杭州九溪水厂设计供水能力为60万m³/d, 原有净水工艺为混凝-沉淀-过滤-消毒的常规处理工艺。为进一步提高供水水质, 杭州市水务集团于2015年开始九溪水厂饮用净水改造工程建设, 项目分两期进行。2017年12月底九溪水厂饮用净水改造一期工程正式投产运行, 九溪一期工程主要为深度处理系统改造, 包含预臭氧接触池、中间提升泵房、后臭氧接触池及活性炭滤池、废水回用水池、清水池、预浓缩池, 改造后的工艺流程如图1所示。九溪二期工程主要为排泥水处理系统, 将于2019年投运。

　　 杭州主城区水厂内控标准要求活性炭滤池出水浊度0.2NTU以下, 本次调试将活性炭滤池出水 (初滤水除外) 浊度满足水厂内控标准作为调试完成标准。

　　 九溪一期新建独立的2组后臭氧接触池及活性炭滤池, 每组设计规模为30万m³/d。每组活性炭滤池分为8格 (2个单元) , 单格吸附面积为160.56m², 单排布置。炭层厚2.0m, 活性炭粒度8~30目 (相当于2.38 mm×0.6mm粒径) ;承托层石英砂厚0.50m, 粒径为1~2mm。

　　 九溪一期活性炭滤料为煤质压块破碎不定型颗粒活性炭, 符合建设部行业标准《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》 (CJ/T 345—2010) 及相关同类标准。新活性炭用水充分浸泡48h之后进行清洗, 清洗主要采用气水反冲洗的方式。数次反冲洗后炭层中的细小颗粒及未被浸透的炭得以去除, 炭粒空隙中的空气被置换出来, 使活性炭的吸附能力得以充分发挥。新生产出的活性炭呈碱性, 其中含少量能溶解于水的水溶性灰份, 水溶性灰份主要由原煤矿物质产生, 成分为二氧化硅、碱金属、碱土金属的盐类等, 对活性炭进行反冲洗能去除水溶性灰份, 降低活性炭pH。

　　 调试期间, 对活性炭滤池每次反冲洗排水水质进行pH及浊度检测, 对反冲洗排水回用后的原水水质进行pH及浊度检测, 以此积累新建活性炭滤池在调试阶段的反冲洗经验, 为其他水厂新建活性炭滤池投入运行前的调试工作提供一定的参考价值。

　　 九溪活性炭滤池规模大, 反冲洗调试需大量水, 因现场条件受限, 无法直接取用优质水用于所有活性炭滤池的反冲洗, 将九溪水厂小部分砂滤池滤后水通过中间提升泵房提升至活性炭滤池, 经过活性炭滤池过滤后的水专门针对3组滤格反冲洗, 使该3组滤格滤后水水质尽快达标, 用达标的滤后水对其余滤格反冲洗;活性炭滤池反冲洗排水排至废水回用水池, 通过潜污泵提升至预臭氧接触池作为原水回用。

　　 重点研究单组设计规模为30万m³/d活性炭滤池反冲洗调试, 该组活性炭滤池8格滤池从南往北编号。

　　 采用气水反冲:单独气冲55m³/ (m²·h) , 时间4min;单独水冲25m³/ (m²·h) , 时间10min。

　　 在调试过程中, 尽量平衡每格滤池反冲间隔时间为40min。

　　 启用1台提升水泵流量3 500m³/h, 提升砂滤池滤后水至活性炭滤池的7#、8#两组滤格恒过滤, 滤后水至反冲洗水池, 1#、2#、3#组滤池反冲洗;当1#、2#、3#3组滤池反冲洗8次后测滤后水浊度, 浊度达到0.2NTU以下, 利用1#、2#两组滤池恒过滤, 给4#、5#滤池反冲洗;4#、5#滤池反冲洗至11次, 滤后水浊度达到0.2NTU以下, 则4#、5#恒过滤, 给6#、7#、8#滤池反冲洗。

　　 在此情况下, 可实现1#、2#、3#滤池由新炭恒过滤后水 (下文简称新滤水) 反冲, 4#、5#滤池调节水量, 6#、7#、8#滤池由反冲洗合格后炭恒过滤后水 (下文简称清滤水) 反冲洗。

　　 在调试过程中, 分别对2#、6#、7#滤池每次反冲洗结束时的反冲洗排水取样测定浊度与pH (在反冲过程中水冲的最后30s取样) , 取得表1数据。

　　 在调试过程中, 2#、7#滤池分别在反冲洗11次、12次以后进行恒过滤, 分别对恒过滤0.5h、1.0h、2.5h的滤后水取样, 测定浊度与pH, 取得表2数据。

　　 根据上述数据可得出以下结论:

　　 (1) 2#滤池用新滤水 (浊度0.5~2NTU) 反冲, 而6#、7#滤池用清滤水 (浊度0.1~0.4NTU) 反冲, 2#滤池总体反冲洗排水浊度明显高于6#、7#滤池, 且需反冲11~13次才达到反冲废水浊度1.5NTU以下, 而6#、7#滤池只需反冲9~10次即可达到反冲洗排水浊度1.5NTU以下。

