高濁度原水水廠預(yù)沉池工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理研究

張曉磊 初開艷 范文遠(yuǎn)

(1.中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京 100176；

高濁度原水水廠預(yù)沉池工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理研究

張曉磊1初開艷2范文遠(yuǎn)3

(1.中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京 100176；

2.青島市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 青島 266071； 3.AVL List G.m.b.H AVL李斯特公司北京聯(lián)絡(luò)處，北京 100027)

以西南地區(qū)某凈水廠為例，介紹了使用預(yù)沉池應(yīng)對高濁度水時(shí)，工藝的設(shè)計(jì)參數(shù)選取和設(shè)備配置情況，并對現(xiàn)有預(yù)沉池應(yīng)對突發(fā)高濁度原水情況進(jìn)行了分析介紹，提出了預(yù)沉池在高濁度原水進(jìn)水情況下的具體運(yùn)行管理措施，以供參考。

預(yù)沉池，高濁度水，管理措施，水質(zhì)

1 概述

該項(xiàng)目位于西南部地區(qū)，凈水廠規(guī)模為40×104m3/d，原水為岷江地表水，水質(zhì)良好，基本符合國家GB 3838—2002地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類與Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)之間。該廠充分利用當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件從原水取水、工藝構(gòu)筑物均采用重力流形式。

本項(xiàng)目原水濁度設(shè)計(jì)值為52 NTU，但在雨季較渾。根據(jù)調(diào)研，歷史濁度最高曾達(dá)到20 000 NTU。當(dāng)進(jìn)水濁度較高(特別是泥沙含量)時(shí)，無法滿足一次沉淀?xiàng)l件。因此本工程建議采用二級沉淀工藝，即通過在原水進(jìn)水端設(shè)置預(yù)沉池，對所有進(jìn)水先進(jìn)行必要的初次沉淀，使水質(zhì)達(dá)到合理范圍后，再進(jìn)入后續(xù)工藝進(jìn)行常規(guī)處理。具體工藝流程見圖1和圖2。

預(yù)沉池僅當(dāng)雨季原水懸浮物達(dá)到500 NTU以上啟用，原水首先進(jìn)入預(yù)沉池沉淀，減輕后續(xù)工藝負(fù)擔(dān)。旱季或原水濁度小于500 NTU時(shí)，預(yù)沉池關(guān)閉，原水通過跨越管道直接進(jìn)入后續(xù)工藝處理。

2 預(yù)沉池工藝設(shè)計(jì)

輻流式預(yù)沉池用來應(yīng)對高濁度的情況，能夠達(dá)到良好的處理效果。本工程采用2座中間進(jìn)水周邊出水的輻流式預(yù)沉池?？紤]5%的水廠自用水量，單池設(shè)計(jì)水量為2.43 m3/s，參照相同水源水廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)預(yù)沉池按照最高原水濁度為10 000 NTU設(shè)計(jì)，最大出水濁度500 NTU，預(yù)沉池設(shè)計(jì)排泥濃度為3%，平均表面負(fù)荷為8.6 m3/(m2·h)，預(yù)沉池刮泥機(jī)變頻工作，可根據(jù)原水濁度調(diào)節(jié)刮泥機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。本項(xiàng)目中每座預(yù)沉池均設(shè)污泥泵房1座，泵房內(nèi)設(shè)2臺污泥泵Q=750 m3/h，揚(yáng)程H=10 m，根據(jù)預(yù)沉池進(jìn)水濁度控制排泥時(shí)間及泵運(yùn)行臺數(shù)，確保預(yù)沉池排泥暢通，污泥經(jīng)泵提升后排至污泥調(diào)節(jié)池。水廠按高濁度流程運(yùn)行時(shí)，為了取得更好的去除效果，在預(yù)沉池投加聚丙烯酰胺(PAM)助凝劑，投加量根據(jù)原水的濁度、溫度經(jīng)試驗(yàn)確定。本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)PAM投加量在0.5 mg/L～1.2 mg/L。

