Actiflo澄清池運(yùn)行成本太高？來看看如何優(yōu)化

———Actiflo澄清池運(yùn)行成本太高？來看看如何優(yōu)化為了更好地了解Actiflo澄清池的運(yùn)行經(jīng)營，以提高運(yùn)營績效為導(dǎo)向，科學(xué)管理為手段，實行試驗室試驗與現(xiàn)場運(yùn)行測試相結(jié)合的方法，探究Actiflo核心工藝原理，對于深化工藝運(yùn)行的方案、優(yōu)化工藝運(yùn)行的參數(shù)、提高工藝運(yùn)行的能效有重要關(guān)心。

臨江水廠位于上海市浦東新區(qū)與閔行區(qū)的浦東交界處，一期設(shè)計供水力量為40萬m3/d，二期設(shè)計供水力量為20萬m3/d，原水自青草沙水源地通過原水管道輸送到臨江泵站調(diào)整池，再輸送至臨江水廠，主要服務(wù)區(qū)域為浦東西南地區(qū)、張江高科技園區(qū)以及浦東國際機(jī)場等。

工藝原理

臨江水廠共建有3組Actiflo澄清池，總占地面積為1600㎡，每組Actiflo澄清池包括混凝池、投加池、絮凝熟化池以及斜管沉淀池，單組設(shè)計處理力量為2900m3/h，是一種通過使用微砂關(guān)心絮團(tuán)形成的緊湊工藝，具有占地面積小、沉淀效率高的特點。

Actiflo澄清池的關(guān)鍵設(shè)備是微砂和污泥的循環(huán)系統(tǒng)，也就是水力旋流器和污泥循環(huán)泵。這兩個設(shè)備一方面直接影響微砂和污泥的循環(huán)狀態(tài)，從而影響出水水質(zhì)；另一方面，二者的狀態(tài)與Actiflo的運(yùn)行成本親密相關(guān)——污泥循環(huán)泵的運(yùn)行是該工藝能耗的主要來源之一，水力旋流器的分別效果直接影響該工藝的水損狀況。因此，對關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)維不僅僅是保證出水水質(zhì)的前提，也是工藝成本優(yōu)化的基礎(chǔ)。

優(yōu)化測試內(nèi)容

開展工藝優(yōu)化討論前，先確定Actiflo加砂工藝在滿意水質(zhì)要求狀況下的最大處理水量及其運(yùn)行條件，確定Actiflo今后的運(yùn)行模式(補(bǔ)砂或不補(bǔ)砂，污泥回流或不回流)，以及相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)維更新方案。試驗時間自2022年7月至2022年6月，試驗期間選取5#Actiflo恢復(fù)補(bǔ)砂(2022年4月—2022年1月，間續(xù)投加197.5t微砂)，6#、7#保持不補(bǔ)砂，進(jìn)行比對試驗。

燒杯試驗

Actiflo加砂工藝是集合化學(xué)混凝沉淀、微砂加重絮凝、斜管沉淀等技術(shù)的組合工藝。試驗旨在充分理解加砂工藝原理，并直觀驗證加砂作用。

試驗結(jié)果顯示：

(1)驗證了微砂助凝的理論，加砂最大的優(yōu)勢在于其沉降速度快，1min可基本完成沉降，加砂礬花更為細(xì)小而密實，且沉降時間更長；

(2)加砂工藝本身對于PAC濃度不敏感，轉(zhuǎn)速對其影響較大，微砂需要肯定轉(zhuǎn)速來維持懸浮狀態(tài)，即存在轉(zhuǎn)速最低值，當(dāng)?shù)陀诖酥禃r，出水效果明顯下降；

(3)原水條件對于混凝沉降效果影響較大，相同原水在不同季節(jié)也存在差異，冬季原水條件較差時(低溫低濁原水)，微砂的作用更加凸顯；

(4)現(xiàn)有水質(zhì)條件下，微砂濃度對試驗效果影響不大(不同微砂濃度下，混凝絮凝效果相仿，沉降速度沒有明顯變化，沉后水渾濁度相近)，低微砂濃度即可實現(xiàn)助凝效果。

