老凈水廠工藝問題分析及改造工程設計

1、<p>　　老凈水廠工藝問題分析及改造工程設計</p><p>　　摘 要： 目前我國凈水廠普遍工藝老化和供水水質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水處理領域內的主要研究方向工作重點。本文以延邊州老水廠研究對象，分析校核其凈化工藝中存在的問題。有針對性地進行系統(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)定性和出水水質的道路。 </p&

2、gt;<p>　　關鍵詞：凈水廠工藝參數(shù) 工藝改造 </p><p>　　中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　我國城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)在上世紀80~90年代得到快速發(fā)展，大部分縣級城市已經(jīng)建設了自來水廠，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注的重

3、點。國家從供水安全性和飲用水標準兩個方面，對凈水廠提出了更高更嚴格的標準[1]。由此可見，老水廠的工藝提升和改造將成為未來一段時間內水處理領域的主要課題和工作重點。 </p><p>　　對于大多數(shù)小城鎮(zhèn)來說，受到經(jīng)濟、技術條件的限制，凈水廠很難做到大規(guī)模翻新現(xiàn)有工藝、增建處理級數(shù)。更為現(xiàn)實和有效的做法是切實分析水廠的工藝問題，有針對性地進行系統(tǒng)性優(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)某凈水廠為研究對象，針對其運行管理中出現(xiàn)的情況，具體分析處理工藝中存在的問題，進而進行系統(tǒng)化改造。由此探索強化改造既有工藝系統(tǒng)，提高老水廠工藝穩(wěn)定性和出水水質的道路。 </p><p>　　2.凈水廠存在的問題及分析 </p><p>　　2.1凈水廠現(xiàn)存問題 </p><p>　　該凈水

5、廠于2003年建成投產，設計規(guī)模2.0萬m3/d。水廠從當?shù)厮畮烊∷捎贸Ｒ?guī)的混凝-沉淀-過濾處理工藝，工藝流程如下： </p><p><b>　　圖1 工藝流程圖 </b></p><p>　　凈水廠運行多年，一系列問題： </p><p>　?。?）制水能力達不到設計標準，目前處理量為1.5萬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，產水量明顯降低，實際出水量不足1.2萬m3/d； </p><p>　?。?）混凝劑、消毒劑投藥量大，同時反沖洗水泵和鼓風機的頻繁啟動用電量大，運行成本高。 </p><p>　　凈水廠運行的困難主要是自身工藝系統(tǒng)中存在的問題造成的。因此本次改造應在校核分析現(xiàn)有工

7、藝問題的基礎上，改造并強化工藝處理能力，提高產水水質, 同時節(jié)省改造投資[2]。 </p><p>　　2.3現(xiàn)有工藝參數(shù)校核及問題分析 </p><p>　　實地測量水廠構筑物土建數(shù)據(jù)，按照2.0×104m3/d的處理規(guī)模對各段工藝參數(shù)進行校核，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，缺少了對脫穩(wěn)膠體顆粒的強化絮凝效果，從而導致低溫低濁期礬花細碎不易沉降。 </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，池內設置多層網(wǎng)格，前兩段設置，末段不設。校核絮凝系統(tǒng)工藝參數(shù)，見表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)按時間分為三級，但總體及逐級反應時間遠低于設計規(guī)范和設計手冊的標準，流速參數(shù)也有較大差別。同時該水廠冬季為低溫低濁水，絮凝時間更應適當延長。 </p><p><b>　　沉淀工藝 </b></p><p>　　水廠設置斜管沉淀池兩座，與網(wǎng)格絮凝池

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

11、。溢流堰堰口負荷遠高于設計規(guī)范，導致沉淀池內集水不均勻，在沉淀池末段局部流速過高，對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>　　過濾系統(tǒng) </b></p><p>　　凈水廠采用反沖洗均勻濾料普通塊濾池。濾池2座，每座濾池分為4格。濾料采用天

12、然石英砂均勻濾料，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)校核結果見表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。然而濾池在運行過程中反沖洗頻繁，原設計24～48h的過濾周期，實際上只能達到12h，嚴重時只有2h。濾池頻繁反沖洗的原因在于沉淀池出水濁度高

13、，濾池處理負荷大，從而導致濾料堵塞，頻繁反沖洗。 </p><p>　　3.主要改造工程內容及運行效果 </p><p>　　針對傳統(tǒng)工藝處理能力的局限和水質要求的提高，可通過調整現(xiàn)有工藝手段來解決，如增設助凝措施、改變反應器形式和過濾方式[3]。 </p><p>　　3.1主要改造內容 </p><p>　?。?）投藥系統(tǒng)改造 </

14、p><p>　　投加何種混凝劑以及準確自動控制最佳投藥量是確?；炷恋硇Ч己玫年P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，加速凝聚過程，改進凝絮物的功能。這對北方冬季低溫低濁水的處理來說是必要和有益的。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衛(wèi)生標準的規(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)校核結果看，該水廠絮凝系統(tǒng)存在整體絮凝時間不足以及逐段絮凝參數(shù)不合理等問題。 </p><p>　　針對絮凝時間不足的問題，采用增設絮凝塔及擴展絮凝段的方法。加藥原水首先進入絮凝池前增加的絮凝塔。塔內陶瓷階梯環(huán)填料區(qū)產生高頻湍流的水力條件，強化了初步絮凝反應效率，為后續(xù)的反應

16、及沉淀打下良好的基礎。此外，原工藝中絮凝池與沉淀池之間有6m寬的過渡段。改造工程在此段內加裝折板絮凝裝置作為絮凝區(qū)域，以增加絮凝反應時間。 </p><p>　　針對逐段絮凝控制問題，采用高效微渦折板絮凝池進行改造。這項工藝基于流體微渦動力學理論，逐段分級控制湍流中微渦的形成與衰減，而達到科學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)域反應時間16min，加上絮凝塔中的4min，改造后整體反應時間可由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>　　對沉淀池進行升級斜管設備及增設集水槽兩項改造，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的類型專稱為小

18、間距斜板，這是一種基于淺池沉淀理論開發(fā)的一種新型的高效沉淀處理技術，并在國內幾十座水廠成功實踐應用。在清水區(qū)上升流速達到 2.5 mm/s 以上時，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，管內上升流速3.2mm/s，工藝參數(shù)滿足設計規(guī)范要求。 </p><p>　　此外，為控制溢流堰口抽吸作用的影響，經(jīng)過負荷

19、設計及水力計算，在沉淀池表面增設集水槽。集水系統(tǒng)采用鋼制集水槽，單槽長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)過多年高負荷運行，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。為保障濾后水達標，需更換濾池內濾板、濾頭以及濾料。

20、</p><p><b>　　3.2運行效果 </b></p><p>　　改造2012年10月投產，至今系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質達標。選擇改造前后低溫低濁期各段水質數(shù)據(jù)進行對比，見圖4。 </p><p>　　圖6改造前后各段濁度對比圖 </p><p>　　由對比曲線圖可見，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、加氯量以及生產電耗都比2011年有所降低。可見本次改造取得了理想效果。 </p><p><b>　　4.結論 </b></p><p>　?。?）目前我國老凈水廠普遍面臨運行管理困難與不斷提高的供水水質的雙重壓力，工藝的系統(tǒng)化提升和改造迫

22、在眉睫。 </p><p>　?。?）針對老凈水廠實際困難，系統(tǒng)分析其工藝中存在的問題，有針對性地優(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 </b></p><p>　　[1] 張曉健. 《生活飲用水衛(wèi)生標準》新國標和凈水廠工藝改進[J],供水技術,2

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