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          深圳某水廠智能電磁流量計水處理工況優化與安全回用

          發布時間:2019-10-29  發布作者:

          摘要:依據節水成果,提出智能電磁流量計閥、刮吸泥機及濾池反洗的較優工況,水廠智能電磁流量計水率由1.83%降至1.36%,達到源頭減量及降低后續處理成本的效果。再對智能電磁流量計水進行分質處理,其中泥水通過調節、濃縮、離心脫水、泥餅外運等環節進行處置,反洗水通過控制靜沉時間、回流比等關鍵點進行安全回用,并輔以消毒劑投加與紫外裝置保障水質安全。結果表明,通過泥水全流程處理工藝達到節水降耗、安全環保的目標。我國自來水廠智能電磁流量計水處理和污泥處置工作正式被提上議程始于20世紀80年代末,據不完全統計,我國具有比較完善智能電磁流量計水處理設施的水廠不足總凈水廠設施規模的10%,主要集中在經濟發達地區,與歐美、日本70%~80%自來水廠智能電磁流量計水處理率相比差距較大[叫。國內水廠智能電磁流量計水量一般約占產水總量的4%~7%,智能電磁流量計水不經處理直接排入市政排水管網或自然水體中,造成了水資源浪費和環境污染等問題。本文以深圳市某水廠智能電磁流量計水處理為例,通過源頭減量、泥水分質處理及安全回用的全流程工藝處理,達到節水降耗、環保安全的目標。
          1智能電磁流量計水處理概況
          深圳市某水廠供水規模為20×104m3/d,基本滿負荷生產,采用常規凈水工藝,凈水過程中產生的智能電磁流量計水的處理工藝如圖1所示。廠區智能電磁流量計水首先需減量處理,絮凝沉淀池通過優化智能電磁流量計閥開啟時間及刮吸泥機行進線路達到減量排放效果,濾池通過開展生產試驗,在反洗達標及出水水質合格的前提下,選出排水量較少的反洗工況。濾池反洗水進入回收水池后,通過控制靜沉時間、回流比等關鍵點進行安全回用,并輔以消毒劑投加與紫外裝置保障水質安全,上清液通過潛水泵輸送至配水井。絮凝沉淀池智能電磁流量計水與回收水池底泥通過調節、濃縮處理后,上清液輸至回收水池回用或排放,濃縮池底泥進行離心脫水并外運處理。
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          2智能電磁流量計水;咸量
          2.1絮凝沉淀池
          絮凝池采用穿孔智能電磁流量計管智能電磁流量計,共32個智能電磁流量計閥,平流沉淀池采用楠架式虹吸刮吸泥機,共2臺。在水廠相關的生產性試驗結果基礎上,采用絮凝池積泥量沿水流前進方向逐漸遞增,即采用絮凝前端智能電磁流量計時間短,絮凝末端智能電磁流量計時間長的智能電磁流量計方式,與統一定時智能電磁流量計方式相比降低了絮凝前端的無效智能電磁流量計水量。平流沉淀池積泥主要集中在池前端,前端采用刮吸泥機折返多次智能電磁流量計的方式,其余積泥較少的區域單程智能電磁流量計即可,并可適當延長智能電磁流量計周期。此運行方式與常規往返連續智能電磁流量計相比降低了無效智能電磁流量計水量,并緩解前端積泥過多的問題。絮凝池按水流方向分為3段,設計智能電磁流量計時間分別設置為20、40、608,設計智能電磁流量計周期24h,絮凝池智能電磁流量計水量約為200m3/d0沉淀池前端1/3處為積泥量較大的區域,該區域考慮刮吸泥機折返2次智能電磁流量計,智能電磁流量計周期為24h,其余區域單程智能電磁流量計1次,智能電磁流量計周期為48h,沉淀池智能電磁流量計水量為700m3/d0較絮凝沉淀池常規定時、往返運行工況,智能電磁流量計水總量1150曠降低了21.7%,絮凝沉淀池智能電磁流量計水率由0.589毛降至0.45%。
          2.2砂濾池