測試期間，單池處理水量最高達(dá)到4000m3/h，其他時間段單池運(yùn)行水量基本穩(wěn)定在2600～3000m3/h，達(dá)到設(shè)計負(fù)荷。在此期間，在持續(xù)補(bǔ)砂狀態(tài)下，5#Actiflo的微砂濃度基本在1.5g/L左右，沉后出水渾濁度基本掌握在2NTU以下，不補(bǔ)砂的6#和7#Actiflo的微砂濃度低于5#Actiflo，在0.5g/L左右，出水水質(zhì)與5#相近。

通過高水力負(fù)荷試驗可知，在青草沙原水水質(zhì)條件、低微砂濃度狀況下，臨江水廠Actiflo可達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，出水水質(zhì)符合要求，這為將來在有水量需求的狀況下進(jìn)行水量提升供應(yīng)了依據(jù)。

運(yùn)行優(yōu)化的效果和意義

明確最大水力負(fù)荷

通過對臨江水廠Actiflo澄清池工藝進(jìn)行系統(tǒng)性的優(yōu)化測試，把握了該工藝的最高運(yùn)行負(fù)荷水平，為將來的水量提升供應(yīng)依據(jù)。同時，促進(jìn)了水廠對Actiflo澄清池工藝的日常運(yùn)行管理，包括燒杯試驗的進(jìn)行、現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)的積累與分析。首先，通過定期燒杯試驗，可以準(zhǔn)時反映出原水的變化狀況，給出工藝調(diào)整的方向。同時，可以通過對燒杯試驗參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，使其不斷完善。其次，對于日常運(yùn)行數(shù)據(jù)的關(guān)注和積累也是管理水平提高的一個重要體現(xiàn)。在目前確定實行低微砂濃度運(yùn)行的模式下，仍舊需要定期檢測微砂濃度、水力旋流器下噴口尺寸等，并結(jié)合加藥數(shù)據(jù)、出水?dāng)?shù)據(jù)對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行綜合評估，并做出預(yù)判。

確定低微砂濃度運(yùn)行方式

通過長達(dá)兩年的測試優(yōu)化，燒杯試驗的結(jié)果驗證了微砂在低濃度的水平下可以實現(xiàn)明顯的助凝作用。由于水力旋流器的連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)在外界極少補(bǔ)砂的條件下可維持較低的微砂濃度。水力旋流器下噴口的回流量適當(dāng)增加，排泥量適當(dāng)降低不會影響出水水質(zhì)，同時，可以降低工藝水損。

制定關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)維更新策略

通過此次對Actiflo關(guān)鍵設(shè)備循環(huán)泵和水力旋流器的系統(tǒng)性評估，轉(zhuǎn)變原來對水力旋流器和循環(huán)泵性能的熟悉不足，制定更科學(xué)合理的維護(hù)更新策略。即定期通過便攜外夾式超聲波流量計測定循環(huán)泵流量、頻率，采納創(chuàng)新方法定期檢測水力旋流器下噴口流量和尺寸，進(jìn)而提前推斷整個循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實行預(yù)防性維護(hù)措施，準(zhǔn)時更新關(guān)鍵配件，延長設(shè)備使用周期。

優(yōu)化運(yùn)行成本

Actiflo澄清池的運(yùn)行成本較一般傳統(tǒng)工藝高，其成本包括連續(xù)運(yùn)行的污泥循環(huán)帶來的電耗、連續(xù)排泥帶來的水損和補(bǔ)砂帶來的購砂成本。本次優(yōu)化結(jié)果顯示，購砂成本和水損能夠得到進(jìn)一步優(yōu)化。在現(xiàn)有水質(zhì)條件下，維持Actiflo低微砂濃度的運(yùn)行方式，可極大的削減補(bǔ)砂量，大大削減了微砂的選購成本(約45萬元/年)，同時，降低了微砂對設(shè)備磨損帶來的相關(guān)運(yùn)行成本(如水力旋流器內(nèi)襯的更換修理成本，按每2個月更換1次，每個單價1萬元計算，12個水力旋流器共計12萬元，在低微砂濃度運(yùn)行的狀況下可降低內(nèi)襯更換頻率，約1年更換1次，共計可節(jié)省60萬元/年)。

