老凈水廠工藝問(wèn)題分析及改造工程設(shè)計(jì)

1、<p>　　老凈水廠工藝問(wèn)題分析及改造工程設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要： 目前我國(guó)凈水廠普遍工藝?yán)匣凸┧|(zhì)不斷提高的雙重壓力，因此老凈水廠的工藝提升和改造將成為未來(lái)水處理領(lǐng)域內(nèi)的主要研究方向工作重點(diǎn)。本文以延邊州老水廠研究對(duì)象，分析校核其凈化工藝中存在的問(wèn)題。有針對(duì)性地進(jìn)行系統(tǒng)化改造，充分挖掘現(xiàn)有處理工藝的凈化潛力。由此探索改造既有工藝系統(tǒng)，提高老水廠工藝穩(wěn)定性和出水水質(zhì)的道路。 </p&

2、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：凈水廠工藝參數(shù) 工藝改造 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　我國(guó)城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)在上世紀(jì)80~90年代得到快速發(fā)展，大部分縣級(jí)城市已經(jīng)建設(shè)了自來(lái)水廠，供水普及率大幅度提高?！坝兴取敝蟆胺判暮取背蔀榱巳藗冴P(guān)注的重

3、點(diǎn)。國(guó)家從供水安全性和飲用水標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)方面，對(duì)凈水廠提出了更高更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)[1]。由此可見(jiàn)，老水廠的工藝提升和改造將成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)水處理領(lǐng)域的主要課題和工作重點(diǎn)。 </p><p>　　對(duì)于大多數(shù)小城鎮(zhèn)來(lái)說(shuō)，受到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件的限制，凈水廠很難做到大規(guī)模翻新現(xiàn)有工藝、增建處理級(jí)數(shù)。更為現(xiàn)實(shí)和有效的做法是切實(shí)分析水廠的工藝問(wèn)題，有針對(duì)性地進(jìn)行系統(tǒng)性?xún)?yōu)化改造，充分挖掘現(xiàn)有凈化系統(tǒng)的潛力，以較小的投入大幅度提高供水安

4、全性和穩(wěn)定性。 </p><p>　　本論文以延邊地區(qū)某凈水廠為研究對(duì)象，針對(duì)其運(yùn)行管理中出現(xiàn)的情況，具體分析處理工藝中存在的問(wèn)題，進(jìn)而進(jìn)行系統(tǒng)化改造。由此探索強(qiáng)化改造既有工藝系統(tǒng)，提高老水廠工藝穩(wěn)定性和出水水質(zhì)的道路。 </p><p>　　2.凈水廠存在的問(wèn)題及分析 </p><p>　　2.1凈水廠現(xiàn)存問(wèn)題 </p><p>　　該凈水

5、廠于2003年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模2.0萬(wàn)m3/d。水廠從當(dāng)?shù)厮畮?kù)取水，采用常規(guī)的混凝-沉淀-過(guò)濾處理工藝，工藝流程如下： </p><p><b>　　圖1 工藝流程圖 </b></p><p>　　凈水廠運(yùn)行多年，一系列問(wèn)題： </p><p>　　（1）制水能力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，目前處理量為1.5萬(wàn)m3/d； </p><

6、p>　?。?）混凝絮體松散，大量礬花顆粒漂出沉淀池； </p><p>　?。?）濾池反沖洗頻繁，產(chǎn)水量明顯降低，實(shí)際出水量不足1.2萬(wàn)m3/d； </p><p>　?。?）混凝劑、消毒劑投藥量大，同時(shí)反沖洗水泵和鼓風(fēng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)用電量大，運(yùn)行成本高。 </p><p>　　凈水廠運(yùn)行的困難主要是自身工藝系統(tǒng)中存在的問(wèn)題造成的。因此本次改造應(yīng)在校核分析現(xiàn)有工

7、藝問(wèn)題的基礎(chǔ)上，改造并強(qiáng)化工藝處理能力，提高產(chǎn)水水質(zhì), 同時(shí)節(jié)省改造投資[2]。 </p><p>　　2.3現(xiàn)有工藝參數(shù)校核及問(wèn)題分析 </p><p>　　實(shí)地測(cè)量水廠構(gòu)筑物土建數(shù)據(jù)，按照2.0×104m3/d的處理規(guī)模對(duì)各段工藝參數(shù)進(jìn)行校核，分析影響水廠處理效率的因素。 </p><p><b>　　投藥系統(tǒng) </b></

8、p><p>　　水廠所采用的混凝劑為聚合氯化鋁，但未考慮投加助凝劑，缺少了對(duì)脫穩(wěn)膠體顆粒的強(qiáng)化絮凝效果，從而導(dǎo)致低溫低濁期礬花細(xì)碎不易沉降。 </p><p><b>　　絮凝工藝 </b></p><p>　　該水廠現(xiàn)有兩座網(wǎng)格絮凝池，每座絮凝池分為三段，池內(nèi)設(shè)置多層網(wǎng)格，前兩段設(shè)置，末段不設(shè)。校核絮凝系統(tǒng)工藝參數(shù)，見(jiàn)表2。 </p>

