赤峰市第四水厂地表水除氟工程

完成单位：内蒙古华地方圆设计研究有限责任公司

1.1项目概况

项目名称：赤峰市第四水厂地表水除氟工程

建设性质：新建

建设地点：赤峰市松北新城北部赤峰市第四水厂厂区内，南临桃李街，西临园林路，东临阴河

建设单位：赤峰市宏泽供水有限责任公司

编制单位：内蒙古华地方圆设计研究有限责任公司

1.2项目背景

赤峰市地处西辽河上游，中心城区坐落在老哈河一级支流英金河水系上游的锡泊河、阴河、昭苏河与英金河交汇处的山间河谷平原地带，属中温带大陆性半干旱季风气候区，人均占有水资源总量不足850m3，属于典型的水资源匮乏区。而赤峰中心城区水资源匮乏程度尤为严重，为了解决赤峰中心城区水资源供需矛盾，在国家和内蒙古自治区有关部门的支持下，三座店水利枢纽工程于2006年3月开工建设，2009年10月落闸蓄水。该工程以城市防洪和供水为主，兼顾农灌和发电。水库总库容3.052亿m³，设计年可供城市用水4734万m³。

根据《赤峰市三座店水利枢纽向中心城区引供水工程水资源论证报告书》，三座店水库水质如下：三座店水库地表水水质基本能满足《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）中Ⅱ类水质标准，其水质满足供水水质要求，可以作为赤峰市生活和工业集中供水水源。拟建了三座店水利枢纽工程的净水厂，经三座店水利枢纽工程的净水厂处理后，水质满足工业用水的水质标准（出水水质浊度一般小于10NUT，最大不超过20NUT），达到工业水水质标准后出水8万吨进入赤峰市第四水厂，其余部分由工业用水配水站输送至赤峰市高新技术产业园区进行对园区工业企业进行供水。

为了保证城市供水，赤峰市第四水厂工程于2016年3月筹备进行建设，赤峰市第四水厂位于赤峰市松山片区的北部，南临桃李街，西临园林路，东临阴河。

水厂总设计处理能力为10万m³/d，其中2万m³为地下水，8万m³为地表水。根据赤峰市第四水厂进水水质，地表水中叶绿素（即藻类）含量稍高，氨氮及石油类稍高，可用预氧化+混凝沉淀工艺，原水在净水车间内，先后经混凝、沉淀及过滤，去除了原水中含有的杂质后，投加消毒药剂，消灭有害细菌及病毒，处理后清水进入清水池。

地下水来水水质很好，能直接满足水质要求，因此将其跨过混凝过滤段，投加长效氯后，直接接入清水池，与处理后的地表水原水混合后，输送至用户。地表水经过处理后和地下水分别单独进入清水池，在清水池进行混合。

赤峰市第四水厂工程于2018年5月至2020年3月完成土建工程、管道安装及工艺设备安装；2020年4月18日单体调试完成具备试车条件；2020年5月至2020年10月为试生产期（联调联试期），2021年1月完成项目全部验收。在试运行过程中，通过对第四水厂净水车间处理后出水进行检测，发现赤峰市第四水厂处理后出水的氟化物含量为1.4mg/L，PH值为8.2，（详细内容见附件1），氟化物超标无法达到国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的要求（氟化物含量＜1mg/L）。

由于赤峰市第四水厂设计时，进水水质检测报告氟化物浓度不超标，因此赤峰市第四水厂处理工艺不具备除氟功能。由于长期饮用含氟化物超标的水可引起慢性中毒，特别是对牙齿和骨骼产生严重危害。轻者患氟斑牙，表现为牙釉质损坏，牙齿过早脱落等现象，重者则骨关节疼痛，甚至骨骼变形，出现弯腰驼背等症状，完全丧失劳动能力，为保证赤峰市中心城区居民用水安全，需针对第四水厂地表水处理后出水氟化物超标情况，进行赤峰市第四水厂地表水除氟工程建设。

