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      低溫低濁原水加砂高速沉淀工藝探析

      2020-04-21 14:29:28何際平胡海旺
      山西水利 2020年9期
      關(guān)鍵詞:斜管加砂原水

      何際平,胡海旺

      (1.黃河萬家寨水務(wù)控股集團(tuán)有限公司,山西 太原 030012;2.山西黃河呼延建設(shè)工程有限公司,山西 太原 030023)

      1 國內(nèi)水處理工藝現(xiàn)狀

      隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們生活水平的提高,居民健康意識增強,對飲用水水質(zhì)要求不斷提高。為遏制大量工業(yè)廢水、生活污水隨意排放及環(huán)境破壞導(dǎo)致的自來水水質(zhì)惡化趨勢。2007 年7 月1 日,國家出臺了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的強制性標(biāo)準(zhǔn),出廠水水質(zhì)檢測指標(biāo)由原來的35 項增加到106 項,且要求更加嚴(yán)格。

      華北地區(qū)每年有3~5 個月的低溫期,在飲用水給水水源中出現(xiàn)了一種較難處理的水質(zhì)——低溫低濁水,增加了水處理的難度和復(fù)雜性。目前絕大多數(shù)城市自來水廠常規(guī)水處理工藝,采用的是加藥、混合、絮凝、沉淀、過濾、消毒為主的傳統(tǒng)工藝,很難保證低溫期自來水的出水水質(zhì)。其中混合、絮凝、沉淀是飲用水水處理工藝中最關(guān)鍵的處理單元,處理效果的好壞,直接影響后續(xù)處理單元的處理效果,以致影響到出廠水質(zhì)。

      2 加砂高速沉淀工藝

      2.1 Actiflo加砂高速沉淀池原理

      加砂高速沉淀工藝特點:

      圖1 Actiflo加砂高速沉淀池原理圖

      (2)粒徑80~100 μm 具有較高的比表面積的微砂,投加到絮凝池中,并持續(xù)循環(huán),可以作為絮體形成的核子。

      2.2 加砂高速沉淀池工藝內(nèi)容

      加砂高速沉淀池,由混凝池、絮凝池(熟化)和沉淀池三部分組成,工藝流程圖如圖2 所示:

      然而,自2016年開始,韋明思毅然放棄了對美好陽光的歌頌,轉(zhuǎn)而面向了陽光的背后那大片的黑色的敘述,《侗寨夜音》系列作品中黑色成了他畫面新的重要的主題。

      圖2 加砂高速沉淀池工藝流程圖

      混凝池:原水首先進(jìn)入混凝池,在混凝池入口處投加混凝劑(通常是鋁鹽或鐵鹽,在快速攪拌器的作用下使水與混凝劑均勻混合。

      絮凝池:加有混凝劑的水隨后進(jìn)入絮凝池,投加微砂和高分子絮凝劑(聚丙烯酰胺)后,慢速攪拌器進(jìn)行動態(tài)混合,提高混凝固體、高分子聚合物與微砂的粘結(jié)幾率。緩慢的混合過程促使絮體熟化,微砂不斷地粘結(jié)成為新形成絮體的核心,絮體逐漸增大加重,污染物沉淀速度加快。

      沉淀池:經(jīng)過絮凝后,澄清水經(jīng)上部蜂窩狀斜管,流至不銹鋼集水槽。熟化后的微砂芯絮體,由于重力作用順著斜管底部沉淀于池底,由刮泥機(jī)收集至沉淀池底部的中央?yún)^(qū)域,用微砂循環(huán)泵按一定比例抽出,從循環(huán)管路流至水力旋流器,利用微砂與污泥的質(zhì)量比差異,在水力旋流器內(nèi)進(jìn)行泥砂分離。微砂從旋流器下部再次回到絮凝池循環(huán)使用,污泥從上層流溢管道排放至污泥池,然后通過污泥泵輸送至污泥處理系統(tǒng)。

      此工藝絮凝時間只需8 min,沉淀時間少于10 min,處理水的水質(zhì)良好,處理速度較快。

      2.3 加砂高速沉淀池工藝設(shè)計參數(shù)

      2.3.1 工藝參數(shù)

      某水廠供水規(guī)模40 萬m3/d;自用水系數(shù)按6%計算,則設(shè)計計算水流量為17 667 m3/h;設(shè)計原水平均濁度≤3 NTU(最大30 NTU),設(shè)計出水平均濁度<1.2 NTU(最大≤2),微砂投加參數(shù)如表1。

      根據(jù)以上設(shè)計條件,加砂高速沉淀池各水處理構(gòu)筑物工藝參數(shù)如下:混合池總格數(shù)4 格,單池有效容積175 m3,設(shè)計停留時間2.3 min;絮凝池總格數(shù)4 格,單池有效容積605 m3,設(shè)計停留時間8.2 min;沉淀池總格數(shù)4 格,單池有效容積115 m3,上升流速36.8 m/h,沉淀池斜管傾斜角度60°,長度為1 m,間距為40 mm;后混凝池的總格數(shù)2 格,單池有效容積305 m3,設(shè)計停留時間2.06 min。單系混合池-絮凝池-沉淀池的水處理量10 萬m3/d,單格后混凝池的水處理量20 萬m3/d。加砂高速沉淀工藝化學(xué)藥劑消耗量如表2。

