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給水排水 |案例:高濁度原水給水廠節(jié)地設(shè)計(jì)
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黃河作為我國西北和華北地區(qū)城市的重要水源,進(jìn)一步對黃河高濁度原水的研究具有重要的意義。以北方某水廠改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)為例,針對其高濁度原水特性,對取水工程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對性的優(yōu)化改造;同時(shí)提出“多級屏障、適度冗余、層次處理”的工藝設(shè)計(jì)原則,提高處理效率和安全性;采用高效工藝和疊合組合方式克服用地不足等不利因素。工程建設(shè)完成擴(kuò)容目標(biāo)的同時(shí),取水泵房和水廠運(yùn)行良好,出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

0引言

隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的推進(jìn)和城市化發(fā)展的進(jìn)一步深化,產(chǎn)業(yè)內(nèi)遷和西進(jìn)趨勢不可避免。生產(chǎn)建設(shè)的需要和當(dāng)?shù)鼐用裆钏降娜找嫣岣撸盟康男枨笠仓饾u上升。黃河作為我國西北和華北地區(qū)城市的重要水源,且其高泥沙含量、冰凌等特性給取水及水處理工程的設(shè)計(jì)帶來一定的特殊性,進(jìn)一步對其高濁原水的水廠設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)具有重要的意義。以北方某水廠為例,對黃河高濁度凈水廠工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討,以期提供有益的參考和借鑒。

01水廠現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)條件及目標(biāo)

1.1 水廠現(xiàn)狀

本工程凈水廠于1983年7月建成投產(chǎn),供水能力5萬m3/d,主要供應(yīng)生活和工業(yè)用水,是40萬人口的主要用水水源。水廠以黃河包頭段中下游為水源,取水泵站距水廠約1.8km,采用岸邊式圓形取水泵房形式,內(nèi)徑21m。現(xiàn)役水泵為臥式離心泵4臺(3用1備),水泵揚(yáng)程在36~39m,流量分別為500 m3/h,1260 m3/h、1120 m3/h、700 m3/h。泵房前池設(shè)有旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)、抽泥泵等。泵房的具體布置如圖1所示。
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圖1 改造前取水泵房

在運(yùn)行過程中,取水泵房主要存在以下幾點(diǎn)問題:

取水口淤堵。由于采用岸邊式取水方式,在洪峰期,上游沖刷而下的大量泥沙和水生植物容易造成取水口的淤堵,水下清淤僅能采用人工方式,較為不便;

結(jié)冰。在冬季黃河冰凌期,由于取水點(diǎn)位于容易受到冰凌的直接沖擊從而影響正常取水;

由于原水的高含沙量,泵房旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)底部部件磨損嚴(yán)重,基本需1年更換一次;另外,實(shí)際運(yùn)行中,原設(shè)計(jì)的揚(yáng)程偏高(經(jīng)水力負(fù)荷及現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行壓力調(diào)研),泵殼及葉輪易磨損,經(jīng)常需停泵檢修。

改造前的凈水廠采用“旋流沉砂+機(jī)械加速澄清+虹吸濾池”常規(guī)處理工藝。其中,預(yù)沉池由于老化已基本停用,為確保出廠水質(zhì),在原水沙峰期間必須通過降產(chǎn)來保證水廠的正常運(yùn)行。改造前原水廠的平面布置如圖2所示。
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圖2 改造前水廠平面

1.2 建設(shè)規(guī)模及出水水質(zhì)

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,水廠和取水泵房本期擴(kuò)容改建工程規(guī)模為8萬m3/d,建設(shè)常規(guī)處理工程。在凈水廠現(xiàn)狀用地范圍內(nèi),保留遠(yuǎn)期擴(kuò)建至16萬m3/d和深度處理工藝的可能。水廠除需滿足現(xiàn)狀區(qū)域供水增長以外,近期需向北部某加壓站供水1.2萬m3/d,供水距離約13km,高差約80m。本工程的新(改)建構(gòu)筑物如表1所示。

出廠水水質(zhì)符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的要求。

表1 本工程新(改)建構(gòu)筑物

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1.3 原水水質(zhì)條件分析

根據(jù)2014-2016年水廠原水統(tǒng)計(jì),沙峰期濁度一般在1 000~2 500 NTU左右(含沙量約為1.8~4kg/m3),自2015以后,由于黃河保護(hù)工作的深入和上游水土流失的改善,其原水含沙量有下降趨勢。2020年原水的最高、平均濁度和含沙量如表2所示。從表2中可知,原水濁度和含沙量全年變化較大,其中3月份破冰凌以及7至9月份的沙峰造成典型高濁度原水。

