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1、水处理设备论文水处理新技术论文应用现代净水工艺技术取代低产能水处理设备加快高效水务建设的应用现代净水工艺技术取代低产能水处理设备加快高效水务建设的步伐步伐【摘 要】吉林市水务集团有限公司共有五个自来水厂,其中一水厂始建于一九二七年,迄今已八十三年,其他四个水厂建于上个世纪四十年代至八十年代,供水设备严重老化落后,产能低下。为适应城市发展及吉林市 140 万用水人口安全高质用水的需要,吉林市水务集团有限公司坚持科学发展观、解放思想,汇聚民智,在二、三水厂扩建工程中及技改项目中,积极采用先进的现代净水工艺技术,逐渐取代或淘汰低产能净水处理设备,成效显著,加快了高效水务建设的步伐。 【关键词】 节能
2、减排;微涡网格絮凝池;小间距斜板沉淀池;V 型滤池;气电转换器;二位三通电磁阀;SCADA 集散型控制系统 Using the modern water-purifying technology replacing the low efficient water-treating equipments to speed up the construction pace of highly effective water supply Teng Yong-chun, Wei Wen-zhang (Water(Group) CO.LTD of Jilin city Jilin Jilin 1320
3、11) 【Abstract】Water(Group) CO.LTD of Jilin city has totally five water plants, in which the first water plant has the history of 83 years and the others build in 1940s to 1980s. Therefore, their water-supplying equipments fall behind seriously and the production capacity was low. In order to adapt t
4、he requirements of the urban development and the safety and high quality of the 1.4 million residents water, Water(Group) CO.LTD of Jilin cityinsist the scientific development concept, emancipate the mind, adopt opinions from various sources to use positively the modern water-purifying technology to
5、 replace or eliminate gradually the low production capacity water-treating equipments. It gets a remarkable result and speeds up the construction pace of highly effective water supply. 【Key words】Energy saving and pollution reducing;Small eddy and grids flocculation pond;small pitch and sloping plat
6、es sedimentation pond;V-filter;Gas-electric converter;Two-dimensional and Three-contacts solenoid valve;SCADA distributed control system 1. 采用现代先进净水工艺技术,取代或淘汰低产能水处理设备,是高效、优质、安全供水急待解决的问题 随着国民经济飞速发展和构建和谐社会的需要,近年来国家对自来水的质量要求越来越高,比如 2007 年 7 月 1 日实施的 GB5749-2006生活饮用水卫生标准比旧标准 GB5749-85生活饮用水卫生标准的检测项目多 72
7、项(新标准 107 项,旧标准 35 项),并且新标准的要求更为严格。就浑浊渡这项指标来说,新标准要求小于 13NTU,旧标准要求小于 35mg/L(相当于提高 610NTU),即新标准对自来水浑浊度的要求应好于旧标准的 610 倍。吉林市水务集团虽经几次改造,净化设备仍属 20 世纪 80 年代以前低产能的传统工艺,根据吉林市松花江原水低温低浊处理难度大的特点,是达不到新水质标准和设计规范要求的,在节能与环保方面也很落后,这种状态如不尽快解决,会严重影响企业的信誉和发展。为摆脱低产能设备的制约,满足吉林市 160 平方公里区域内 140 万用水人口安全高质用水的需要,公司 1998 和 20
8、06 年投产的二、三水厂的扩建工程,经公司与东北市政工程设计研究院认真调研考察,结合松花江原水低温低浊净化难度大的特点,设计中采用了法国得 V 型滤池和国内外先进的数字模拟自动投药、微涡网格絮凝池、小间距斜板沉淀池、SCADA 集散型全流程自动控制系统,并在一水厂老滤池的技术改造中,将闸阀气动装置中的气电转换器改为二位三通电磁阀等,都收到了优质、环保、快捷、精确、节能减排、经济效益显著的效果。可见,采用现代先进净化工艺技术,取代或淘汰低产能净水处理设备,是水务行业高效、优质、安全供水急待解决的问题。 2. 实施项目的内容及收到的效果 2.1 工艺流程。原工艺流程见图 1,扩建后工艺流程见图 2
