李義順

福建省水務(wù)發(fā)展集團(tuán)東山水務(wù)有限公司，中國·福建 漳州 363400

1 引言

論文針對水廠運(yùn)行的現(xiàn)狀、絮凝池問題和濾池問題等出現(xiàn)的原因和技改方案為主題展開探討。

2 水廠運(yùn)行的現(xiàn)狀

水廠設(shè)計(jì)規(guī)模5.0 萬m3/d。采用的工藝流程是：原水→管道靜態(tài)混合器→折板絮凝池→斜管沉淀池→V 型濾池→加壓泵房→市政管網(wǎng)，絮凝池和沉淀池分為兩組，每組設(shè)計(jì)流量2.75 萬m3/d，濾池分為四格獨(dú)立運(yùn)行。水廠投產(chǎn)初期，產(chǎn)水量較少，運(yùn)行基本正常，后來隨著產(chǎn)水量的增加出現(xiàn)了這兩個(gè)問題，一是絮凝效果較差，礬花細(xì)小，斜管上面堆積厚厚的絮狀泥渣，嚴(yán)重影響沉淀池正常運(yùn)行。二是濾池進(jìn)水量約3.0 萬m3/d（1300m3/h）時(shí)，沉后水開始從進(jìn)水渠溢出，無法達(dá)到5.0 萬m3/d 的設(shè)計(jì)規(guī)模。

針對出現(xiàn)的問題，我們反復(fù)探討，查找原因，最后認(rèn)定絮凝池工作不能有效處理低濁的原水。濾池的進(jìn)水口過小，屬于設(shè)計(jì)失誤的問題。因此，對出現(xiàn)問題的構(gòu)筑物進(jìn)行改造勢在必行，才能保證水廠的正常運(yùn)行[1]。

3 絮凝池問題出現(xiàn)的原因和技改方案

3.1 原有情況分析

根據(jù)原水水質(zhì)的濁度檢測資料年平均值小于10°約330天（大部分在五度左右），大于10°約35 天，屬于低濁度的原水，處理難度較大。根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的情況分析，導(dǎo)致礬花生成滯后大量出現(xiàn)在沉淀池從而影響出水水質(zhì)的原因一是加藥后混合強(qiáng)度不夠，絮凝劑和水沒有充分混合，混合是混凝沉淀的前提，混合效果的好壞直接關(guān)系到后續(xù)的混凝沉淀效果。

目前，中國新設(shè)計(jì)的水廠多采用管式靜態(tài)混合器和快速機(jī)械攪拌，管式靜態(tài)混合器內(nèi)置多節(jié)固定葉片，使水流成對分流，同時(shí)還產(chǎn)生渦旋反向旋轉(zhuǎn)及交叉流動(dòng)，能獲得較好的混合效果。但是，管式靜態(tài)混合器是按特定的水量設(shè)計(jì)，選用固定的水頭損失，一旦運(yùn)行水量發(fā)生變化，水頭損失的變化也較大。其最大優(yōu)點(diǎn)為其本身幾乎不需維護(hù)工作，沒有運(yùn)行費(fèi)用。機(jī)械攪拌混合池一般效率較高，可隨水量變化進(jìn)行調(diào)整，而不影響混合效果，但有一定的電耗。二是反應(yīng)區(qū)水頭損失小，反應(yīng)時(shí)間不夠。過分縮短絮凝時(shí)間會(huì)造成藥耗增加，絮凝不完善。從當(dāng)前提高水質(zhì)要求考慮，完善絮凝應(yīng)放在首位，而不應(yīng)以縮短絮凝時(shí)間為目標(biāo)[2]。

3.2 改造方案

針對本工程的具體情況和特點(diǎn)，這次改造方案采用簡單、成熟、穩(wěn)定、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝，以達(dá)到節(jié)省投資和降低運(yùn)行管理費(fèi)用的目的，處理系統(tǒng)運(yùn)行有一定的靈活性和調(diào)節(jié)余地，以適應(yīng)水質(zhì)水量的變化，盡量考慮采用管理方便、運(yùn)行穩(wěn)定、使用壽命長的材料及配件進(jìn)行改造修復(fù)，以減少操作勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)備及材料選型采用通用產(chǎn)品，產(chǎn)品應(yīng)是技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量保證、性能穩(wěn)定可靠、工作效率高、管理方便、維修維護(hù)工作量少、價(jià)格適中。在保證處理效率的同時(shí)工程改造緊湊合理、節(jié)省工程費(fèi)用、減少占地面積、減少運(yùn)行費(fèi)用。利用目前水廠現(xiàn)有系統(tǒng)采用水力絮凝運(yùn)行的情況和上述原因分析，具體改造內(nèi)容如下：

①利用濾池反沖洗的活性泥渣水，回流到絮凝池進(jìn)水端，增加原水的濁度。

②在進(jìn)水第一格增加一臺框式絮凝反應(yīng)攪拌機(jī)，在攪拌過程中使混凝劑水解產(chǎn)物迅速地?cái)U(kuò)散到水中的每一個(gè)細(xì)部，使所有膠體顆粒幾乎在同一瞬間脫穩(wěn)并凝聚，這樣才能得到好的絮凝效果。因?yàn)樵诨旌线^程中同時(shí)產(chǎn)生膠體顆粒脫穩(wěn)與凝聚，攪拌機(jī)特點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且攪拌均勻，絮凝效果好。此外，攪拌槳葉、攪拌軸材質(zhì)是304 不銹鋼，功率1.5kW，轉(zhuǎn)速30rpm。