表2 2020年原水渾濁度及含沙量逐月平均值統(tǒng)計(jì)

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黃河原水中的懸浮物組分差別較大,根據(jù)資料,其相對組分具有明顯的地帶分部規(guī)律:從北向南高嶺土組分增加,蒙脫土不斷減少。兩者在親水性、沉降性等方面差別較大。根據(jù)新一版《高濁度水給水設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 40-2011,以下簡稱“高濁水規(guī)范”)的建議,由于黃河高濁度水在沉降過程中具有清晰的渾液面,屬于“高濁水規(guī)范”中所指的“界面沉降高濁度水”。值得一提的是,黃河高濁度水的含沙量10kg/m3 時(shí)產(chǎn)生的濁度與長江高濁度水的濁度(3 000~5 000 NTU)基本相當(dāng)。因此,在高含沙量的黃河原水中,濁度指標(biāo)并不能很好的反應(yīng)水質(zhì)情況。在該水廠建設(shè)完成后,本工程要求對原水的濁度和含沙量應(yīng)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.4 工程重點(diǎn)、難點(diǎn)及應(yīng)對措施

本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)主要存在以下重點(diǎn)和難點(diǎn):

(1)黃河高濁度原水處理本身存在一定特殊性。本項(xiàng)目原水具有黃河包頭段的高濁度原水的特點(diǎn),沙峰期原水含沙量大,冬季又需防冰凌。大量實(shí)踐證明,對于高濁度原水采用預(yù)沉調(diào)蓄池不僅能提高供水安全保障,也有利于降低下游水處理設(shè)施負(fù)擔(dān),保護(hù)處理設(shè)備。但由于本次改造項(xiàng)目無征地條件,對于取水、水處理的安全保障設(shè)計(jì)帶來一定的挑戰(zhàn)。

(2)改造擴(kuò)容工程僅利用原廠址,用地緊張。本次改造近期規(guī)模8萬m3/d,遠(yuǎn)期規(guī)模為16萬m3/d,且需預(yù)留深度處理工藝。根據(jù)住建部發(fā)布的《城市生活垃圾處理和給水與污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)用地指標(biāo)》,16萬m3/d的地表水廠,采用預(yù)處理+常規(guī)處理+深度處理工藝下,其用地控制指標(biāo)為8.57 hm2,而本工程水廠用地僅有3.84 hm2,且高濁度原水、改造工程更使得用地更為緊張。

(3)工程建設(shè)期間停水期極短。由于該水廠目前仍承擔(dān)供水任務(wù),在水廠改擴(kuò)建期間要盡可能確保正常供水。在平面布置中,新建構(gòu)筑物必須利用現(xiàn)狀空余場地,且其于現(xiàn)狀仍舊運(yùn)行中的構(gòu)筑物必須保證一定距離,確保安全。

(4)工藝陳舊、設(shè)備老化,利舊和挖潛具有一定難度。由于原水廠建設(shè)年代久遠(yuǎn),采用的工藝陳舊、自動化程度低,設(shè)備老化嚴(yán)重。且水廠建設(shè)時(shí)并未考慮遠(yuǎn)期擴(kuò)建因素,土建和管道接口均未做預(yù)留。

針對上述工程難點(diǎn)和特點(diǎn),提出以下針對性措施:

(1)根據(jù)高濁度原水的處理經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)中充分考慮其負(fù)荷大、易磨損設(shè)備部件的特性,通過創(chuàng)新改造,挖掘原沉沙池潛力,形成兩級沉淀的工藝流程,降低后續(xù)構(gòu)筑物的負(fù)荷;在設(shè)備選型和配置方面,注重其耐磨特點(diǎn),并提高備用率,確保供水安全。

(2)針對用地緊張問題,工藝選擇上采用成熟且高效的工藝池型,在減少用地面積的同時(shí),也可降低北方寒冷地區(qū)的采暖面積。構(gòu)筑物布置上,結(jié)合水力流程,采用疊合組合布置方式,節(jié)省用地,且方便人員巡檢。

(3)新建構(gòu)筑物的布置充分考慮現(xiàn)狀構(gòu)筑物的運(yùn)行安全,在構(gòu)筑物的布置上合理安排建設(shè)時(shí)序,盡可能減少管道碰接期間對生產(chǎn)的影響。