9、<p>　　表2網(wǎng)格絮凝參數(shù)校核表 </p><p>　　校核數(shù)據(jù)顯示，水廠絮凝系統(tǒng)按時(shí)間分為三級(jí)，但總體及逐級(jí)反應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，流速參數(shù)也有較大差別。同時(shí)該水廠冬季為低溫低濁水，絮凝時(shí)間更應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。 </p><p><b>　　沉淀工藝 </b></p><p>　　水廠設(shè)置斜管沉淀池兩座，與網(wǎng)格絮凝池

10、合建。絮凝池出水經(jīng)過(guò)渡段后，通過(guò)配水穿孔花墻進(jìn)入沉淀池，沉后水經(jīng)過(guò)末端過(guò)水堰匯入總出水渠中。斜管沉淀池工藝參數(shù)校核見(jiàn)表3： </p><p>　　表3 斜管沉淀池參數(shù)校核 </p><p>　　校核結(jié)果顯示，沉淀池液面負(fù)荷高于新版規(guī)范的上限，且低溫地區(qū)應(yīng)選擇較低值，參數(shù)不盡合理。 </p><p>　　此外，斜管沉淀池未設(shè)集水槽，而采用末段溢流堰出水方式，如圖2所示

11、。溢流堰堰口負(fù)荷遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)規(guī)范，導(dǎo)致沉淀池內(nèi)集水不均勻，在沉淀池末段局部流速過(guò)高，對(duì)底部沉泥斗形成較大的“抽吸”作用，致使沉降礬花重新上浮并漂出沉淀池。這也是造成沉淀池除濁效果不佳的另一重要原因。圖2 沉淀池出水堰的抽吸作用 </p><p><b>　　過(guò)濾系統(tǒng) </b></p><p>　　凈水廠采用反沖洗均勻?yàn)V料普通塊濾池。濾池2座，每座濾池分為4格。濾料采用天

12、然石英砂均勻?yàn)V料，粒徑0.8～1.0mm，濾層厚1.2m。配水配氣系統(tǒng)為小阻力濾頭濾板水廠濾池。參數(shù)校核結(jié)果見(jiàn)表4： </p><p><b>　　表4濾池參數(shù)校核 </b></p><p>　　數(shù)據(jù)顯示濾池工藝參數(shù)選擇較為合理。然而濾池在運(yùn)行過(guò)程中反沖洗頻繁，原設(shè)計(jì)24～48h的過(guò)濾周期，實(shí)際上只能達(dá)到12h，嚴(yán)重時(shí)只有2h。濾池頻繁反沖洗的原因在于沉淀池出水濁度高

13、，濾池處理負(fù)荷大，從而導(dǎo)致濾料堵塞，頻繁反沖洗。 </p><p>　　3.主要改造工程內(nèi)容及運(yùn)行效果 </p><p>　　針對(duì)傳統(tǒng)工藝處理能力的局限和水質(zhì)要求的提高，可通過(guò)調(diào)整現(xiàn)有工藝手段來(lái)解決，如增設(shè)助凝措施、改變反應(yīng)器形式和過(guò)濾方式[3]。 </p><p>　　3.1主要改造內(nèi)容 </p><p>　?。?）投藥系統(tǒng)改造 </

14、p><p>　　投加何種混凝劑以及準(zhǔn)確自動(dòng)控制最佳投藥量是確?；炷恋硇Ч己玫年P(guān)鍵因素之一。 </p><p>　　水廠現(xiàn)采用的堿式氯化鋁在北方地區(qū)水廠使用多年，效果穩(wěn)定，可以繼續(xù)采用。助凝劑具有提高混凝效果，加速凝聚過(guò)程，改進(jìn)凝絮物的功能。這對(duì)北方冬季低溫低濁水的處理來(lái)說(shuō)是必要和有益的。因此改造工程增加了聚丙烯酰胺助凝劑系統(tǒng)。為使凈化出水中丙烯酰胺單體含量不超過(guò)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，采用高聚合度

15、的聚丙烯酰胺。 </p><p>　?。?）網(wǎng)格絮凝改造 </p><p>　　從絮凝池參數(shù)校核結(jié)果看，該水廠絮凝系統(tǒng)存在整體絮凝時(shí)間不足以及逐段絮凝參數(shù)不合理等問(wèn)題。 </p><p>　　針對(duì)絮凝時(shí)間不足的問(wèn)題，采用增設(shè)絮凝塔及擴(kuò)展絮凝段的方法。加藥原水首先進(jìn)入絮凝池前增加的絮凝塔。塔內(nèi)陶瓷階梯環(huán)填料區(qū)產(chǎn)生高頻湍流的水力條件，強(qiáng)化了初步絮凝反應(yīng)效率，為后續(xù)的反應(yīng)