　　 (2) 在反冲洗调试过程中, 总体随着反冲洗次数增加, 反冲洗排水浊度逐次呈下降趋势, pH逐次有波动, 但总体呈下降趋势, 基本由10左右下降至8.5左右。

　　 (3) 调试开始阶段, 7#、8#滤池恒过滤, 当恒过滤3h后, 7#滤后水浊度0.26NTU, 恒过滤6h以后测7#滤后水浊度为0.17NTU, 也就是说, 新的活性炭投入使用, 不经过反冲洗, 恒过滤较长时间, 滤后水浊度可达到水厂过滤要求 (小于0.2NTU) 。

　　 (4) 7#滤池初次反冲洗排水pH为8.7左右, 明显低于其他滤池初次反冲洗排水, 在后续反冲洗过程中, 反冲洗排水pH为8.5左右, 普遍低于其他滤池。说明之前恒过滤确实可以起到类似“浸泡炭”效果, 即使反冲洗排水的pH降低。但浊度并无明显变化, 反冲洗排水浊度并不随恒过滤时间长短而改变。

　　 (5) 2#、7#滤池反冲洗第11、12次后滤后水浊度与恒过滤时间长短有关, 随着恒过滤时间延长, 滤后水浊度均由0.2NTU下降至0.1NTU以下, 且浊度稳定。

　　 (6) 反冲洗累计到一定次数, 如11~12次, 反冲洗排水浊度下降到1.5NTU左右, 滤池恒过滤较短时间能达到滤后水浊度优质标准。

　　 综上分析, 当水厂活性炭滤池出水浊度控制标准为0.2NTU时, 反冲洗排水浊度1.5NTU以下可作为调试是否合格判断依据。活性炭滤池间不同反冲洗来水调试, 所需的反冲洗次数不同, 当采用新滤水 (浊度0.5~2NTU) 反冲洗时, 建议反冲洗13次, 当采用清滤水 (浊度0.1~0.4NTU) 反冲洗时, 建议反冲洗11次。

　　 因水厂地处水源保护区, 反冲洗排水无法就近排入河道, 拟对反冲洗排水回用为原水进行研究。回用水池潜污排水泵共8台, 流量480m³/h潜水泵6台 (4用2备) ;流量200 m³/h潜水泵2台 (1用1备) 。在反冲洗调试期间, 回用水池开启3大泵1小泵, 流量为1 640 m³/h。调试期间九溪水厂白天的原水进水量为26 000m³/h左右, 因此, 回用的反冲洗排水量占原水水量比例为6.3%左右。

　　 取样点在沉淀池之前的配水井, 水样为前加氯之后的原水。在每次回用水池启泵后0.5h左右, 取样人员至水厂配水井取原水水样, 每10min测定1次, 共持续1h。取样测原水浊度与pH, 同时记录回用1.5h后的加矾量数据及沉淀池出水浊度, 详见表3, 比较一天中启泵前后原水浊度、pH、加矾量, 分析反冲洗排水回用对原水的影响。

　　 分析表3中数据可知, 九溪水厂单组30万m³/d活性炭滤池的反冲洗排水, 以恒定的量 (原水水量的6.3%) 作为原水回用:

　　 (1) 反冲洗排水初始浊度均在20NTU左右, 随着反冲洗次数增加, 浊度下降至2~3NTU, 而调试期间钱塘江原水浊度在10~20NTU, 因此混入反冲洗排水后, 原水浊度、水厂加矾量并无明显变化, 反冲洗排水对原水浊度无较大影响。

　　 (2) 反冲洗排水pH为9.5左右, 原水 (前加氯后的原水) pH为7.4左右, 反冲洗排水所占比例较小, 回用后原水pH基本升高0.3~0.5, 影响不大。

　　 反冲洗排水回用对九溪水厂原水水质影响不大, 因此九溪水厂并未调整常规处理系统的加药量, 经过常规处理工艺后的出水水质依旧符合内控标准。

　　 (1) 当水厂活性炭滤池出水内控浊度标准为0.2NTU时, 反冲洗排水浊度1.5NTU以下也可作为调试合格的判断依据。反冲洗来水的浊度不同, 调试时所需的反冲洗次数不同, 当采用新滤水 (浊度0.5~2NTU) 反冲洗时, 建议反冲洗13次, 当采用清滤水 (浊度0.1~0.4NTU) 反冲时, 建议反冲洗11次。

　　 (2) 调试期间, 九溪水厂原水 (前加氯后的原水) pH为7.4左右, 反冲洗排水回用后原水pH基本升高0.3~0.5, 水厂并未调整常规处理系统的加药量, 经过常规处理工艺后的出水水质依旧符合内控标准。

　　 (3) 新建水厂的活性炭滤池在调试过程中, 在反冲洗排水不具备条件外排且无条件进入排泥水系统处理的情况下, 反冲洗排水以6.3%原水占比以下回用可行。