(4)對水廠現(xiàn)狀構(gòu)筑物做充分評估,通過局部改造和優(yōu)化,保留和充分利用原有水力沉沙池和清水池的潛能,降低投資。

02工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

2.1 取水工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1.1 防冰凌和截草設(shè)計(jì)

如前所述,本工程現(xiàn)狀取水泵房為岸邊式,取水口直對黃河主流,極易受冰凌和雜草及水生植物的直接沖擊,造成取水困難。本次設(shè)計(jì)一種可防止冰凌沖擊及截留雜草的浮筒裝置,如圖3所示。綜合考慮受力分析和冰凌厚度,采用DN500鋼浮筒,通過繩索、手動葫蘆和泵房連接。鋼浮筒分段制作,拆卸后可方便吊裝維護(hù)。浮筒下部設(shè)有長度為0.9m的擋草鋼板,可有效阻擋較大的水生植物進(jìn)入取水口。

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圖3 防冰凌及截草浮筒

工程建成投產(chǎn)后,實(shí)踐證明冬季大量雜草被浮筒阻擋后,隨主流至下游,大大降低了取水間堵塞及纏繞水泵泵軸的可能性。冬季冰凌凍結(jié)至浮筒外側(cè),避免直接沖擊泵房及取水口,供水安全性得到保障。

2.1.2 進(jìn)水間優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于原水含沙量大,進(jìn)入吸水池以后,流速降低部分會迅速沉降并淤積在進(jìn)水間內(nèi),因此本次設(shè)計(jì)擴(kuò)容后其過孔設(shè)計(jì)流速將有所提高,適當(dāng)提高流速有利用改善其淤積情況,因此本次不對其進(jìn)行改動。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)水間底部泵房增設(shè)空氣管、沖洗高壓水管。一旦發(fā)生淤積現(xiàn)象,將泥沙氣沖、高壓水沖將淤泥松散后通過排泥泵或供水泵排出,大大降低了人工清淤的工作量。關(guān)于取水泵房前端的回轉(zhuǎn)式格網(wǎng)水面以下的軸承磨損問題,本次改造將其改造成鋼絲牽引式,盡可能避免高濁水下的設(shè)備部件摩擦可能性。

2.1.3 水泵設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)需將水泵供水能力擴(kuò)建至8萬m3/d,且現(xiàn)有水泵服役年限較長,考慮將其全部進(jìn)行更換。相關(guān)研究表明,水泵機(jī)械的磨損和揚(yáng)程轉(zhuǎn)速有較明顯的正相關(guān)。

因此,將原水泵替換為較低轉(zhuǎn)速的水泵(原水泵定頻轉(zhuǎn)速1 480 r/min更新為980 r/min),且4臺泵均增加變頻調(diào)速裝置,在低峰供水時(shí)可變頻運(yùn)行,進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)速。另外,水泵的揚(yáng)程較高也增加水泵的磨蝕。本次設(shè)計(jì)過程中,通過水力計(jì)算和對運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,將原水泵揚(yáng)程36~39m降至25~28m,結(jié)合內(nèi)部增加耐磨涂層,葉輪和泵殼的磨損情況大大改善。

對于常規(guī)取水臥式離心泵的設(shè)計(jì)而言,一般為考慮供水安全性采用自灌式啟動方式。但對于黃河高濁水,停運(yùn)水泵泵殼中的原水泥沙會快速沉降甚至板結(jié),對于水泵的再次啟動造成嚴(yán)重影響。因此,本次同步將真空引水設(shè)備進(jìn)行更新。

通過上述改造更新措施,從2018年投產(chǎn)至今,取水泵站運(yùn)行良好,維護(hù)工作量較小。

2.2 凈水工藝流程和廠區(qū)平面布置

2.2.1 總體設(shè)計(jì)原則和工藝流程

從水質(zhì)和水量保障角度來看,為應(yīng)對黃河高濁度水的特性,本次工藝處理設(shè)計(jì)提出“多級屏障、適度冗余、層次處理”三大原則。

高濁度原水沙峰來勢力迅猛,黃河上有些工程對汛期的高濁度水不能有效地處理,必須增建預(yù)沉池或調(diào)蓄水池。在條件允許的情況下,應(yīng)采取避砂措施或二級或三級沉淀處理。本次設(shè)計(jì)由于場地受限,無條件新建預(yù)沉設(shè)施,可考慮對現(xiàn)狀的水力沉砂池進(jìn)行改造,利用水力旋流效應(yīng),在沙峰期間啟用降低原水含沙量,盡可能降低對后續(xù)工藝的沖擊。