我院接受委托后，即对现场进行了考察，根据原有赤峰市第四水厂的实际情况及结合我公司多年经验特此编制此可行性研究报告。本报告仅对项目建设的必要性和可行性进行论证，对净水工艺的选择、工艺装置的经济分析和评价、投资估算等进行研究。

1.3项目规模及内容

1、建设规模

本工程除氟设备间设计处理水量为4万m³/d，将氟化物浓度降低至0.5mg/L以下，进入清水池与赤峰市第四水厂净水车间其余4万m³/d出水进行混合，使总出水（合计8万m³）氟化物浓度＜1mg/L。

2、处理工艺：本工程推荐采用“吸附法除氟+再生碱液回用+再生冲洗水中和处理”处理工艺。

3、项目内容

新建除氟车间1座，建筑面积为2656.25平方米，包括除氟设备间、污泥脱水间、控制室、配电间、变压器间、储药间、酸碱储罐设备间和接泥棚。增设除氟装置及附属配套设施。

配套建设2×DN800输水管线476米，管材采用球墨铸铁管。DN1000雨水管网233米，DN300污水管网50.26米，管材采用高密度聚乙烯双壁波纹管。

4、工程目标

水质目标：水质执行国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006）的规定（氟化物＜1mg/L）。

5、投资估算及建设期

经估算，本项目总投资7144.16万元，资金来源为市本级财政资金。项目建设期为2021年11月至2022年12月。

1.4工程方案

1.4.1除氟工艺说明

1.4.1.1除氟工艺

本工程在赤峰市第四水厂净水车间V型滤池出水管引一路管线至除氟车间提升泵房，取水量为4万m³/d，除氟车间提升泵房出水经经管道混合器投加浓度为33%盐酸，盐酸最大投加量为90kg/h，将进水pH值由原来的8.2调节至6.8－7.0，出水进入除氟过滤器，除氟过滤器内装填高效改性磷灰石除氟填料，该填料通过与水中氟离子的接触，产生离子交换和吸附的双重物化反应，使产水氟含量达到处理要求后进入清水池与原有未处理水混合。在除氟设备出水和待混合水管道上均设置流量计，通过相关阀门控制均衡流量使清水池内水混合正好是1:1，经过消毒后输送至用水点。

除氟设备运行稳定后出水氟离子浓度为0.1－0.5mg/L，即将失效时为出水氟离子浓度为0.5－1mg/L，待产水氟离子浓度＞0.5mg/L时开始自动再生，再生液采用4%NaOH，再生泵将配置好的再生液泵入除氟设备逆流再生，循环2－3h，浸泡1－2h，然后开始用原水冲洗，冲洗至氟离子＜0.5mg/L即可（历时2h）。工艺流程如下：

本工程除氟工艺流程图

1.4.1.2除氟过滤器再生冲洗水处理工艺

除氟过滤器再生冲洗水周期废水量为1080吨/天，除氟过滤器再生冲洗水PH值为10－11，氟离子＜20mg/L，反冲洗废水来水自流进入反洗缓冲调节池，在缓冲调节池内实现水质均衡后使用水泵提升进入一体化重介质除氟系统，重介质除氟系统含有3级反应池，在第一级除氟剂反应池内，投加高效除氟剂并由搅拌器充搅拌混合；第一级除氟反应池出水自流进入第二级重介质加载反应池，在第二级重介质加载反应池内，重介质粉在搅拌器的作用下，与水体中的絮凝体充分结合，第二级重介质加载反应池混合液自流进入第三级助凝反应池，在本反应区内，投加PAM，PAM能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起到加强絮凝的作用，第三级助凝反应池混合液经配水系统均匀布水后进入后续斜板沉淀池，使来水的泥水分离，上清液自流进入磁混凝产水池，合格水暂存，水满溢流排放或进行绿化用水。