3 高濁度水預(yù)沉池運(yùn)行情況分析

1)高濁度水源原水水質(zhì)分析?！?·12”汶川大地震后，岷江上游地區(qū)地表特征和山體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，植被破壞、山體結(jié)構(gòu)松散，山洪、滑坡、塌方等地震次生災(zāi)害頻發(fā)。夏季的強(qiáng)降雨會(huì)造成山體滑坡塌方，泥石流等自然災(zāi)害，造成原水濁度迅速上升，遠(yuǎn)超過一般水廠的處理能力[2]。本工程水廠水源即屬于岷江水系，常年原水平均濁度一般穩(wěn)定在50 NTU左右，每年原水的濁度在1 000 NTU以上有數(shù)十天，在3 000 NTU以上的有數(shù)天，夏季洪水季節(jié)濁度最大可達(dá)到6 000 NTU～7 000 NTU，屬于非界面沉降高濁度水，在沉降過程中分選作用較弱，干擾和約制沉降作用較弱，沒有清晰渾頁面的高濁度水，屬于典型的“多砂高濁度水”[3]。

2)高濁度原水進(jìn)水工況下預(yù)沉池運(yùn)行情況介紹。本工程預(yù)沉池于2013年汛期期間開始投入運(yùn)行，水廠在7月～8月期間出現(xiàn)幾次罕見的高濁度進(jìn)水情況，最大一次進(jìn)水濃度達(dá)到35 000 NTU，持續(xù)時(shí)間為2 h～3 h后下降，預(yù)沉池出水濃度達(dá)到1 000 NTU。高濁水爆發(fā)的整個(gè)過程呈現(xiàn)“鋒面”特征，且峰值保持在10 000 NTU～35 000 NTU 之間時(shí)，原水濁度從250 NTU 到達(dá)峰值只用了不到 1 h，濁度升高速度非常快；而從峰值恢復(fù)到正常濁度則經(jīng)歷了十幾個(gè)小時(shí)。由于本工程中水廠后續(xù)混凝沉淀工藝選用的是高效澄清池，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，最大進(jìn)水濁度可達(dá)到1 200 NTU，并未造成水廠停水，出水水質(zhì)依然滿足要求，水廠正常供水。但由于工藝設(shè)計(jì)時(shí)很少考慮在進(jìn)水濁度達(dá)到10 000 NTU甚至更高時(shí)候的工況，預(yù)沉池負(fù)荷選取較大，面積偏小。且水廠缺乏應(yīng)對突發(fā)性高濁污染的應(yīng)急預(yù)案和成熟經(jīng)驗(yàn)，在高濁度水沖擊下，僅采用增加PAM投藥量的辦法，未連續(xù)排泥，沙峰過后，大量泥沙淤積在預(yù)沉池內(nèi)，最厚處泥砂厚度達(dá)到2 m，造成預(yù)沉池?zé)o法使用，人工清除淤沙達(dá)3周之久。

3)預(yù)沉池應(yīng)對高濁度水的處理能力分析。排泥是決定沉淀池運(yùn)行效果的關(guān)鍵因素。在本工程實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，沉淀池的排泥方式有間歇式和連續(xù)式兩種，由于本工程預(yù)沉池的排泥量由水泵進(jìn)行控制，其最大排泥水量為3 000 m3/h，排泥濃度為3%，預(yù)沉池所能達(dá)到的最大進(jìn)水濁度是10 000 NTU；經(jīng)估算當(dāng)進(jìn)水濁度為20 000 NTU時(shí)，含沙量為10.47 g/L，單池進(jìn)水量需降低為1.27 m3/s，進(jìn)水量為正常運(yùn)行的52%。當(dāng)濁度為35 000 NTU時(shí)，含沙量為17.97 g/L，已經(jīng)接近排泥濃度，生產(chǎn)已經(jīng)很不經(jīng)濟(jì)，最好停產(chǎn)，采取其他措施供水。

