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1、优化水厂运行开辟节支降耗新途径西安市自来水总公司南郊水厂Q c 小组谢磊卢磊随着城市供水的不断发展和新技术、新设备的应用，人们不再局限于对净水工艺结构的改进和净水理论的研究，而是开始致力于净水厂优化运行方面的研究和探索。“净水厂优化运行”将成为净水厂提高效益和可持续发展的有效途径。对水处理工艺进行优化运行不仅可节省运行成本、提高运行管理的技术水平，而且在水厂实际生产运行过程中，面对不断变化的原水水质条件及随之变化的工艺设备运行参数，寻求工艺系统最佳运行工况，能够避免系统运行的盲目性及解决运行参数调节与处理效果滞后的矛盾，从而保证水厂生产运行的安全可靠。为此南郊水厂专门成立了由厂长王峰同志领导、
2、技术副厂长卢磊同志、生产副厂长张华同志负责下的滤池运行试验Q C 小组，由工艺技术员谢磊任组长，净水工段工段长肖敏伟、水质技术员薛长安同志参加oQ c 小组自2 0 0 7 年3 月开始至今，通过对滤池主要运行参数的跟踪，运用科学的统计分析方法，更新优化了滤池的运行模式，在节支降耗方面取得了显著效果。主要作法如下：1 、南郊水厂概况水厂设计供水能力5 0 万m 3 d ，主要水源取自黑河水库水，通过D N 2 4 0 0 管道引入水厂，厂区布置南高北低，重力自流，水厂所在地高出市区柏一6 0 m ，重力向市区自流供水，可保证市区用水户对水压的要求，节约能源。水处理按混合、反应、沉淀、过滤等常规
3、工艺进行，符合建设部城市供水行业2 0 0 0 年技术进步发展规划关于对一类水司的要求。水厂采用前后加氯、全自动格栅、自动加药、竖向流波形板反应、平流加侧向流斜板沉淀、V 型滤池过滤、清水库水量调节，通过两条D N 2 0 0 0 管道以重力流方式进入城市管网，可保证市区用水户对水压的要求。排泥水处理系统的设计规模为2 万n 1 3 d ，反冲洗废水回用系统的规模为1 万m 3 d 。滤池共分两组，每组1 2 格，共2 4 格，双排布置，中间为管廊间，主要设计尺寸4 0 盔鱼些堇篮蕉韭经坠銮煎垫鲞堑过金一筮三鳌坌堇篮壅韭迨塞如下：单格过滤面积1 2 0 m 2 ；石英砂均质滤料厚度1 1 0
4、m ；滤料平均有效粒径0 9 5 m m ，不均匀系数K 1 3 0主要设计运行参数如下：滤速V = 7 6 m h ；气冲强度q 气= 1 5 L s m 2 ，t = 1 2 m i n ；混冲：气冲强度q 气= 1 5 L s m 2 ，水反冲洗强度q 水= 4 0 L s m 2 ，t = 4 6 m i n ；水漂洗：水冲强度q 水= 4 0 L s # m 2 ，表面横扫洗强度q 扫= 2 1 L s m 2 , t= 6 8 m i n ：过滤周期T = 2 4 h ，滤池反冲洗按每天一次冲洗，每次冲洗一格滤池进行设计o2 、气水反冲洗滤池的运行南郊水厂自运行以来，滤池工艺系统运
5、行稳定，在滤前水 5 N T U 时，出水浊度能够保持在0 7 N 1 I U 以下。为检验滤池设计参数的合理性和运行效果，改善过滤效能，我们对气水反冲洗滤池的一些设计参数和运行情况做了下列的跟踪分析o2 1 滤料在待滤水浊度、滤速一定的情况下，过滤效果取决于滤料的性能，故在南郊水厂滤池安装过程中，严格控制滤料质量，并按中华人民共和国建设部标准水处理用石英砂滤料( C J 2 4 1 8 8 ) 对滤料抽样筛分，保证符合设计要求。滤池运行一段时期后，对滤砂进行了筛分复查，并与原筛分曲线进行比较，经比较发现：滤砂平均粒径变粗，滤砂使用前粒径 0 9 0 r a m 的占1 1 9 9 ，使用后仅