          砂濾池采用V型濾池,共8格,單池面積為135.8m2,采用氣、水三階段恒氣量變水量反沖洗方式。原運行工況:反沖洗周期為48h,氣沖時間為2min,氣水沖時間為5min,單水沖時間為6min,單格反沖洗排水量為627m3,每日濾池反沖洗排水總量約為2508m30
          依據生產試驗結果,設末期反洗排放水濁度小于10NTU為結束工況點對不同的運行周期與階段反洗時間組合進行比選,在反洗達標及出水水質合格的前提下,排水量較少的工況條件為:濾池運行周期為48h,氣沖時間為2min,氣水沖時間為4min,單水沖時間為4min0反沖洗周期為48h,8格池分兩組隔日交替反洗,以避免反洗水量峰值出現。其中單氣沖時的氣沖強度為15.5LI(m2·時,時間為2min;氣水沖時,氣沖強度為15.5L/(m2·s)、時間為4min,水沖強度為3.0L/(m2·時,時間為4min;若單水沖時,水沖強度為6.0L/(m2·時,時間為4min;表掃強度為2.0L/(m2·葉,時間為10min0單格濾i也反洗排水量為表面掃洗水量、氣水沖時排水量、單水沖時排水量之和,單階段反洗量=濾池面積×單位面積的反洗量×時間,其中表面掃洗水量為135.8曠×2.0L/(m2·s)×3.6×(10min/60min)=163.0m3,氣水沖時排水量為135.8曠×3.0L/(m2·s)×3.6×(4min/60min)=97.8m3,單水沖時排水量為135.8曠×6.0L/(m2·s)×3.6×(4min/60min)=195.6m3。因此,單格濾池反洗排水量為163.0m3+97.8m3+195.6m3=456.4m30每日濾池反沖洗排水總量約為1825m3,較原工況反洗水總量2508m3降低了27.2%,濾池反洗排水率由1.259毛降至0.919毛。
          綜上所述,通過優化智能電磁流量計水設施運行工況,智能電磁流量計水率由1.839毛降至1.369毛,預計全年節水約為34.3萬m3o
          3智能電磁流量計水處理
          水廠原水主要來自東江引水工程,原水進入市區后經調蓄水庫轉輸至水廠,原水水質基本滿足《地面水環境質量標準》(GB38382002)II類水體標準,濁度穩定在10NTU左右。污泥處理系統規模按全年959毛天數確定,處理工藝采用“調節池+斜板濃縮池+平衡池+離心脫水”。
          3.1污泥調節池
          絮凝沉淀i也與回收水i也是間歇智能電磁流量計,瞬時流量大,濃度也不均勻,為了保證后續構筑物能連續運行,減小構筑物的處理容量,需設置調節池。調節池設1座,設計有效容積按照不小于沉淀池單次較大智能電磁流量計量及回收水池底泥之和考慮[2],池內設2臺攪拌機,1用1備,防止污泥沉積。污泥提升泵按24h均勻運行進行設計,2用1備,變頻調節,并設置應急排放管至污水系統。調節池內安裝1臺超聲波液位計,用于水位監測及控制水泵的開停。
          3.2污泥濃縮池
          濃縮池的功能是泥水分離,提高智能電磁流量計水的含固率,從而減輕后續污泥處理設備的負荷,以提高機械脫水效率,保證脫水污泥的含固率。濃縮池設1座分2格,采用不銹鋼斜板濃縮池形式,每座設計流量與調節池提升泵相匹配,設計表面水力負荷為0.8曠/(m2·h),斜板長為2.2m,傾角為60°,板距為80mm。斜板下部設濃縮機對濃縮區污泥進行慢速攪拌,以提高濃縮效果。為進一步強化泥水分離效果,在每格濃縮池進水管上設1個PAM投加點,投加量采用3~5kg/(tDs),投加濃度采用0.1%。濃縮池上清液通過固定式溢流堪收集,可進入回收水池或廠區污水系統。濃縮池底部出泥管道處安裝污泥濃度計,當底泥濃度大于3%(可調)時,出泥管開始智能電磁流量計;或根據時間周期進行定期智能電磁流量計。當底泥濃度低于1%時(可調),關閉智能電磁流量計閥,停止智能電磁流量計;或污泥平衡池達到高水位時,智能電磁流量計管也停止智能電磁流量計。
          3.3污泥平衡池
