北京第九水廠的沉淀池改造_圖文

1、ACTIFLO®微砂加重絮凝斜管高效沉淀技術(shù)- 北京第九水廠的沉淀池改造張素霞1龔宇喆2徐揚(yáng)1劉永康1解乃菊1吳勤2邢晉武2丁明亮2陳曉華2(1 北京市自來(lái)水集團(tuán)有限責(zé)任公司,北京100031 2 威立雅水系統(tǒng)北京代表處,北京100027摘要針對(duì)北京市第九水廠原水低溫低濁及高藻類(lèi)濃度的水質(zhì)情況和出水要求,綜合考慮實(shí)際工程情況和遠(yuǎn)期水質(zhì)狀況,北京自來(lái)水集團(tuán)決定采用法國(guó)OTV先進(jìn)的ACTIFLO®高效沉淀池工藝對(duì)九廠二期A處理線(xiàn)沉淀池進(jìn)行改造,改造后處理能力由原來(lái)的每天25萬(wàn)噸提高到34萬(wàn)噸,工藝調(diào)試期間的運(yùn)行記錄表明,ACTIFLO®高效沉淀池對(duì)難處理的密云水庫(kù)低濁

2、度,高藻類(lèi)的原水有穩(wěn)定且良好的處理效果。關(guān)鍵詞ACTIFLO®高效沉淀池微砂斜板沉淀ACTIFLO® High Efficiency Lamella Settler with Micro-sand Ballasted Floc Technology Beijing No.9 DWTP Settling Process RefurbishmentABSTRACT Focusing on the raw water characteristics (low turbidity, low temperature and high algae concentration and t

3、reated water quality requirement, and considering the real construction condition and future raw water quality of Beijing No.9 DWTP, Beijing Water Works Group Co., LTD decided to use French advanced ACTIFLO®High Efficiency Lamella Settler as the new settling process. After the refurbishment wor

4、k, the settling capacity is increased from 250,000 m3/d to 340,000 m3/d. The records of commissioning showed that ACTIFLO® High Efficiency Settler has a good performance to treat the raw water with low turbidity and high algae.KEYWORDS ACTIFLO® High Efficiency Settler Actisand Lamella sett

5、ling ACTIFLO®工藝簡(jiǎn)介沉淀技術(shù)是將可沉淀的懸浮物從水中分離出去的工藝。對(duì)每種懸浮物的沉淀都遵循了可計(jì)算懸浮物沉降速度的斯托克斯公式。對(duì)斜板沉淀池來(lái)說(shuō),哈真速度和在沉淀池內(nèi)的停留時(shí)間是計(jì)算沉淀池尺寸最常用的參數(shù)。但是,每類(lèi)斜板沉淀池都有鏡向流速(表面負(fù)荷和哈真流速的比率,因此可以說(shuō)斜板沉淀池的大小是根據(jù)鏡向流速計(jì)算的。通過(guò)投加混凝和絮凝劑可加速懸浮物的自然沉淀。在攪拌器的機(jī)械作用下,通過(guò)投加混凝劑可以打亂水中膠體懸浮物的靜電平衡。同樣在在攪拌器的機(jī)械作用下,通過(guò)投加絮凝劑有利于懸浮物的附著并形成較重的絮體,這樣就更優(yōu)化了沉淀。在眾多的沉淀技術(shù)中,ACTIFLO®沉

6、淀技術(shù)結(jié)合了:重力絮凝將懸浮物附著在微砂上,然后在高分子協(xié)助劑的作用下聚合成易于沉淀的絮凝物。斜板沉淀技術(shù)大大提高了水的循環(huán)速度,因此減少了沉淀池底部的面積。微砂絮凝和斜板(管沉淀均以被法國(guó)OTV公司廣泛運(yùn)用,這兩種技術(shù)原理的相互結(jié)合大大加快了沉淀速度和減少了絮凝時(shí)間。ACTIFLO®技術(shù)已被運(yùn)用了數(shù)十年并被證明其工藝是行之有效和可靠的,包括應(yīng)用在以下這些通常被認(rèn)為難于處理的特殊情況下:河水由于洪水而會(huì)導(dǎo)致突發(fā)的濁度和懸浮物濃度的升高,這種情況會(huì)在傳統(tǒng)的沉淀工藝和污泥層工藝中引發(fā)問(wèn)題;低溫而導(dǎo)致的絮凝困難;原水中有高色度和低濁度而引發(fā)的輕微絮化;藻類(lèi)生長(zhǎng)旺盛的原水。和污泥床工藝不同的