6、占4 0 7 ；使用前粒径 1 0 0 r a m 的占2 3 7 2 ，使用后仅占9 7 4 ；对不同深度的滤砂取样分析，其筛分情况基本相同，在纵向深度上，滤砂粒径无明显增大的情况；水厂在清洗反冲洗回用水调节池时发现，池底大量积砂，进行了积砂筛分试验( 数据如下表) 表明回用水调节池底积砂K 幻= 1 2 9 ，能够满足滤池滤砂不均匀系数要求，进一步测量滤池滤层，厚度均下降5 c m 以上o4 1 中国水协设备材料委水行业节能减排经验交流技术研讨会孔径m m筛上截留量( g )通过量1 6 0O 0 29 9 9 81 4 0O 5 39 9 4 51 2 53 2 29 6 2 31 0
7、05 0 3 04 5 9 3O 9 02 0 2 72 5 6 6O 8 01 8 6 76 9 9 O 8 06 8 0O 1 9分析结果表明，在设计反冲洗强度下滤砂不会出现明显分层，但部分粒径在1 0 0 m m O 9 0 m m 之间的滤砂在反冲洗过程中被冲走，导致运行一段时间后，滤层厚度有所下降。因此表明在现有滤砂粒径条件下，设计反冲洗参数偏大，不适用于实际运行。2 2 过滤周期过滤周期是体现滤池性能的重要参数，周期选定合适与否直接关系到滤池的产水量和水质。科学的确定过滤周期，充分发挥均质滤料的优势，成为滤池运行优化的重要方面。目前许多学者提出数学模型来描述滤层深度颗粒的截留量，但
8、不同学者提出的过滤方程差异很大，所以实际操作时我们选择了连续监测滤池出水浊度，记录滤料阻塞程度的方法。南郊水厂一般滤前水浊度维持在1 2 N T U 之间，典型数据见下表：过滤周期( h )2 43 03 64 8滤后水浊度( N T U )O 3 70 4 00 4 5O 4 8滤池在4 8 h 后滤后水质依然稳定，但是考虑到必须防止滤料孔隙间截流的有机物缺氧分解，过滤周期不宜仅参考滤后水质一个因素o2 3 反冲洗强度及时间水厂V 型滤池采用的气水反冲洗的步骤为：气冲气水冲一水冲，其中每一步骤的时间设定不同，冲洗效果与能量损耗也会不同，如何使滤池的反冲洗效果好且能量损耗最少是优化运行的关键。
9、因而需要优化的是其中每一步骤的时间，4 2 垄鱼些堇篮壅进经堕塞煎堇莶巫过全箜三登坌堇壁蕉塑 迨塞如果冲洗时间过长，则会造成水、电的损耗浪费，如果冲洗时间过短，则会造成冲洗不够干净，一来影响水质，其次在长时间的冲洗不干净后，会导致结泥情况的产生，使得滤砂降低或失去过滤作用。水厂运行初期，依据设计参数冲洗，造成了滤砂大量流失，跑砂主要发生在混冲阶段。由于水厂使用的是容积式鼓风机，气冲强度无法调节，因此，我们主要观察在混冲阶段时不同水冲强度对跑砂的影响。我们将设计的水冲强度4 0 L s m 2 逐步降低，并长期对回用水池底积砂情况进行跟踪，并对滤料流失量进行了测量，优化结果为：混冲时q 水= 2
10、 0 8 L s m 2 ；水冲阶段：q 水= 2 5 5 L s m 2o水厂一般滤前水浊度均维持在1 2 2 0 N T U ，过滤周期3 0 h ，在冲洗过程中每分钟连续测定水的浊度等水质指标，典型数据如下：冲洗阶段时间冲洗中浊度变化( N T U )1 m l n1 8 81 8 81 8 11 2 71 8 81 8 9气冲2 m i n2 2 31 9 01 7 91 2 31 8 21 8 23 m i n2 2 21 8 61 8 01 2 21 7 31 6 01 m i l l2 4 62 0 21 9 61 5 01 8 01 8 02 m i n1 8 91 3 91
11、5 71 0 11 2 11 2 0 混冲 3 r a i n1 2 57 0 41 0 88 79 37 94 m i n6 75 16 8 56 27 26 91 m i n4 83 25 6 78 08 57 82 m i n3 0 62 12 8 35 16 04 2水冲3 r a i n1 0 21 2 61 3 22 01 92 54 m m5 7 69 3 27 0 98 25 75 25 m i n3 2 73 6 84 0 13 1 52 9 52 8气冲3 r a i n 时与2 m i n 时的浊度已无明显升高，甚至已经开始下降，依据水处理技术规范，我们将气冲时间缩短至2