氯化钠含量根据来水pH值不同，用于调节pH值得盐酸投加量不同而确定。

1.4.1.3再生废碱液回收利用工艺

除氟过滤器产生的再生废碱液使用废碱池进行收集后用泵提升进入再生碱液回收装置，再生碱液回收装置通过在再生碱液回收装置中投加石灰将废碱液中的氟离子分离到污泥之中，上清液存入处理后碱液暂存箱，继续循环利用。再生废碱液产生的污泥通过板框脱水机脱水后，可按国家规定按一般固废与净水厂原有污泥一同外运处理。

1.4.1.4污泥处理工艺说明

1、污泥处理工艺说明污泥脱水机采用高压板框压滤机，本项目产生污泥将运至垃圾填埋场进行填埋处理，按照规范污泥填埋要求含水率达到60%以下，离心脱水机难以达此要求，因此脱水机推荐采用高压板框压滤机，本工程采用的污泥处理工艺流程如下：

污泥→重力浓缩池→高压板框压滤机→污泥斗→填埋场。

本工程除氟产生的污泥将经过浓缩和脱水后，所产生的污泥主要成分为氢氧化钙和少量氟化钙，可按国家规定按一般固废妥善处理。

1.4.2工艺设计

本工程设置除氟车间1座，主要功能：为去除来水中氟离子保证出水达标，除氟车间包括提升泵房、前处理系统、除氟处理系统、再生及废碱液处理回用系统、除氟再生冲洗水处理系统、污泥处理系统及配电控系统等。

（1）提升泵房

1、主要功能：收集净水车间V型滤池来水，并将其提升至除氟系统；

2、结构类型：半地下钢混矩形结构

3、提升水池尺寸：A×B×H=10.5×4.5×6.4m

4、提升泵房：A×B×H=10.5×6.5×6.4m

（2）除氟前处理系统

1、主要功能：对来水进行PH调节。

2、主要构筑物

酸碱储罐设备间、酸碱事故池、酸储罐围堰、碱储罐围堰。

3、配套主要设备

管道混合器、加酸混合灌、盐酸储罐、卸酸泵、盐酸计量箱、预处理盐酸加药泵、反洗废水处理盐酸投加泵、高效酸雾吸收罐、桥式起重机

（3）除氟处理系统

主要功能：交换和吸附水中氟离子

1、主要构筑物

除氟设备间结构类型：网架结构建筑面积：2087.62平方米

2、主要设备

自动除氟设备、配套除氟材料、配套石英砂。

（4）再生及废碱液处理回用系统

除氟过滤器产生的再生废碱液使用废碱池进行收集后用泵提升进入再生碱液回收装置，再生碱液回收装置通过在再生碱液回收装置中投加石灰将废碱液中的氟离子分离到污泥之中，上清液存入处理后碱液暂存箱，继续循环利用。再生废碱液产生的污泥通过板框脱水机脱水后，可按国家规定按一般固废与赤峰市第四水厂原有污泥一同外运处理。

1、主要构筑物

废碱池

2、主要装置及设备

碱储罐、卸碱泵、再生碱液循环箱、处理后碱液暂存箱、石灰乳制备装置、石灰乳加压泵、石灰乳上料螺旋输送机、废碱液提升泵、液碱储罐提升泵、再生反应器、进泥螺杆泵、脱水机、输送机、电动葫芦、再生液循环泵、滤液收集池提升泵、回用废碱液提升泵、

（5）除氟过滤器再生冲洗水处理系统

1、主要建、构筑物

反洗废水缓冲调节池：A×B×H=4m×9.5m×6m，钢筋混凝土结构；

磁混凝产水池：A×B×H=4.6m×4.2m×6m，钢筋混凝土结构；

反洗废水事故池：A×B×H=4.6m×4.2m×6m，钢筋混凝土结构；

滤液收集池：A×B×H=3m×4m×6m，钢筋混凝土结构；

磁混凝设备基础平台：10×4m，后40cm，钢筋混凝土结构。

2、主要装置及设备反冲洗废水调节池提升泵、一体化重介质除氟混凝系统撬装主体、高效除氟剂反应池，配套搅拌系统及减速机、重介质粉加载反应池、PAM絮凝反应池、重介质分离装备、剪切器、中心传动式刮泥机、重介质专用污泥泵、磁混凝出水提升水泵、除氟剂制备。