16、及沉淀打下良好的基礎(chǔ)。此外，原工藝中絮凝池與沉淀池之間有6m寬的過(guò)渡段。改造工程在此段內(nèi)加裝折板絮凝裝置作為絮凝區(qū)域，以增加絮凝反應(yīng)時(shí)間。 </p><p>　　針對(duì)逐段絮凝控制問(wèn)題，采用高效微渦折板絮凝池進(jìn)行改造。這項(xiàng)工藝基于流體微渦動(dòng)力學(xué)理論，逐段分級(jí)控制湍流中微渦的形成與衰減，而達(dá)到科學(xué)合理控制絮凝效果的目的。 </p><p>　　表5改造后網(wǎng)格絮凝參數(shù) </p>&

17、lt;p>　　絮凝區(qū)域反應(yīng)時(shí)間16min，加上絮凝塔中的4min，改造后整體反應(yīng)時(shí)間可由9 min提高到20min，各段工藝參數(shù)也更為合理。 </p><p>　?。?）斜管沉淀池改造 </p><p>　　對(duì)沉淀池進(jìn)行升級(jí)斜管設(shè)備及增設(shè)集水槽兩項(xiàng)改造，以提高沉淀池處理效率。 </p><p>　　斜管改造采用高效矩形斜管。板間距小于 25 mm的類(lèi)型專(zhuān)稱(chēng)為小

18、間距斜板，這是一種基于淺池沉淀理論開(kāi)發(fā)的一種新型的高效沉淀處理技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)幾十座水廠成功實(shí)踐應(yīng)用。在清水區(qū)上升流速達(dá)到 2.5 mm/s 以上時(shí)，尚能保障沉淀后出水在 3 NTU 以下，明顯優(yōu)于其它沉淀工藝。工藝改造后，沉淀池清水區(qū)上升流速有所降低，由2.29mm/s降低至2.15mm/s，管內(nèi)上升流速3.2mm/s，工藝參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 </p><p>　　此外，為控制溢流堰口抽吸作用的影響，經(jīng)過(guò)負(fù)荷

19、設(shè)計(jì)及水力計(jì)算，在沉淀池表面增設(shè)集水槽。集水系統(tǒng)采用鋼制集水槽，單槽長(zhǎng)5.8m，高0.56m，寬0.6m。 </p><p>　?。?）普通快濾池改造 </p><p>　　濾池系統(tǒng)作為凈水廠處理工藝的最終保障系統(tǒng)其現(xiàn)有普通快濾池重要性不言而喻。經(jīng)過(guò)多年高負(fù)荷運(yùn)行，該水廠濾料層變薄、配水配氣系統(tǒng)已經(jīng)老化，濾層截污能力下降、反沖洗效果不佳。為保障濾后水達(dá)標(biāo)，需更換濾池內(nèi)濾板、濾頭以及濾料。

20、</p><p><b>　　3.2運(yùn)行效果 </b></p><p>　　改造2012年10月投產(chǎn)，至今系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。選擇改造前后低溫低濁期各段水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)圖4。 </p><p>　　圖6改造前后各段濁度對(duì)比圖 </p><p>　　由對(duì)比曲線圖可見(jiàn)，改造前后同季節(jié)原水濁度變化不大。但改造后的沉

21、后水、濾后水都比2011年大幅下降，其中沉后水在4NTU以下，濾后水濁度在0.5NTU以下。此外，由于凈化工藝改造，絮凝劑投藥量、加氯量以及生產(chǎn)電耗都比2011年有所降低。可見(jiàn)本次改造取得了理想效果。 </p><p><b>　　4.結(jié)論 </b></p><p>　?。?）目前我國(guó)老凈水廠普遍面臨運(yùn)行管理困難與不斷提高的供水水質(zhì)的雙重壓力，工藝的系統(tǒng)化提升和改造迫

22、在眉睫。 </p><p>　　（2）針對(duì)老凈水廠實(shí)際困難，系統(tǒng)分析其工藝中存在的問(wèn)題，有針對(duì)性地優(yōu)化和改造，充分挖掘現(xiàn)有凈化系統(tǒng)的潛力，也可以較小的投入大幅度提高凈水廠的供水安全性和穩(wěn)定性。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 張曉健. 《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》新國(guó)標(biāo)和凈水廠工藝改進(jìn)[J],供水技術(shù),2

23、007,1（2）：1-4. </p><p>　　[2] 何鳳華 魏俊起,等. 天津泰達(dá)老水廠改造處理工藝優(yōu)化選擇及試運(yùn)行效果分析[M].全國(guó)給水深度處理研究會(huì)2012年年會(huì)論文集,79-84. </p><p>　　[3]王如華.現(xiàn)有城鎮(zhèn)水廠技術(shù)升級(jí)改造面臨的主要問(wèn)題及對(duì)策[J]. 凈水技術(shù)2012，31（4）：4-6，83 </p><p>　　[作者簡(jiǎn)介]王雪