12、 m i n ；水冲5 m i n 时与4 r a i n 浊度已无级数下降，根据水处理技术规范，我们将水冲时间缩短至4 r a i n o 混冲阶段维持4 m i n 较为合适。经试验测定，运行效果较好，典型数据如下：4 3 生粤查堡堡鱼苎整墨查鱼些堇壁蕉进经堕窑速堇鲞婴过金冲洗阶段时问冲洗中浊度变化( N 7 r U )1 r a i n1 7 41 6 81 5 91 9 71 7 92 0 6 气冲 2 r a i n2 3 22 2 l1 9 92 2 32 3 22 5 31 r a i n2 4 82 2 12 2 62 4 91 9 32 1 02 m i n1 5 91 3
13、81 6 71 4 51 8 01 8 0 混冲 3 m i n1 3 19 91 1 81 0 71 2 11 2 04 m i n6 25 17 06 69 37 91 r a i n4 53 65 96 07 26 92 m i n2 61 52 32 74 23 0 水冲 3 m i n1 391 31 21 91 54 m i n4 9 85 23 6 73 1 54 0 24 3综上所述，我们将滤池运行参数优化结果确定为：过滤周期3 0 h ，反冲洗时间气冲2 m i n 、混冲4 m i n 、水冲4 m i n 。冲洗强度为混冲阶段冲洗水量9 0 0 m 3 h ，水冲阶段冲洗
14、水量ll O O m 3 h 。2 4 含泥率采用优化后的运行模式，我们又对滤料含泥率进行了测定，分别从滤池不同的地方取1 0 个砂样，测定泥球百分率，典型数据如下：取样滤池编号371 31 62 02 4试样质量( g )8 3 57 8 79 1 l9 0 28 5 28 4 5处理后质量( g )8 3 37 8 49 0 89 0 08 4 98 4 3含泥率( )0 2 40 2 80 3 0O 2 2O 2 5O 2 4滤料含泥率小于3 ，抽样合格率1 0 0 ，符合城镇供水厂运行维护及安全技术规范，进一步验证了优化后的滤池运行参数的可行性。3 、结论：目前，南郊水厂采用的滤池运行
15、模式为过滤周期3 0 h ，反冲洗时间气冲2 r a i n ，混冲4 m i n ，水冲4 r a i n ，冲洗强度为混冲阶段冲洗水量9 0 0m 3 h ，水冲阶段冲洗水量l1 0 0m 3 h 。与设计值比较见下图o4 4 坐鱼些堇篮蕉壁丝墼銮煎堡查婴过垒笙三叠坌堇鳇壅韭迨塞名称设计值运行值与设计比较混冲水冲强度L s m 2q 水= 4 0q 水= 2 0 8降低4 8 水冲强度L s m 2q 水= 4 0q 水= 2 5 5降低3 6 2 5 冲洗周期h2 43 0延长6 h单次反冲洗水量m 33 8 22 5 4减少9 7m 3月冲洗次数次7 2 05 7 6减少1 4 4 次月反冲水量m 32 7 5 0 4 01 4 6 3 0 4减少1 2 8 7 3 6m 3年冲洗水量m 33 3 0 0 4 8 01 7 5 5 6 4 8减少1 5 4 4 8 3 2m 3按照3 0 天月计算，采用新的运行参数后，全年节约反冲水量1 5 4 4 8 万m 3 ，节约成本约1 6 0 万元，占总成本的0 8 9 。同时降低冲洗强度、减少滤池冲洗次数后，减少了滤砂损失和清理回用水池的人力及吊车台班费用。经济效益极为可观。参考文献： 1 城市供水行业2 0 0 0 年技术进步发展规划 2 城镇供水厂运行维护及安全技术规范 3 中华人民共和国建设部标准水处理用石英砂滤