③由于目前的折板反應(yīng)池間距過大，效果較差，在折板間增加網(wǎng)格反應(yīng)器。這種反應(yīng)池基于亞微觀水力學(xué)原理，全程布設(shè)網(wǎng)格，有利于析出的小礬花快速有效碰撞，使礬花顆粒由小變大，由松散到密實(shí)，既保證了反應(yīng)后礬花顆粒達(dá)到一定的尺度和密實(shí)度，又增強(qiáng)了礬花抗剪切的能力，從而避免了反應(yīng)的不完全和過反應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生。該種反應(yīng)池在中國已有廣泛應(yīng)用，技術(shù)成熟，當(dāng)流經(jīng)各種反應(yīng)裝置過程中，由于水流通道的不斷改變，使固、液相質(zhì)點(diǎn)不僅具有主體流動(dòng)，還具有上、下、左、右的脈動(dòng)，且伴有渦漩，形成對流擴(kuò)散，這樣將更有利于源水中雜質(zhì)顆粒間碰撞的概率大大增加，促使礬花更好地形成。網(wǎng)格材料選用SUS304 不銹鋼。

4 濾池問題出現(xiàn)的原因和技改方案

4.1 存在的問題的原因

日產(chǎn)五萬噸水廠，包括廠用水日產(chǎn)水應(yīng)在5.50 萬t 以上，平均產(chǎn)水約2200m3/h。分配到四個(gè)濾池，經(jīng)計(jì)算單池的平均濾速實(shí)際為8.7m/h，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，濾速可達(dá)8～14m/h，因此濾池過濾水量達(dá)日產(chǎn)5 萬t 是綽綽有余的。從圖1可以看出，現(xiàn)在水廠達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)水量，不是濾池過濾面積不夠的問題，而是在進(jìn)水、配水及出水環(huán)節(jié)上出現(xiàn)差錯(cuò)造成的，對照設(shè)計(jì)規(guī)范，可以計(jì)算出濾池在進(jìn)水的環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了錯(cuò)誤。只要對此部分進(jìn)行改造，是可以達(dá)到設(shè)計(jì)的流量。

圖1 濾池剖面示意圖

單池進(jìn)水口的流速根據(jù)規(guī)范應(yīng)在0.8～1.2m/h。流量考慮是其中一個(gè)濾池反沖洗時(shí)其他三個(gè)池分配的流量，約為730m3/h，單池進(jìn)水口的過水面積在0.16～0.2m2。而現(xiàn)有濾池的進(jìn)水口只有300×300mm≈0.09m2（圖示標(biāo)200×200，現(xiàn)場尺寸為300×300），明顯過小，而且進(jìn)水孔的布置也不合理，根據(jù)V 型濾池的設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)水孔一般應(yīng)有兩個(gè)，即主進(jìn)水孔和掃洗進(jìn)水孔。設(shè)計(jì)的掃洗強(qiáng)度為8.0m3/h·m2，可計(jì)算出掃洗孔的面積約0.04m2。綜上分析，設(shè)計(jì)有失誤，進(jìn)水口尺寸偏小只有0.09m2，離計(jì)算復(fù)核的最小進(jìn)水截面0.16m2還有差距。因此，技改的方案首先是加大進(jìn)水孔尺寸。

4.2 改造方案

考慮到現(xiàn)有濾池?fù)?dān)負(fù)全縣的供水任務(wù)，不可能長時(shí)間停水改造。因此施工方案的選擇和組織尤為重要，本著節(jié)約投資，減少工程量，不破壞主體結(jié)構(gòu)的原則，確定加高溢水堰高約25cm，來增加進(jìn)水流速，減少開孔的面積，經(jīng)計(jì)算和比較，采用機(jī)械鉆孔的施工工藝，單池鉆二個(gè)dn200 的孔，新增過水面積為0.06m2，總進(jìn)水面積為0.15m2，原有的進(jìn)水孔作為主進(jìn)水口，新開的孔洞作為掃洗孔，當(dāng)濾池過濾時(shí)，主進(jìn)水孔及掃洗進(jìn)水孔均開啟，當(dāng)濾池沖洗時(shí)，主進(jìn)水孔關(guān)閉、掃洗孔保持開啟。主進(jìn)水孔進(jìn)行自動(dòng)控制，掃洗孔一般常開，只有在濾池檢修時(shí)才關(guān)閉。施工速度快，單池施工半個(gè)小時(shí)可以完成，供水基本不受到影響[3]。

5 絮凝池和濾池改造后運(yùn)行情況

①絮凝池通過改造后，絮凝效果得到很大的改善，斜管上積泥現(xiàn)象基本消失，由于廢水回用，以及減少清洗沉淀池的用水，每天可多供水800t 左右。

②濾池通過以上改造后，達(dá)到了日產(chǎn)五萬噸的規(guī)模，濾池各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)正常，同時(shí)把掃洗孔和主進(jìn)水孔分開控制，濾池反沖洗時(shí)可節(jié)省大量的沖洗水。由于改造后掃洗進(jìn)水孔變?yōu)槎€(gè)，后續(xù)準(zhǔn)備在掃洗孔加裝閥門，根據(jù)流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。通過本次改造，投入不大，見效快，濾池可以滿負(fù)荷生產(chǎn)。

6 結(jié)語

通過此次的技術(shù)改造，投資少，停水時(shí)間短，沒有破壞構(gòu)筑物的主體結(jié)構(gòu)，使有缺陷的水廠重新煥發(fā)生機(jī)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

改造后出水水質(zhì)得到提高，節(jié)省大量流失的水量，相應(yīng)增加供水量，得到領(lǐng)導(dǎo)和同行的肯定，對于過程中給以指導(dǎo)的前輩和同行表示感謝。