提升運(yùn)行管理人員專業(yè)力量

Actiflo澄清池雖然在臨江水廠運(yùn)行超過十年，但由于長期處于不補(bǔ)砂狀態(tài)，新進(jìn)技術(shù)人員和現(xiàn)場運(yùn)行人員對于加砂工藝本身的理解相對有限。測試結(jié)果促進(jìn)全體技術(shù)人員與運(yùn)行人員加深對工藝本身的設(shè)計與原理的理解，更利于日常的水廠生產(chǎn)運(yùn)行，并形成指導(dǎo)手冊，關(guān)心日后運(yùn)行中更好地應(yīng)對各種工況條件的變化。

為了更好地了解Actiflo澄清池的運(yùn)行經(jīng)營，以提高運(yùn)營績效為導(dǎo)向，科學(xué)管理為手段，實行試驗室試驗與現(xiàn)場運(yùn)行測試相結(jié)合的方法，探究Actiflo核心工藝原理，對于深化工藝運(yùn)行的方案、優(yōu)化工藝運(yùn)行的參數(shù)、提高工藝運(yùn)行的能效有重要關(guān)心。

臨江水廠位于上海市浦東新區(qū)與閔行區(qū)的浦東交界處，一期設(shè)計供水力量為40萬m3/d，二期設(shè)計供水力量為20萬m3/d，原水自青草沙水源地通過原水管道輸送到臨江泵站調(diào)整池，再輸送至臨江水廠，主要服務(wù)區(qū)域為浦東西南地區(qū)、張江高科技園區(qū)以及浦東國際機(jī)場等。

工藝原理

臨江水廠共建有3組Actiflo澄清池，總占地面積為1600㎡，每組Actiflo澄清池包括混凝池、投加池、絮凝熟化池以及斜管沉淀池，單組設(shè)計處理力量為2900m3/h，是一種通過使用微砂關(guān)心絮團(tuán)形成的緊湊工藝，具有占地面積小、沉淀效率高的特點。

Actiflo澄清池的關(guān)鍵設(shè)備是微砂和污泥的循環(huán)系統(tǒng)，也就是水力旋流器和污泥循環(huán)泵。這兩個設(shè)備一方面直接影響微砂和污泥的循環(huán)狀態(tài)，從而影響出水水質(zhì)；另一方面，二者的狀態(tài)與Actiflo的運(yùn)行成本親密相關(guān)——污泥循環(huán)泵的運(yùn)行是該工藝能耗的主要來源之一，水力旋流器的分別效果直接影響該工藝的水損狀況。因此，對關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)維不僅僅是保證出水水質(zhì)的前提，也是工藝成本優(yōu)化的基礎(chǔ)。

優(yōu)化測試內(nèi)容

開展工藝優(yōu)化討論前，先確定Actiflo加砂工藝在滿意水質(zhì)要求狀況下的最大處理水量及其運(yùn)行條件，確定Actiflo今后的運(yùn)行模式(補(bǔ)砂或不補(bǔ)砂，污泥回流或不回流)，以及相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)維更新方案。試驗時間自2022年7月至2022年6月，試驗期間選取5#Actiflo恢復(fù)補(bǔ)砂(2022年4月—2022年1月，間續(xù)投加197.5t微砂)，6#、7#保持不補(bǔ)砂，進(jìn)行比對試驗。

燒杯試驗

Actiflo加砂工藝是集合化學(xué)混凝沉淀、微砂加重絮凝、斜管沉淀等技術(shù)的組合工藝。試驗旨在充分理解加砂工藝原理，并直觀驗證加砂作用。

試驗結(jié)果顯示：

(1)驗證了微砂助凝的理論，加砂最大的優(yōu)勢在于其沉降速度快，1min可基本完成沉降，加砂礬花更為細(xì)小而密實，且沉降時間更長；

(2)加砂工藝本身對于PAC濃度不敏感，轉(zhuǎn)速對其影響較大，微砂需要肯定轉(zhuǎn)速來維持懸浮狀態(tài)，即存在轉(zhuǎn)速最低值，當(dāng)?shù)陀诖酥禃r，出水效果明顯下降；

