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    模塊化濾池在自來水廠凈水工藝中的應(yīng)用

    2020-08-06 09:14:03李積偉
    關(guān)鍵詞:自來水廠

    李積偉

    摘要:在自來水廠凈水處理工程中,尤其是采用地表水時(shí),過濾是一個(gè)不可缺少的過程。過濾不但可以降低水的濁度,而且可以部分去除水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等。近幾年隨著一體式模塊化水處理裝置的推廣,模塊化濾池在凈水工藝中也得到應(yīng)用。本文從模塊化濾池特點(diǎn)、應(yīng)用設(shè)計(jì)等方面詳細(xì)介紹了模塊化濾池在凈水工藝中的應(yīng)用實(shí)例。

    關(guān)鍵詞:過濾;模塊化濾池;自來水廠;實(shí)際工程;設(shè)計(jì)使用

    1 前言

    在自來水廠地表水凈水處理工程中,過濾工藝是一個(gè)不可缺少的過程。過濾一般是使用活性炭或石英砂等濾料截留水中各種懸浮物,從而使水變清的一個(gè)工藝過程,濾池一般設(shè)置在沉淀池之后。過濾的目的是為了進(jìn)一步降低水的濁度,并同步部分去除水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等。濾池有多種形式,按照控制方式分為普通快濾池、虹吸濾池、V型濾池等。按照池體結(jié)構(gòu)形式分為常規(guī)鋼筋砼池體濾池和模塊化鋼結(jié)構(gòu)濾池。近年來隨著模塊化水處理裝置的推廣,模塊化濾池在自來水廠凈水工藝中也開始得到應(yīng)用。

    2 模塊化濾池的優(yōu)點(diǎn)

    模塊化濾池是以鋼板代替常規(guī)鋼筋砼池體,通過預(yù)制池體基礎(chǔ)、工廠加工制作、現(xiàn)場組裝焊接池體、池體內(nèi)外防腐處理、外部配套安裝等,最終形成為一座完整的濾池。模塊化濾池在工程中具有以下優(yōu)點(diǎn):

    2.1 工藝選擇多樣性,可選擇任何形式濾池樣式;

    可根據(jù)原水水質(zhì)特點(diǎn)選擇不同的形式,在沖洗方式的不同上可選擇單獨(dú)水反沖洗或氣、水聯(lián)合反沖洗;在控制方式上可選擇各種不同樣式濾池;在濾料選擇上可選擇石英砂濾料、無煙煤濾料或活性炭濾料。因此具有靈活、多樣性的優(yōu)點(diǎn)。

    2.2 設(shè)備緊湊布置、占地面積更省;

    由于模塊化濾池采用了鋼板代替了傳統(tǒng)鋼筋砼池體,節(jié)約土地,使得設(shè)備布置更為緊湊,各墻體寬度也大幅度減小,整體縮小了濾池的占地面積。以利津水廠5萬m?/d設(shè)計(jì)規(guī)模的濾池為例,占地面積分別是524㎡和814㎡,模塊化池體占地面積減小約35.6%。

    2.3 施工簡單,施工周期短;

    模塊化組裝濾池,一般是在加工廠下料、運(yùn)輸至現(xiàn)場拼裝,且在加工期間,可在施工現(xiàn)場同時(shí)澆筑鋼筋砼基礎(chǔ),不耽誤工期。模塊化濾池自加工生產(chǎn)至試運(yùn)行,整個(gè)施工周期一般不超過三個(gè)月;但常規(guī)鋼筋砼濾池施工周期一般至少需要約六個(gè)月時(shí)間;因此采用模塊化濾池可大大的縮短施工周期。

    3 模塊化濾池安裝、運(yùn)行及操作

    模塊化濾池安裝時(shí)基礎(chǔ)必須平整且穩(wěn)固,一般采用鋼筋砼基礎(chǔ),地基承載力需滿足≥8T/m2。

    模塊化濾池安裝完成試運(yùn)行時(shí),要適當(dāng)減少進(jìn)水量;提高混凝劑的投加量,以加速形成懸浮物顆粒,待出水水質(zhì)穩(wěn)定后,逐漸調(diào)整進(jìn)水流量和混凝劑投量。

    為防止氣候影響設(shè)備,模塊化濾池裝置宜放置于室內(nèi)或置于加蓋的工作棚內(nèi)。

    模塊化濾池裝置主體內(nèi)外表面油漆要保持清潔衛(wèi)生,每兩年定期進(jìn)行檢查與維護(hù),每10年重新防腐處理以確保凈水裝置的使用壽命。

    4 工程應(yīng)用實(shí)例

    下面以利津水廠5萬m?/d濾池為例,該項(xiàng)目采用直接接觸過濾V型濾池工藝,采用氣水聯(lián)合反沖洗系統(tǒng),并利用現(xiàn)有反沖洗設(shè)備間。

    4.1 原水水質(zhì)情況分析

    利津水庫水源為黃河水,建設(shè)初期水源水質(zhì)較好,總體上屬于Ⅱ類水體。近幾年原水水質(zhì)有所下降,但大多數(shù)常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的均值仍能達(dá)到II~I(xiàn)II類國家地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

    4.1.1 原水濁度;相對較低,平均濁度為13.1NTU左右,最大值33NTU,最小值1.9NTU,尤其是冬季,原水整體呈現(xiàn)低溫低濁狀態(tài)。

    4.1.2 藻類:是水環(huán)境中一種重要的污染物,會(huì)干擾混凝沉淀,并能引起濾池的堵塞,造成濾池反沖洗周期縮短、出廠水濁度升高,甚至導(dǎo)致自來水存在異味等問題。近年來水庫有大量藻類繁殖的現(xiàn)象,而一般藻類在100萬/L以上時(shí),即會(huì)對水處理帶來不利的影響。藻類指標(biāo)雖未列入GB5749-2006,但高達(dá)幾千萬的藻類說明水庫原水富營養(yǎng)化問題較嚴(yán)重。