黃河高濁度原水具有易淤積、易磨損設(shè)備等特點(diǎn),設(shè)備維護(hù)和停運(yùn)的概率較高,為保證水廠的不間斷允許,各處理和水力輸送單元應(yīng)適當(dāng)提高備用率,關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用70%~100%的保證率。

黃河高濁水的特點(diǎn),對其處理重點(diǎn)單元應(yīng)為加藥和沉淀排泥單元,對高濁度水進(jìn)出分層次處理。許多設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理人員存在認(rèn)識誤區(qū),通過加大濾池的運(yùn)行負(fù)荷,作為大量泥沙截留的工藝環(huán)節(jié)。但實(shí)踐證明,增大濾池的運(yùn)行負(fù)荷會大幅度降低反沖洗周期,耗水耗濾料的同時(shí),處理效果也較差。

結(jié)合場地限制因素,本次水廠的常規(guī)處理工藝采用“水力沉砂+高效沉淀池+V型濾池”的常規(guī)處理工藝,并根據(jù)規(guī)劃要求預(yù)留“臭氧+活性炭吸附”深度處理工藝。

最終采用的工藝流程如圖4所示。
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圖4 水廠工藝流程

2.2.2 廠平面和構(gòu)筑物總體布置

在場地條件緊張的情況下,除采用高效池型以外,構(gòu)筑物的組合、疊合往往成為重要的布置手段。根據(jù)豎向布置,將高效沉淀池和V型濾池進(jìn)行組合布置,節(jié)省用地的同時(shí)也能較少構(gòu)筑物之間的連接管路。對于寒冷地區(qū)水廠,該組合方式方便建筑整體設(shè)計(jì)并利于廠區(qū)巡檢,避免頻繁出入室內(nèi)外。

清水池是凈水廠中占地面積較大的調(diào)蓄構(gòu)筑物,因此,本次設(shè)計(jì)考慮利用原有清水池的同時(shí),將遠(yuǎn)期預(yù)留的臭氧活性炭深度處理工藝和清水池進(jìn)行疊合處理。本期僅建設(shè)下部清水池,上部深度處理進(jìn)行土建預(yù)留。另外,為進(jìn)一步加大調(diào)蓄能力,確保加氯消毒的接觸時(shí)間,在V型濾池底部疊合消毒接觸池。由于高效沉淀池深度較濾池大,該疊合方式也有利于水廠的水力流程和基坑處理。通過上述設(shè)計(jì),水廠近期的調(diào)蓄容積達(dá)14 300m3,占總處理能力的17.8%,滿足要求。

由于水廠將額外承擔(dān)北部某區(qū)域的供水任務(wù),該供水方向和現(xiàn)有供水區(qū)域的供水壓力差別較大,水泵無法共備。勢必造成水泵臺數(shù)和電氣設(shè)備的大量增加,原二級泵房無擴(kuò)容改造的可能性。設(shè)計(jì)中利用原鍋爐房(由于環(huán)保問題,需更新)位置新建二級泵房,待處理流程改造完成后進(jìn)行新老泵房的切換。新建鍋爐房設(shè)于廠區(qū)西南角。改造擴(kuò)容后的廠區(qū)平面如圖5所示,遠(yuǎn)期8萬m3/d規(guī)模的構(gòu)筑物可通過原構(gòu)筑物拆除后布置。由于本次工程建設(shè)過程中需維持水廠的正常運(yùn)行,故在布置和建設(shè)時(shí)序方面,從以下幾方面予以確保:

(1)新建構(gòu)筑物盡可能在原有空地上新建。如本次新建的沉淀、濾池、清水池、加氯間和加藥間等,并和原有構(gòu)筑物保持一定的安全實(shí)施距離;

(2)對于改建部分,盡可能在低峰期間實(shí)施,將影響降低到最小。如取水泵房的改造勢必造成短時(shí)間停水,設(shè)備改造一般考慮在冬季用水低峰期間,且采用逐步實(shí)施方式;沉砂池改造則避開沙峰期;

(3)為確保水廠的不間斷供水,新建處理構(gòu)筑物調(diào)試完畢后,首先進(jìn)行新舊清水池管道的銜接,通過原有二級泵房正常供水;新建二級泵房待單體調(diào)試完畢,和清水池及外管網(wǎng)銜接后,停用原有泵房后啟動,實(shí)現(xiàn)新老系統(tǒng)的過渡。
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圖5 改造后水廠平面