9、。 2.2 项目内容与实施效果。 2.2.1 吉林市的源水系距吉林仅 20 公里的上游松花湖水库(库容 108 亿 m3)泄流而来,青苔较多,易造成取水格栅堵塞,取水不畅,影响生产,在二、三水厂扩建工程中,取水增设了旋转隔网,问题迎刃而解。 2.2.2 多年来吉林市水厂曾使用过三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝等絮凝剂,均属一般无机盐絮凝剂,效率低,投量大,易腐蚀管道及设备,因 PH 值低对人健康不利,制水成本高。1996 年公司从深圳引进了聚合氯化铝生产线,产品达到国家优等品标准,相对密度1.27,氧化铝含量(Al2O3)12%,盐基度为 60%,PH值 3.55.0,属于高分子高效絮凝剂,适于松花
10、江低温低浊原水,投量仅为硫酸铝的 3050%,无须加碱调整出厂水的 PH 值,对设备和管网无腐蚀,自来水口感好。 2.2.3 投药与混合。 在二、三水厂扩建工程中,一期工程设计产水量均为 101.08104 万m3/d。混凝剂为液态聚合铝(PAC),采用数字模拟自动投药系统即采用隔膜计量泵投加药剂。加药系统以原水流量、水质浊度为前馈信号,按比例调节投药量;以水下摄像 FCD 等效直径值为中馈信号,以沉淀池出水浊度为后馈信号,对投药量进行微调。混合方式为管道混合辅以静态混合器,混合时间为规范值的下限10.2s,流速为 0.98m/s,时间短,速度快,效果好。 2.2.4 网格絮凝池。 絮凝是混凝
11、沉淀工艺成败与否的关键,本文是从构造与设计参数两个方面加以论述的。首先,从构造上来看,网格絮凝池的几何尺寸单格为19.7m15.1m6.2m,为钢筋混凝土结构。由于池高适当,网格絮凝池与斜板沉淀池合建,共分两个系统,每个系统分两格。整个絮凝池由若干个竖井、孔洞和网板组成。(1)竖井。每个系统的网格絮凝池由 49 个方格竖井组成,加药混合后的原水先进入第 1 个总竖井,而后水流一分为二,分流到两侧的其余 48 个竖井中。48 个竖井按流速和停留时间又分为三个区段,每个区段竖井的方格尺寸各异,并依次逐个增大。第一区段和第三区段 36 格,第二区段 24 格。(2)孔洞。每个竖井的侧壁留有孔洞,三个
12、区段孔洞尺寸各异,呈逐渐增大趋势。进水水流通过预留孔洞按照流速渐减的规律,从一格流向下一格,上下交错流动,直至出口。(3)网板。为形成良好的微涡反应,在三个区段竖井的不同深度共安装 360片网板,其中第一区段 144 片,第二区段 120 片,第三区段 96 片。每片网板上分布若干个网眼,网眼尺寸为 80mm80mm,100mm100mm,120mm120mm,三个区段网眼总数为 668 424 个,网板用乙丙共聚塑料压制而成。其次从设计参数的选择来看,在设计中根据吉林松花江原水低温低浊处理难的特点对网格絮凝池的一些设计参数作了调整,一是大幅度提高了竖井、孔洞和过网流速,竖井一档流速规范值为
13、0.140.12m/s,实际为 0.29 m/s,提高 107%,二档规范为 0.12m/s,实际 0.16 m/s,提高 33%(规范指 GB50013-2006 室外给水设计规范)。孔洞一档流速提高了 120%,二档提高了 160%,三档提高了 90%,过网流速一档提高了 103%,二档提高了 44%。二是将反映时间延长了 6.9 min14.9min(反应时间为26.9min,规范是 1220min)。三是网格网眼总数高达近 67 万个,庞大的微涡数加强了水分子与絮凝剂分子接触碰撞机会,加快了絮凝。四是絮凝参数 GT 值为54069(规范为 104105),处中间状态,矾花形成的强度高,
14、稳定性好,水下摄像显示絮凝效果较佳。为后续沉淀工艺创造看有力的条件。 2.2.5 小间距斜板沉淀池。 小间距斜板沉淀池是根据动水力学原理,有两个参数与沉淀效果有关,一是雷诺数 Re=VR/,二是弗劳德数 F=V2/Rg,式中 V 表示水平流速,R 表示水力半径, 表示水的运动粘滞系数,g 表示重力加速度。在沉淀池中通常要求降低雷诺数使流态成为层流以利于颗粒沉降,提高弗劳德数,水流对温差、浑水、风浪等影响抵抗能力强,使沉淀池中的流型保持稳定。由雷诺数 Re 和弗劳德数F 的计算公式可见,降低雷诺数和提高弗劳德数的有效措施是减小水力半径,斜板沉淀池就能达到这一目的,斜板间距越小,效果越好,斜板起到
15、了整流作用。规范规定斜板间距为 80 mm100mm,三水厂采用 25mm,为小间距斜板。池体的几何尺寸为 29m15.1m5.4m,为钢筋混凝土结构。小间距斜板沉淀池由布水、进水、沉淀、清水、出水、排泥 6 个系统组成。斜板区面积为 861m2,材质为乙丙共聚树脂。沉淀池表面负荷 5.23 m3/hm2,接近规范下限值(规范 5.09.0 m3/ m2h),比处理相同水量间距 100mm 三层斜板的沉淀池的表面负荷值低 20%(见表1)。清水区上升流速 1.43mm/s,比常规斜板沉淀池清水区上升流速低 21%,沉后水质好,去浊率高达 98%,沉后浊度最低达 0.5NTU,平均 1.4NTU
16、,比三水厂旧系统低 82%,大大减轻了后续构筑物滤池的负担。排泥采用刮泥机与气动快开刀闸相结合方式,周期长、浓度高、快捷、彻底、排水量小,较旧系统节水 34%。网格絮凝池形成 60 多万个主微涡和无数个小微涡,蕴藏着巨大的反应能量。排泥周期长,为 48 小时,比旧系统提高 1 倍,减少自用水量。此外,新系统较旧系统节电 69%,节药 41%,节省人力 87.5%,且自控程度高、屏幕显示直观大方、科学、安全。 2.2.6 V 型滤池。 (1)V 型滤池的引进。 V 型滤池的基本形式是由法国得利满(Degremont)公司开发的一种重力式快滤池。1998 年 7 月 1 日投产的吉林市二水厂扩建工程引进了法国的 V 型滤池,设计能力为 10 万 m3/d。净化效果明显好于现有的传统式滤池,故在三水厂扩建工程中选择了 V 型滤池,设计能力为 10 万 m3/d。经过认真研究消化吸收后,在设计中依据国标 GB50013-2006室外给水设计规范结合松花江原水水质特点选择设计参数,并本着优先采用国产设备和材料的原则,