4 預(yù)沉池運(yùn)行應(yīng)急管理措施

針對汛期越來越頻繁的高濁度原水，需要重視并采取相應(yīng)的高濁度原水應(yīng)急預(yù)警措施，建立應(yīng)急預(yù)案，避免人員操作不當(dāng)，給水廠帶來損失，提高供水安全性，提出以下幾點(diǎn)措施：1)汛期發(fā)生泥石流污染、山體滑坡的幾率很大，是能預(yù)見的。取水口的工作人員應(yīng)密切注意和記錄天氣預(yù)報(bào)，當(dāng)報(bào)道有連續(xù)暴雨時(shí)，應(yīng)密切關(guān)注上游原水濁度的變化和相關(guān)報(bào)道。實(shí)際通知水廠做好準(zhǔn)備。2)當(dāng)高濁水進(jìn)水期間預(yù)沉池投入使用后，應(yīng)密切監(jiān)控預(yù)沉池進(jìn)、出水水質(zhì)濁度指標(biāo)。當(dāng)進(jìn)水濁度大于3 000 NTU時(shí)，就應(yīng)采取連續(xù)排泥措施，并密切關(guān)注出水濁度，同時(shí)調(diào)節(jié)聚丙烯酰胺的投加量；當(dāng)預(yù)沉池出水濁度大于500時(shí)，應(yīng)及時(shí)與取水口進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，逐步減少水廠進(jìn)水量，從而控制預(yù)沉池進(jìn)水量，保證預(yù)沉池后出水水質(zhì)。特殊條件時(shí)，在滿足后續(xù)構(gòu)筑物的最大進(jìn)水濁度要求前提下，可提高預(yù)沉池的出水濁度。3)研究表明，增加PAM的投量可以有效地提高去除率，但投量增加到一定數(shù)值后，去除率將不再有較明顯的提高。而通過兩種混凝劑的復(fù)配投加可強(qiáng)化吸附架橋和網(wǎng)捕作用[2]，達(dá)到更好的水質(zhì)效果。因此，高濁水期間水廠運(yùn)行中，應(yīng)注意絮凝劑的合理選擇，保證預(yù)沉池的沉淀效果。

5 結(jié)語

1)在水廠總進(jìn)水端設(shè)置預(yù)沉池是應(yīng)對高濁度進(jìn)水的較好解決方案。但水廠工藝設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)水濁度的取值應(yīng)適當(dāng)高一些，保證預(yù)沉池負(fù)荷合理，保證水廠在高濁水期間的運(yùn)行安全。2)輻流式預(yù)沉池與后續(xù)的高效澄清池耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，是應(yīng)對高濁度水的有效工藝。3)在原水濁度大于3 000 NTU時(shí)，預(yù)沉池應(yīng)采取包括增大排泥量、減少進(jìn)水量和投藥量的調(diào)配等運(yùn)行管理措施。

[1] 馬 智.岷江流域高濁度水絮凝沉降特性研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2011.

[2] 趙 榮.常規(guī)處理工藝對突發(fā)性高濁度原水的適應(yīng)性研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué)，2011.

[3] 熊易華.長江上游高濁度水給水工程設(shè)計(jì)運(yùn)行調(diào)研[J].中國給水排水，2010(3)：89-90.

[4] 傅文德.高濁度給水工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994.

Study on construction technology design and operation management of presedimentation tank of high turbidity water plant

Zhang Xiaolei1Chu Kaiyan2Fan Wenyuan3

(1.ChinaMetallurgyJingchengEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Beijing100176,China; 2.QingdaoAcademyofCityPlanning&Design,Qingdao266071,China; 3.BeijingCommunicationOffice,AVLListG.m.b.HAVLLisiteCompany,Beijing100027,China)

Taking the water purifying plant in southwest region as an example, the paper introduces high turbidity water processing design parameters selection and equipment distribution conditions in presedimentation tank, analyzes sudden high turbidity water conditions of presedimentation tank, and puts forward specific operation management measures, with a view to provide some guidance.

presedimentation tank, high turbidity water, management measures, water quality

1009-6825(2015)07-0113-02

2014-12-23

張曉磊(1983- )，女，工程師； 初開艷(1982- )，女，工程師； 范文遠(yuǎn)(1982- )，男，工程師

X703

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