基于黄河水源的某大型城市给水厂工程设计及运行

Engineering Design and Operation of a Large Municipal Water Treatment Plant Using Yellow River Water

摘要

为缓解地下水超采困境，西北地区某城市建成以黄河原水为水源的大型给水厂（一期规模 5.0×10⁵ m³/d，二期规模 5.0×10⁵ m³/d），并采用预臭氧+复合沉淀池+V 型滤池+紫外线消毒+氯消毒的工艺。基于近 2.5 a 的运行数据，系统评估该水厂处理效能与运行经济性。结果表明，出水稳定达到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022）要求；紫外线消毒使菌落总数由 27 CFU/mL 降至未检出，生物安全性显著提升；运行期间，固体聚合氯化铝（PAC，Al₂O₃质量分数为 30%）平均用量为 6.20 mg/L，有效氯平均用量为 1.59 mg/L，绝干污泥产率为 0.26 t/10⁴ m³水，阳离子聚丙烯酰胺（PAM）投加量为 2.2～3.5 kg/t 干污泥；相关性分析显示，PAC 加药量与进水流量关联最高（r=0.58），其次为进水温度、进水浊度，但与 pH 值及出水浊度相关性最弱，表明现行投加策略可有效适应黄河原水低温、低浊、高 pH 值等特性。该工程经验可为同类黄河水源给水厂提供技术参考。

Abstract

To alleviate groundwater overexploitation, a large municipal water treatment plant (WTP) drawing raw water from the Yellow River was constructed in a city in northwestern China, with a Phase I capacity of 5.0 × 10⁵ m³/d, and a Phase II capacity of 5.0 × 10⁵ m³/d. The treatment train comprises pre-ozonation, composite sedimentation tanks, V-type filters, ultraviolet (UV) disinfection, and chlorination. Using nearly 2.5 years of operational data, this study systematically evaluated the treatment performance and operating economics of the plant. The results showed that the finished water consistently met the Standards for Drinking Water Quality (GB 5749-2022). UV disinfection reduced the total bacterial count from 27 CFU/mL to below the detection limit, markedly improving microbial safety. During the operating period, the average dosage of solid polyaluminum chloride (PAC, Al₂O₃ with a concentration of 30%) was 6.20 mg/L, and the average available chlorine dose was 1.59 mg/L. The dry solids yield was 0.26 t per 10⁴ m³ of treated water, and the cationic polyacrylamide (PAM) dosage ranged from 2.2 to 3.5 kg per tonne of dry solids. Correlation analysis showed that PAC dosage was most strongly correlated with influent flow rate (r=0.58), followed by influent temperature and turbidity, whereas its correlations with pH and finished-water turbidity were the weakest. These results indicate that the current dosing strategy can effectively handle the low temperature, low turbidity, and high pH of Yellow River raw water. The operational experience gained from this project provides a technical reference for similar WTPs treating Yellow River source water.

关键词

黄河水源 / 给水厂 / 工艺设计 / 运行效果 / 紫外线消毒 / 水质保障

Key words

Yellow River water / water treatment plant / process design / operational performance / ultraviolet disinfection / water quality guarantee

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基金资助

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司项目(K2022K050)