度時易發生爆炸，所以在LAAFP中對臭氧的檢測十分嚴格。在臭氧發生樓內有環境空氣檢測儀連續取樣，檢查是否存在過量臭氧或氧氣。一旦發生臭氧泄漏，控制系統立即關閉氧氣/臭氧發生裝置，同時立即啟動備用的風機，增強臭氧發生樓內的正常通風。洛杉磯地震頻繁，當遇到大地震時臭氧發生樓進氣管道上的安全閥門在計算機的控制下立即自動關閉。

3 加藥

　　水經過臭氧預處理后在進入快速攪拌池前加入陽離子聚合物、氯化鐵等化學藥劑。陽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，化學藥劑通過計量泵投加。由于源水水質較穩定，故根據流量配比控制投加藥劑。在原水水質變化時用人工調整的方式，這種控制方式所需設備簡單、操作方便，在源水水質穩定情況下運行狀況良好。

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，每組池設兩臺快速攪拌機。
　　廠內共設絮凝池12組，每組3格，每格尺寸為7.62 m×7.62 m×6.10 m，池內裝有槳葉式攪拌機。水經過快速攪拌后進入每組絮凝池，最短停留時間為8 min。產生的絮凝物必須體積小、牢度強，在高速過濾時能進入濾料深處而不至于破碎。由于在LAAFP不設沉淀池，絮狀物必須很輕，能在過濾前的水處理流程中保持懸浮狀態，不至于沉淀下來。
　　臭氧預處理能產生微懸浮的作用，因此能使絮凝時間由通常的20 min縮短到10 min，這樣就可以大大減小絮凝池的規模，降低了建設費用。

5 過濾

　　由于原水水質較好，水經過絮凝后，不再使用沉淀工藝，直接分布到24個濾池中，每個濾池的過濾面積為131 m²，濾池用粗卵石鋪底，上面是1.83 m高的粗粒無煙煤濾料，濾料有效粒徑為1.5 mm，均勻系數為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，最大水、氣反沖洗強度均為73 m/h，當兩格濾池反沖洗時，其他濾池最大濾速可達到32.8 m/h。每格濾池均裝有出水流量控制調節閥，使濾速保持恒定。當過濾水量減少時，閥門即自動開啟，以維持所需的流量。在每格濾池內都設有近4 000個長柄濾頭，這些濾頭能均勻地將反沖洗氣、水噴入濾料層中。濾池的控制是自動的，它根據通過濾層的水頭損失、出水濁度及濾池工作周期及濾后水中懸浮顆粒數量等參數來控制濾池反沖洗。
　　水廠內設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進口。

6 加氯消毒

　　LAAFP采用加液氯消毒。液氯直接由槽車運到水廠的儲液罐內并由計量泵直接投加，在水廠中設有4臺152 kg/h的計量泵，最大投加量為5.6 mg/L。這種投加方式的好處在于安全，減少了液氯蒸發器等危險性較大的設備，但投資較大。通常氯投加在濾池以后，投加量約為1.0 mg/L，另外在廠內還有多個投加點，如果臭氧系統發生故障或為減少藻類的生長，可以在臭氧接觸池前及濾池前投加。在緊急情況下，當水必須超越水廠某道處理工序時，也可以在水廠入口處投加，保證出廠水水質。

7 自動控制系統

　　LAAFP的水處理過程由一套集散型的電子自動控制系統進行控制，整個10.5 hm²的廠區范圍內(不包括反沖洗回用水池)設有16臺現場計算機，對整個水處理過程實行多環路控制，其中包括臭氧處理、化學藥劑投放、過濾及反沖洗等。設在中心控制室內的計算機主機從各個現場計算機中收集數據，并提供圖表顯示、曲線、各個設備動作記錄、設備故障報警。在電子自動控制系統發生故障時，每一個自動控制過程都可切換成手動控制。
　　LAAFP的工藝流程并不是當前最先進的處理工藝，它是美國大中型水廠的典型處理工藝，但它的處理效果十分有效、穩定，出水水質極好，且處理工藝、自動控制的選擇都是圍繞原水水質和出水水質而定的。原水水質好，取消了沉淀過程；采用多種技術手段來確保水質，如臭氧預處理、多點投加化學藥劑；自動控制也沒有像國內一些水廠那樣追求全功能、全自動，而是根據處理工藝及原水水質情況來確定自控系統的控制深度。如由于原水水質穩定，所以在選擇加藥控制方式時沒有采用全自動，采用的是根據流量配比、原水水質變化時人工調整的簡單實用方式；同時它將反沖洗水沉淀后回用，十分重視水資源的利用，這些都值得我們在建設水廠時借鑒。

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