7、是,ACTIFLO®工藝的性能不會(huì)受到溫度的快速改變而受到影響;這點(diǎn)已經(jīng)在加拿大的兩個(gè)并列的全規(guī)模的實(shí)際運(yùn)行設(shè)施(微砂加速沉淀對(duì)比污泥層沉淀中得到證明。與氣浮工藝相比較,ACTIFLO®工藝具有良好的去除藻類(lèi)的能力。在英國(guó)的業(yè)績(jī)中,藻類(lèi)濃度高達(dá)25,000個(gè)/ml,去除率根據(jù)不同原水為85%到95%,。在巴黎的Neuilly sur Marne廠中,藻類(lèi)的去除率在log2.0-log3.5。去除率高是因?yàn)槿缦聝蓚€(gè)原因:與帶有微砂的漿液混合可以機(jī)械破壞(或打斷藻類(lèi)細(xì)胞;微砂的加速沉淀可以使本可能漂浮的藻類(lèi)(如一些青綠藻類(lèi)沉淀下來(lái)。因?yàn)槲⑸暗膽腋∽饔?ACTIFLO®

8、工藝可以產(chǎn)生穩(wěn)定的沉淀效果甚至在進(jìn)水的水質(zhì)變化非常劇烈的情況下亦可。例如:Marne河的濁度在洪水時(shí)可高達(dá)400NTU,經(jīng)過(guò)該工藝沉淀后(Neuilly-sur-Marne的水的濁度小于1NTU;在馬來(lái)西亞的Selangor,當(dāng)進(jìn)水中的濁度在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)從500NTU變化到1,500NTU時(shí),其沉淀后出水的濁度保持在2-3NTU。在相近的情況下,污泥層工藝可能需要數(shù)小時(shí)去產(chǎn)生反應(yīng),因?yàn)槲勰鄬庸に嚨哪坌阅苄枰欢ǖ臅r(shí)間恢復(fù)。采用ACTIFLO®工藝,只需要十分鐘就可以完成絮凝,只需要少于20分鐘的沉淀就可以獲得良好的處理水水質(zhì)。微砂加速沉淀工藝運(yùn)行非常靈活,該工藝的開(kāi)啟和關(guān)閉相對(duì)簡(jiǎn)單,

9、可以應(yīng)付處理流量有很大變化的情況。對(duì)于處理水質(zhì),則可以通過(guò)調(diào)節(jié)微砂的回流率來(lái)迎合原水水質(zhì)的突變(如濁度峰值的產(chǎn)生。調(diào)節(jié)微砂的回流率可以通過(guò)調(diào)節(jié)回流泵工作的臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。北京第九水廠改造工程二期A系列北京第九水廠日處理能力為1,500,000 m3,是北京市最為重要的飲用水水廠之一。第九水廠的水源來(lái)自北京市密云水庫(kù)?？紤]到北京市水源緊缺的問(wèn)題,第九水廠亦可定期引入河北水源,遠(yuǎn)期將處理南水北調(diào)水源,。下表匯總了密云水庫(kù)6年的重要水質(zhì)參數(shù)表1:密云水庫(kù)水質(zhì) 由上表可以得出結(jié)論:密云水庫(kù)的原水特性是低溫低濁,且藻類(lèi)較多,屬于處理難度較大的原水。第九水廠二期A系列原有的側(cè)向流斜板沉淀池的處理效果并不十分理

10、想,對(duì)于濁度的去除率僅在20%到40%左右,個(gè)別情況下甚至?xí)霈F(xiàn)原水通過(guò)沉淀池后濁度反而增加的現(xiàn)象。因此,為滿(mǎn)足沉淀池出水的要求,第九水廠迫切需要對(duì)原有沉淀池加以改造。另外,由于第九水廠采用預(yù)處理構(gòu)筑物與后續(xù)濾池合建的方式,因此新的沉淀池可使用空間受到限制,大大增加了改造的困難程度,并且新的工藝必須顧及所有的上游及下游的現(xiàn)有構(gòu)筑物(例如:進(jìn)水分配井和煤濾池。本次第九水廠的改造工程針對(duì)的是二期A系列的反應(yīng)沉淀工序,綜合考慮密云水庫(kù)的原水水質(zhì),ACTIFLO®沉淀池能夠最大限度的滿(mǎn)足所有的實(shí)際工程情況,例如可使用空間有限,目前到未來(lái)的水質(zhì)變化,嚴(yán)格的出水水質(zhì)要求,藻類(lèi)的去除等,使用ACT