    利津水庫水的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為水體輕微污染和冬季低溫低濁、夏季藻類繁殖的特點(diǎn)。

    4.2 水質(zhì)目標(biāo)

    利華益集團(tuán)工業(yè)用水對水質(zhì)要求相對較低,只需滿足出水濁度<3NTU,且明確要求不需加氯消毒。

    4.3 工藝路線確定

    根據(jù)水廠出水水質(zhì)要求,采用接觸過濾工藝。接觸過濾工藝是在水中直接投加混凝劑經(jīng)混凝后不經(jīng)沉淀池,直接進(jìn)入到濾池進(jìn)行過濾,從而去除水中懸浮物。該方法一般允許進(jìn)水濁度小于50NTU。

    模塊化濾池采用凝聚過濾法,絮凝藥劑投加到濾池前20~30m處設(shè)置的管道混合器中,經(jīng)管道充分混合后進(jìn)入濾池直接過濾。今后如水質(zhì)變化,濾池不能滿足要求,可在濾池前增加一座絮凝沉淀池(氣浮池),與濾池對接。具體工藝路線如下:

    水庫→原水提升泵站→模塊化鋼結(jié)構(gòu)V型濾池→清水池→外輸

    4.4 濾池設(shè)計(jì)

    模塊化濾池需充分考慮與現(xiàn)有濾池的兼容性,兩套濾池系統(tǒng)共用反沖洗設(shè)備間。

    設(shè)計(jì)參數(shù):

    規(guī)模5萬m?/d,恒水位減速過濾;

    布置形式:V型濾池,雙排布置,中間管廊帶;

    外形尺寸:長×寬×高=25.2m×6.3m×4m,共2組;

    箱體材質(zhì):Q235B,外圍箱體及底板鋼板厚度≮10mm;

    濾池內(nèi)外倉均采用聚氨酯聚乙烯互穿網(wǎng)絡(luò)(俗稱IPN8710)涂料防腐處理,兩道底漆兩道面漆,防腐厚度不低于200μm;

    濾池共分8格,單格尺寸為6.3m×6.3m(過濾面積35.3m2),濾速7.4m/h,強(qiáng)制濾速8.6m/h。濾料采用石英砂濾料,粒徑0.9~1.2mm,d10=0.95mm,K80<1.4,厚度1.4m;承托層粒徑2.0~4.0mm,厚度100mm;

    配水系統(tǒng)采用高精度ABS材質(zhì)長柄濾頭配水布?xì)?,濾縫寬度0.35mm,有效面積3.5cm2/個(gè),每平米數(shù)量不低于56個(gè);

    濾板采用鋼板,濾板厚度為12mm,滿足最不利工況下重力荷載和反沖時(shí)浮力荷載要求,滿足水密封和氣密封要求;

    沖洗方式及沖洗強(qiáng)度如下:

    單氣沖洗:氣沖q=15L/s·m2,沖洗時(shí)間:t=2min。

    氣水聯(lián)合沖洗:氣沖q=15L/s·m2,水沖q=3L/s·m2,沖洗時(shí)間:t=3min。

    單水沖洗:水沖q=6L/s·m2,沖洗時(shí)間:t=6min

    表面掃洗:水沖q=2.16L/s·m2,全程。

    4.5 基礎(chǔ)及維護(hù)房設(shè)計(jì)

    項(xiàng)目區(qū)地基承載力不高且土質(zhì)均勻性較差,為減小因基礎(chǔ)不均勻沉降對設(shè)備正常運(yùn)行的影響,采用整體式現(xiàn)澆鋼筋砼筏板基礎(chǔ),且基礎(chǔ)埋深低于凍土層。

    模塊化濾池箱體頂部有電氣控制柜、自控控制柜等各種操作柜,現(xiàn)狀為室外布置無維護(hù)措施,存在安全隱患,同時(shí)考慮到雨水等對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕影響,在后續(xù)工程中會(huì)增加輕鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)房,確保設(shè)備使用年限。

    4.6 濾池運(yùn)行

    利津水廠模塊化濾池自2015年7月投產(chǎn)至今運(yùn)行穩(wěn)定,自動(dòng)化程度高,出水水質(zhì)較好,一般情況下出水濁度穩(wěn)定在2~3NTU以下,冬季原水水質(zhì)好時(shí)濁度可維持在1NTU以下。由于工藝是直接接觸過濾工藝,出水滿足設(shè)計(jì)要求。

    5 結(jié)語

    通過在利津水廠凈水工藝系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用,模塊化濾池在出水水質(zhì)上完全滿足自來水廠凈水工藝要求,與常規(guī)的鋼筋砼池體相比較具有較大的優(yōu)勢和特點(diǎn),可作為自來水廠凈水工藝系統(tǒng)選擇推廣使用。

    參考文獻(xiàn):

    [1]嚴(yán)煦世、范瑾初,《給水工程(第四版)》1999年12月

    [2]洪覺民、蔣繼申、胡修國、陳柳,《現(xiàn)代化凈水廠技術(shù)手冊》2013年1月

    [3]《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50013—2006

    [4]《給水排水設(shè)計(jì)手冊(第二版)》2004年4月

    [5]徐金波、燕峒勝等,《勝利油田供水公司志》(2003—2012)2013年8月

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