（6）反冲洗废水污泥处理系统

污泥处理系统与除氟间合建，主要构筑物包括污泥池、污泥脱水间、污泥产量。

（7）管路设计

工艺给水管道全部采用钢管；生产、生活及消防用水由配水泵房出水管干管引出，分别通向各用水点。采用PE给水管，管道均埋设在冰冻线以下。排水采用分流制，分别设置完整的污水、雨水排水系统。污水管线接收工艺段的生活污水和生产废水；雨水管线收集厂区内的雨水，管径由当地暴雨强度综合确定，排水管道均采用HDPE双壁波纹管，承插胶圈接口。

除氟车间进水管线：DN600，长度180米。除氟车间出水管线：DN600，长度160米。除氟车间热力管线：DN110，长度30米。除氟车间废水排放管：DN300，长度210米。

（8）配套仪表

本可研只指出了仪表的基本型号（参数条件），最终订货号和安装、防护附件要求应和供货商仔细核对最终确定。

1.4.3总图设计

本建设项目为城市大型供水工程。建筑设计的指导思想充分体现了超前意识，力求在满足工艺流程和生产设备要求的基础上，做到经济节能，与所在城市和地域环境呼应，同时结合建筑结构的选型、建筑材料的使用和建筑空间的营造，形成一个良好的室内外工作环境。

本工程建设地点位于内蒙古自治区赤峰市第四水厂院内。除氟工程相关设施布置在赤峰市第四水厂预留地内，新建建筑物建筑风格与原建筑相协调，并使厂区建筑整体风格相一致。

工程主要建设内容为除氟车间，平面尺寸为66×33m，包括：污泥脱水间、配电间控制间、中间提升池、中间提升泵房、再生中和池、废碱池、液碱池、污泥池等；本工程不另设办公楼等辅助设施，与原赤峰市第四水厂共用。

本工程需建设自赤峰市第四水厂送水泵房至桃李街2×DN800输水管线476米，管材采用球墨铸铁管。

拟建自厂区道路至桃李街现状雨水管网DN1000雨水管网233米，管材采用高密度聚乙烯双壁波纹管。

拟建赤峰市第四水厂内现有化粪池至桃李街现状污水管网DN300污水管网50.26米，管材采用高密度聚乙烯双壁波纹管。

1.4.4建筑设计

工程主要建设内容为除氟车间，建筑物包括：包括除氟设备间、污泥脱水间、控制室、配电间、变压器间、储药间、酸碱储罐设备间和接泥棚。构筑物包括：永久中间水池（已建）、提升水池、提升泵房、废碱池、滤液收集池、反洗废水缓冲调节池、磁混凝设备基础平台、磁混凝产水池、反洗废水事故池、污泥池碱储罐围堰。

1.5工程投资

工程投资估算按推荐的设计方案为依据，结合当地实际情况和工程造价进行编制。

1、建设投资7144.16万元。

其中：工程费用：6306.62万元；

工程其他费用：433.15万元；

基本预备费404.39万元。

2、资金来源为市本级财政资金。

1.6研究结论

给水工程是赤峰市开发建设的重要先决条件，是招商引资和产业聚集的重要基础，也是建设宜居城区的重要保证，对整个城市的建设发展有着举足轻重的影响。

赤峰市第四水厂地表水除氟工程，不仅符合地区城市发展总体战略，还能推动赤峰市的经济发展，解决当地的饮水安全问题，项目建设既十分必要，又非常迫切。应尽快建设，发挥工程的最大效益。

项目采用净水标准符合国家标准，选用的工艺技术成熟，主要设备和控制系统先进，实现项目水量、水质目标具有可靠保证。