      表1 微砂投加量參數(shù)表

      表2 加砂高速沉淀工藝化學(xué)藥劑消耗量

      3 加砂高速沉淀池與折板絮凝斜管沉淀池方案比較

      3.1 加砂高速沉淀池概況

      加砂高速沉淀池工藝較為復(fù)雜,國內(nèi)建成并運行的系統(tǒng)有兩個:上海臨江水廠擴(kuò)建工程,一期水處理量20 萬t/d(2006 年)。北京水源九廠改造工程,二期A 系列(2005 年)和B 系列(2007 年)共計水處理量68 萬t/d,以上兩座水廠水處理效果很好,特別是北京水源九廠屬于低溫低濁原水,與本研究項目水廠原水類似,采用加砂高速沉淀工藝,水處理效果好,保證了2008 年北京奧運會期間安全供水。

      華北地區(qū)某水廠原水為黃河萬家寨水利樞紐和汾河水庫的混合水,原水水質(zhì)基本達(dá)到《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-88)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。原水年平均渾濁度較低,特別是冬季,水溫0~4℃,濁度1~3 NTU,屬于典型的低溫低濁水質(zhì)??茖W(xué)地選擇適水廠的凈水工藝,可以提高水處理效果,達(dá)到技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,保障市區(qū)長遠(yuǎn)供水安全。某水廠二期工程為市屬重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目,是華北地區(qū)建設(shè)規(guī)模較大、自動化程度較高的現(xiàn)代化大型地表水處理廠之一。項目建成投產(chǎn)后總供水規(guī)模可達(dá)80 萬m3/d,不但可以在供水水量和供水品質(zhì)上極大地滿足市區(qū)用水需求,還能很好地保護(hù)地下水資源,具有良好的社會效益。

      3.2 技術(shù)方案比較

      某水廠二期工程水處理工藝中,加砂高速沉淀池與折板絮凝斜管沉淀池,兩方案技術(shù)比較。

      (1)折板絮凝斜管沉淀池,是水處理行業(yè)中一種較為成熟的常規(guī)處理工藝,在國內(nèi)有較多的成功應(yīng)用案例。具有工藝相對簡單,管理方便;配套設(shè)備少,設(shè)備維護(hù)維修量少;運行費用少等優(yōu)點。

      缺點是該工藝池型大,占地面積大,同時增加了凈水車間廠房面積,一次性投入高。而且當(dāng)原水藻類含量較高時,需配套投加預(yù)氯或高錳酸鉀等其它綜合手段。

      (2)加砂高速沉淀池,加砂高速沉淀工藝中,投加了微砂作為形成高密度絮體的沉降核,絮體更容易被沉淀去除。工藝絮凝時間,較折板絮凝斜管沉淀池縮短了20 多min,且具有良好的去除藻類能力,處理低溫低濁水效果較好。具有池型小,占地少的優(yōu)點,減小了凈水車間廠房面積,降低了項目建設(shè)總投資。

      缺點是工藝相對復(fù)雜,設(shè)備比較多,主要配套設(shè)備需進(jìn)口,設(shè)備費較貴;常年投加PAM 助凝劑,易在濾層表面形成粘結(jié)層,對濾池運行有一定影響,但可縮短濾池的過濾周期;微砂投入后加重了設(shè)備磨損,增強了刮泥機(jī)、螺桿泵、沉泥脫水機(jī)等設(shè)備的磨損;所以設(shè)備維修及運行費用較高。

      3.3 經(jīng)濟(jì)方案比較

      加砂高速沉淀池工藝,主要配套設(shè)備需進(jìn)口,設(shè)備費較貴,但整體池型較小,節(jié)約土建費。與折板絮凝斜管沉淀池工藝相比,池體和凈水車間廠房土建費用有較大節(jié)省,總的工程投資低。

      該工藝需投加PAM(常年投加)和微砂,投加化學(xué)藥劑費用高于折板絮凝斜管沉淀池方案,Actiflo沉淀池裝機(jī)容量和電耗也要高一些,常年運行費用高于折板絮凝斜管沉淀池方案。

      相對折板絮凝斜管沉淀池,加砂高速沉淀池工藝對原水水質(zhì)變化適應(yīng)性強,具有處理效率高、占地面積少、建設(shè)成本低等優(yōu)勢,尤其是在應(yīng)對低溫低濁原水的能力上更強一些。兩種方案經(jīng)濟(jì)性比較見表3。

      表3 加砂與折板絮凝沉淀方案經(jīng)濟(jì)比較

      4 結(jié)論

      為應(yīng)對日益嚴(yán)重的原水水質(zhì)惡化,確保城市供水安全,根據(jù)低溫低濁原水水質(zhì)特征,并結(jié)合一期工程運行情況,二期工程的混凝、沉淀處理工序,選用加砂高速沉淀工藝。建議調(diào)試及運行過程中,需針對藥劑對原水水質(zhì)的作用效果,選擇最優(yōu)投加量,優(yōu)化處理工藝,節(jié)省藥劑用量,降低運行成本。

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