11、IFLO®工藝不需要對(duì)現(xiàn)有構(gòu)筑物進(jìn)行大規(guī)模的變動(dòng)和改造,并留有適當(dāng)?shù)耐跐摪l(fā)展的可能。改建完成之后,第九水廠二期A系列的處理能力會(huì)從現(xiàn)有的250,000 m3/d 增至340,000 m3/d ,處理能力增加36%。并保證處理后水質(zhì)滿(mǎn)足下表的規(guī)定:表2:ACTIFLO®出水保證值 第九水廠的改造工程采用4組ACTIFLO®沉淀池,其原理圖如下: 圖1:ACTIFLO®沉淀池原理圖每組ACTIFLO®均由下列部分組成:混凝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)過(guò)程非常短,鋁鹽和氯化鐵投加到混凝池中并因?yàn)閿嚢璧哪芰繌亩梢员ＷC一個(gè)快速和完全的擴(kuò)散作用?；旌铣氐娜莘e可以保證在最

12、大流量時(shí)的停留時(shí)間為3分鐘。投加池粒徑大約為80-100µm的微砂投加到投加池中,微砂持續(xù)更新已達(dá)到:增加凝聚的幾率,保證合適的片狀體以增加它們的增長(zhǎng)速率和重量。另外,對(duì)于通常由于低溫水或泥漿水而導(dǎo)致的絮凝困難,微砂可以顯著的增大反應(yīng)范圍而得到良好的處理效果。在投加池中,水的攪拌是迅速和猛烈的。投加池的尺寸可以保證在最大流量時(shí)停留時(shí)間為3分鐘。熟化絮凝池 熟化階段的作用是為了形成大的絮凝體。絮凝是一個(gè)物理機(jī)械過(guò)程,該過(guò)程由于分子間的作用力和物理攪拌作用而增強(qiáng)絮凝體的生長(zhǎng)。食品等級(jí)陰離子高分子電解質(zhì)的投加可以通過(guò)吸附,電性中和和顆粒之間的架橋作用來(lái)促進(jìn)絮凝體生成。得益于微砂的加速絮凝,

13、在相同的沉淀性能下,其速度梯度相當(dāng)于10倍的傳統(tǒng)的絮凝工藝。高的絮凝動(dòng)力效用導(dǎo)致在攪拌時(shí)間有限和絮凝體積的有限的情況下顆粒間碰撞機(jī)率的增加。柔和的攪動(dòng)水體防止打斷絮體。在該階段中盡管其攪動(dòng)強(qiáng)度小于先前的混凝階段,但也足夠能保持絮體的懸浮。圖2:熟化池中的絮體熟化池的尺寸能滿(mǎn)足在最大流量時(shí)其停留時(shí)間為8分鐘。沉淀效果的提高是基于:微砂加速沉淀;斜板的逆向流系統(tǒng)。每隔沉淀池都安裝有塑料(食品等級(jí)蜂窩狀的斜管模塊。 部向上方流動(dòng)至渠道。顆粒和絮體沉淀在斜板的片板上并由于重力的作用滑下。由于大的鏡向速率和斜板的60度傾斜可以形成一個(gè)連續(xù)自刮的過(guò)程。所以在斜板上沒(méi)有絮體的積累。由于很好的水力條件,經(jīng)驗(yàn)成

14、熟的斜管尺寸及材質(zhì)的選擇,由熟化池產(chǎn)生的礬花質(zhì)密易沉淀,由于沉淀池內(nèi)污泥收集區(qū)的獨(dú)特設(shè)計(jì),圖3:斜板模塊大部分污泥在未進(jìn)入斜管區(qū)時(shí)已沉淀下來(lái),污泥不會(huì)大量的累積以至堆積在斜管內(nèi),會(huì)自滑至沉淀池的底部,所以ACTIFLO®沉淀池的斜管不需要如普通斜管沉淀池那樣經(jīng)常的停產(chǎn)沖洗。沉淀后的上清夜經(jīng)由分布在斜板沉淀池頂部的集水槽收集后,進(jìn)入后續(xù)濾池進(jìn)行進(jìn)一步處理。北京第九水廠的沉淀區(qū)表面負(fù)荷為42.5 m3/m2/h微砂和污泥的排除以及泥沙分離微砂加速沉淀的污泥沉淀在斜板沉淀池的底部。一個(gè)旋轉(zhuǎn)的帶有刮板把沉淀的微砂和污泥混合物刮向中心坑中。污泥循環(huán)泵一天24小時(shí)連續(xù)抽取集中在中心坑中的污泥以防