2.3 水力旋流沉砂池改造設(shè)計(jì)

現(xiàn)狀有2座水力旋流沉砂池,單座直徑25m,池深7.95m,設(shè)計(jì)總規(guī)模為5萬m3/d,用于高濁期間的預(yù)沉處理。該池型通過噴嘴(見圖6a)設(shè)計(jì)使得水在池體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),使泥砂匯集于中心沉降除去。由于受場地限制,本次水廠擴(kuò)容工程無條件進(jìn)一步擴(kuò)大沉砂池的直徑,但可以通過改善水力旋流的效果,強(qiáng)化沉砂過程。因此,對水力旋流的形成進(jìn)行優(yōu)化并針對高濁度水的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備更新。

如圖6b所示,將原有噴嘴改造成矩形配水管和環(huán)形布置噴嘴,有效保障了水力旋流的形成,其中配水系統(tǒng)借鑒“大阻力配水系統(tǒng)”原理,保證了各噴嘴的配水均勻性。噴嘴呈沿圓形環(huán)形多點(diǎn)布置,形成水力旋流的“接力效應(yīng)”,保障后續(xù)絮凝速度梯度的形成。
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圖6 改造前后水力旋流沉砂池

另外,在混凝反應(yīng)區(qū)內(nèi),由于導(dǎo)流筒和池壁的存在,旋轉(zhuǎn)的水流速度由快變慢,理論上呈線性變化,形成較好的速度梯度變化。該水流形式也保證水中絮凝顆粒具有較大的接觸強(qiáng)度、和更好的反應(yīng)條件,特別針對了高濁度水在投加絮凝劑后泥量大、快速分離的特點(diǎn);反應(yīng)區(qū)中導(dǎo)流筒設(shè)置成可調(diào)節(jié)型,通過其安裝高度的變化,保障其在一定的濁度范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

原設(shè)計(jì)中采用周邊傳動刮泥機(jī),在實(shí)際運(yùn)行中易發(fā)生不平衡現(xiàn)象,本次改造則采用中心傳動式刮泥機(jī),具有故障率低,安全節(jié)能,維護(hù)簡便等特點(diǎn)。另外,刮泥機(jī)上的刮板設(shè)有自動提升裝置,根據(jù)刮泥過程的阻力變化,提升或降低刮板的高度,實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的自適應(yīng)功能。針對高濁度原水排泥水量大、濃度高、易板結(jié)情況下,刮板可先刮除上層濃度較低污泥,再降低高度,緩慢有效的刮出下層濃度較高的污泥。該方式可有效防止刮泥機(jī)的“過載”運(yùn)行,起到保護(hù)設(shè)備的作用。

通過上述改造,近2年高濁期沉砂池運(yùn)行正常,對后續(xù)構(gòu)筑物的減負(fù)起到重要作用。

2.4 沉淀設(shè)計(jì)要點(diǎn)及參數(shù)

如前所述,對于高濁度原水的處理,沉淀及其排泥設(shè)計(jì)是重中之中。本次采用占地較小的中置式高效沉淀池,總設(shè)計(jì)規(guī)模為8萬m3/d。該池和分為獨(dú)立運(yùn)行的2格,組合了混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮于一體,池體中間上部設(shè)置單元機(jī)械混和器和機(jī)械絮凝器;下部為各類管線走廊;池體兩側(cè)為絮凝過渡區(qū)、斜管分離區(qū)、集水區(qū)、污泥濃縮區(qū);污泥回流和污泥排放泵,設(shè)在單體中間。
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圖7 中置式高密度沉淀池布置

具體設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)如表3所示。

表3 中置式高密度沉淀池主要設(shè)計(jì)參數(shù)
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大量實(shí)踐證明,可通過混凝劑、助凝劑投加量控制、排泥周期調(diào)整等運(yùn)行手段,本池型對原水的濁度大幅度變化呈現(xiàn)很好適應(yīng)性,全年沉淀出水濁度均控制在5 NTU以下,最終出廠水的濁度均控制在1 NTU以下。

排泥方面,由于高濁度水沉淀池底部的排泥水屬于非均質(zhì)漿體,較容易產(chǎn)生“異重流”現(xiàn)象,從而造成沉降泥沙迅速板結(jié)。在本次設(shè)計(jì)中,充分借鑒現(xiàn)有項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行反饋,采用底部刮泥+單斗氣力松動(氣力輸送排泥)方式,實(shí)現(xiàn)可靠排泥。