(3)原水條件對于混凝沉降效果影響較大，相同原水在不同季節(jié)也存在差異，冬季原水條件較差時(低溫低濁原水)，微砂的作用更加凸顯；

(4)現(xiàn)有水質(zhì)條件下，微砂濃度對試驗效果影響不大(不同微砂濃度下，混凝絮凝效果相仿，沉降速度沒有明顯變化，沉后水渾濁度相近)，低微砂濃度即可實現(xiàn)助凝效果。

測試期間，單池處理水量最高達(dá)到4000m3/h，其他時間段單池運(yùn)行水量基本穩(wěn)定在2600～3000m3/h，達(dá)到設(shè)計負(fù)荷。在此期間，在持續(xù)補(bǔ)砂狀態(tài)下，5#Actiflo的微砂濃度基本在1.5g/L左右，沉后出水渾濁度基本掌握在2NTU以下，不補(bǔ)砂的6#和7#Actiflo的微砂濃度低于5#Actiflo，在0.5g/L左右，出水水質(zhì)與5#相近。

通過高水力負(fù)荷試驗可知，在青草沙原水水質(zhì)條件、低微砂濃度狀況下，臨江水廠Actiflo可達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，出水水質(zhì)符合要求，這為將來在有水量需求的狀況下進(jìn)行水量提升供應(yīng)了依據(jù)。

運(yùn)行優(yōu)化的效果和意義

明確最大水力負(fù)荷

通過對臨江水廠Actiflo澄清池工藝進(jìn)行系統(tǒng)性的優(yōu)化測試，把握了該工藝的最高運(yùn)行負(fù)荷水平，為將來的水量提升供應(yīng)依據(jù)。同時，促進(jìn)了水廠對Actiflo澄清池工藝的日常運(yùn)行管理，包括燒杯試驗的進(jìn)行、現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)的積累與分析。首先，通過定期燒杯試驗，可以準(zhǔn)時反映出原水的變化狀況，給出工藝調(diào)整的方向。同時，可以通過對燒杯試驗參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，使其不斷完善。其次，對于日常運(yùn)行數(shù)據(jù)的關(guān)注和積累也是管理水平提高的一個重要體現(xiàn)。在目前確定實行低微砂濃度運(yùn)行的模式下，仍舊需要定期檢測微砂濃度、水力旋流器下噴口尺寸等，并結(jié)合加藥數(shù)據(jù)、出水?dāng)?shù)據(jù)對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行綜合評估，并做出預(yù)判。

確定低微砂濃度運(yùn)行方式

通過長達(dá)兩年的測試優(yōu)化，燒杯試驗的結(jié)果驗證了微砂在低濃度的水平下可以實現(xiàn)明顯的助凝作用。由于水力旋流器的連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)在外界極少補(bǔ)砂的條件下可維持較低的微砂濃度。水力旋流器下噴口的回流量適當(dāng)增加，排泥量適當(dāng)降低不會影響出水水質(zhì)，同時，可以降低工藝水損。

制定關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)維更新策略

通過此次對Actiflo關(guān)鍵設(shè)備循環(huán)泵和水力旋流器的系統(tǒng)性評估，轉(zhuǎn)變原來對水力旋流器和循環(huán)泵性能的熟悉不足，制定更科學(xué)合理的維護(hù)更新策略。即定期通過便攜外夾式超聲波流量計測定循環(huán)泵流量、頻率，采納創(chuàng)新方法定期檢測水力旋流器下噴口流量和尺寸，進(jìn)而提前推斷整個循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實行預(yù)防性維護(hù)措施，準(zhǔn)時更新關(guān)鍵配件，延長設(shè)備使用周期。

優(yōu)化運(yùn)行成本

Actiflo澄清池的運(yùn)行成本較一般傳統(tǒng)工藝高，其成本包括連續(xù)運(yùn)行的污泥循環(huán)帶來的電耗、連續(xù)排泥帶來的水損和補(bǔ)砂帶來的購砂成本。本次優(yōu)化結(jié)果顯示，購砂成本和水損能夠得到進(jìn)一步優(yōu)化。在現(xiàn)有水質(zhì)條件下，維持Actiflo低微砂濃度的運(yùn)行方式，可極大的削減補(bǔ)砂量，大大削減了微砂的選購成本(約45萬元/年)，同時，降低了微砂對設(shè)備磨損帶來的相關(guān)運(yùn)行成本(如水力旋流器內(nèi)襯的更換