15、止堵塞。排除的流量的多少依賴(lài)于進(jìn)水水質(zhì)的情況。循環(huán)泵把微砂和污泥輸送到水力旋流分離器中。在離心力的作用下,微砂和污泥進(jìn)行分離:微砂從下層流中得到收集,污泥從上層流中溢出然后通過(guò)重力流流向污泥濃縮池。水力旋流分離器分離出來(lái)的微砂直接投加到投加池中繼續(xù)參與反應(yīng)。微砂的粒度系數(shù)和水力旋流分離器的選擇性能保證了微砂的分離和循環(huán)。通過(guò)水力旋流分離器的溢流損失的微砂不超過(guò)3g/m3處理水,這個(gè)損失可以每周進(jìn)行投排除的污泥中含有很少量的微砂,按照我們的經(jīng)驗(yàn),污泥中含有的微砂不會(huì)對(duì)污泥的性質(zhì)和處理產(chǎn)生特別的影響,其污泥可以按照通常的給水廠中產(chǎn)生的污泥來(lái)進(jìn)行處理而不需要特殊的要求。 圖5:水力旋流分離器圖6:澄

16、清水收集槽ACTIFLO®調(diào)試運(yùn)行結(jié)果分析為了突出ACTIFLO®工藝善于處理低濁水的特性,對(duì)于調(diào)試運(yùn)行結(jié)果的分析將重點(diǎn)針對(duì)密云水庫(kù)原水和ACTIFLO®沉淀池出水的濁度值進(jìn)行比較。第九水廠二期原水濁度與ACTIFLO®沉淀池出水濁度通過(guò)分別設(shè)置在處理線(xiàn)進(jìn)水井和ACTIFLO®沉淀池出水渠的三臺(tái)濁度儀進(jìn)行測(cè)定,濁度儀每秒鐘取一次讀數(shù),每小時(shí)由人工記錄一次進(jìn)出水的濁度。第九水廠8月11日調(diào)試運(yùn)行結(jié)果如圖7,8所示,當(dāng)日調(diào)試水量為250,000 m3/d,混凝劑PAC的平均投加率為10.5 mg/l,高分子絮凝劑的平均投加率為0.13 mg/l。圖

17、7比較了8月11日當(dāng)天的進(jìn)出水濁度值,圖8則進(jìn)一步顯示了ACTIFLO®沉淀池的濁度去除率。如圖所示,8月11日當(dāng)天第九水廠的進(jìn)水濁度大致分布在1.6 NUT到2.2 NTU的區(qū)間內(nèi),經(jīng)過(guò)ACTIFLO®沉淀池預(yù)處理后,出水的濁度小于0.8 NTU,且出水水質(zhì)較為平穩(wěn)。一天內(nèi)大部分時(shí)間內(nèi),對(duì)濁度的去除率高于50%, 圖7:8月11日進(jìn)出水濁度值 圖8:8月11日ACTIFLO沉淀池濁度去除率圖9和圖10顯示了整個(gè)調(diào)試運(yùn)行期間內(nèi),ACTIFLO®沉淀池對(duì)于濁度的去除效果的日平均值。值得注意的是,盡管調(diào)試期間處理水量和藥劑投加量是變化的且不規(guī)律的,ACTIFLO

18、74;沉淀池對(duì)于濁度的去除效果卻相對(duì)穩(wěn)定,濁度的去除率主要分布在50%到70%的區(qū)間內(nèi),出水濁度主要分布在0.5 NTU左右,滿(mǎn)足對(duì)于沉淀池出水濁度的要求。 圖9:調(diào)試期間ACTIFLO沉淀池進(jìn)出水濁度圖 10：調(diào)試期間 ACTIFLO 沉淀池濁度去除率 對(duì)于原水與處理后水中藻類(lèi)的檢驗(yàn)，采用傳統(tǒng)的視野法，所得部分?jǐn)?shù)據(jù)如表 3 所示 表 3：藻類(lèi)檢測(cè)結(jié)果 項(xiàng)目 進(jìn)水藻類(lèi) 萬(wàn)個(gè)/升 處理后水藻類(lèi) 萬(wàn)個(gè)/升 去除率 % 1 25.8 2.9 88.8 2 27.0 2.9 89.3 3 23.0 3.0 87.0 由于今年密云水庫(kù)入庫(kù)量大， 因此第九水廠原水中的藻類(lèi)濃度相對(duì)較低，從而 增加了處理的難度，應(yīng)外，ACTIFLO沉