另外,相似水源水廠的管理人員反映,往復(fù)式刮泥機(jī)的滑鞋由于細(xì)小泥沙顆粒的涌入,反復(fù)摩擦造成磨損。本次設(shè)計(jì)考慮將往復(fù)式刮泥機(jī)的滑鞋部件從普通聚氯乙烯改成高密度聚氯乙烯,大大提高了部件的壽命。

2.5 加藥點(diǎn)及加藥量設(shè)計(jì)

高濁度水的混凝過程主要表現(xiàn)為使得具有一定沉速的泥沙以更快的速度下沉。因此,采用單純無機(jī)鹽混凝劑來壓縮雙電子層的效果較不理想。而高分子助凝劑的吸附架橋作用,可保證水中泥沙具有一定的分子鏈長度,效果更好。大量的試驗(yàn)和實(shí)踐證明,采用鋁(鐵)鹽混凝劑的效果+聚丙烯酰胺助凝劑的效果最佳。本工程采用聚合氯化鋁(PAC)混凝劑和聚丙烯酰胺助凝劑的組合。

關(guān)于混凝劑和助凝劑的投加順序,應(yīng)根據(jù)具體情況分析。有文獻(xiàn)指出,聚丙烯酰胺在無機(jī)鹽混凝劑之后投加可保證出水濁度。因此在本工程的設(shè)計(jì)過程中,將混凝劑投加于混合區(qū),而將助凝劑投加于后續(xù)絮凝提升區(qū),投加于機(jī)械絮凝區(qū),取得良好的實(shí)踐效果。

藥劑的投加量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。根據(jù)現(xiàn)場反應(yīng),加藥量過低沉淀池出水濁度難以保證;而加藥量過高,沉淀池內(nèi)泥沙沉降過快,對刮泥系統(tǒng)的負(fù)荷過大,容易造成刮泥設(shè)備故障。因此,在沉淀池設(shè)計(jì)中僅關(guān)注泥沙沉降效率是不合適的,應(yīng)力求在保證水質(zhì)和順利排泥之間達(dá)到平衡。本工程設(shè)計(jì)的投加點(diǎn)和投加量確定如表4所示。

表4 加藥點(diǎn)及加藥量設(shè)計(jì)
2023-10-29T06:55:57.png
03結(jié)論和展望

以北方某水廠實(shí)際工程設(shè)計(jì)為例,對黃河高濁度水處理改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析。設(shè)計(jì)論證中,應(yīng)通過試驗(yàn)或相似水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對原水的沉降性能進(jìn)行仔細(xì)分析,克服改擴(kuò)建工程中,由于場地限制、無停水條件等因素,合理確定工藝流程和平面布置方案,同時(shí)充分考慮輸水管道、設(shè)備磨損等方面的問題。

另外,關(guān)于黃河高濁度水處理,可以從以下幾方面開展研究工作以提高水處理的科研和設(shè)計(jì)水平:

(1)原水水質(zhì)調(diào)研:黃河原水雖然具有一定的共性,但隨著地域和地理位置的變化,各取水段具有不同的處理特點(diǎn),建議對黃河上、中、下游各段原水進(jìn)行充分調(diào)研,進(jìn)一步了解黃河高濁水處理特點(diǎn)和空間分布的關(guān)系。

(2)研發(fā)新型投加藥劑:目前采用較多的藥劑為無機(jī)鹽混凝劑和陰離子聚丙烯酰胺助凝劑。對于新型加藥劑的研發(fā),應(yīng)在保證安全無毒性和高效沉泥的前提下,保證板結(jié)的有效改善和排泥阻力的降低。

(3)刮泥和排泥設(shè)備創(chuàng)新:高濁度水沉淀排泥問題是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理的重點(diǎn),如何對刮泥和排泥設(shè)備及其運(yùn)行進(jìn)行創(chuàng)新是提高水廠運(yùn)行效率和高濁水凈水廠現(xiàn)代化建設(shè)的重要方面。

(4)排泥出路問題:黃河水排泥量大,且根據(jù)黃河水利委員會和環(huán)保部門的要求,禁止泥沙直接排入水源。而過去對泥沙燒結(jié)制磚也因人們?nèi)找骊P(guān)注的空氣污染問題予以禁止。因此,如何妥善處理和綜合利用也是一個(gè)重要的課題。