          污泥平衡池在濃縮池與脫水設備間起平衡和緩沖作用,它能使濃縮污泥含固率相對均勻,保證脫水機進泥量與濃度均衡。
          平衡池設1座,設計有效容積按脫水機8h的較大處理泥量考慮,池內設2臺攪拌機,1用1備,防止污泥沉積。平衡池內安裝1臺超聲波液位計,用于水位監測。
          3.4污泥脫水機
          污泥脫水采用離心脫水方式,設離心脫水機2臺,1用1備,較大干泥處理量為0.34tds/h,按24h連續運行進行設計,投加PAM進行調理。脫水機房分兩層布置,一層主要為進泥系統和加藥系統,二層主要為離,C,,脫水機設備。污泥性狀、調理藥劑及離心機工況等是影響污泥脫水的主要因素,且各因素之間互相影響。為優化離心脫水機的運行,可通過實驗室選擇及生產性試驗對上述因素進行研究以提高污泥脫水效率。根據試驗結果,分別對陽離子、陰離子及非離子型PAM三種藥劑進行比選,得出此類污泥采用陽離子型PAM絮凝效果好,藥耗低,且脫水濾液濁度、色度低,配制濃度在0.159毛~0.20%效果較好的。開展生產試驗找出離心機較好的運行工況,并對不同進泥濃度進行比選,具體數據如表1所示。
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          在其他因素穩定的條件下,基本呈現進泥濃度越高,處理后泥餅含水率越低,且藥耗越低的趨勢,注意進泥濃度不宜低于2%,否則處理效率偏低。在實際運行過程中,濃縮池底泥較高濃度一般在2.5%左右,此時藥耗約3.96kg/(tDs),能耗76.24kW·h/(tDs)0泥餅含水率一般約659毛~729毛,主要成分為無機物,有機物含量約為19%左右,pH值為7.0-9.0,重金屬總錨含量約為20.6mg/kg,總鉛含量約為30.5mg/憐,揮發酣含量約為0.4mg/kg0目前污泥由專業公司外運處置,作為制磚材料。
          4智能電磁流量計水安全回用
          我國近年來新建的許多大型水廠在設計時都考慮了智能電磁流量計水的回用措施,但其中大部分采用的都是調節、沉淀后直接回收,而回收水中原生動物抱囊、輯、THMs與AOC均明顯高于原水,回收水中有害物質的去除沒有得到重視[3]。美國自1984年以來爆發的12次與飲用水有關的隱抱子蟲病,其中3次就與濾池反沖洗水回用有關[4]。1993年4月美國密爾沃基市發生隱抱子蟲水質事故,共造成全市150萬人感染,死亡50~100人,這是美國供水以來較大的水質事故。其主要原因之一是,濾池反洗水再利用把濾池中所截留的污染物又回到了原水,超過了水廠的常規處理能力[5]。因此,回用水生物安全性需特別注意。2001年8月美國環保局頒布的《濾池反沖洗水回用規則(FERR)》要求回用水的處理系統“兩蟲”的去除率必須達到999毛。德國規定濾池反沖洗廢水必須經過膜過濾或者等效的處理技術才能回用。
          濾池反沖洗水及濃縮池上清液排至回收水池進行靜沉后回收,回收水池設1座分2格,單格調節水量按2格砂濾池反沖洗水量與濃縮池上清液之和考慮,出水設置高、低位閘板閥以分層出水。
          4.1靜沉時間
          砂濾池反洗水由于其含固卒太低,沉降試驗未見明顯的固液分層,但靜沉1.0h后,上清液水質有所改善,濁度一般在10NTU左右,與原水濁度相當,較反洗水平均濁度50NTU有明顯下降。因此,設計靜沉時間采用1.0h,具體時間可根據水廠具體運行管理工況調整。
          4.2回流比
          在回收利用時,應盡量做到均勻回流,合理控制回流比,減少回收水對制水工藝的水質、水量沖擊,這對保障水廠正常穩定運行非常重要。依據試驗成果,經過靜沉后,在回用砂濾池反沖洗水比例小于6%時,可以降低混凝后絮體顆粒表面的Zeta電位,改善混凝條件,有利于降低沉后水濁度,并且不會造成沉后水細菌總數的大幅度上升。當反沖洗水回用比例超過10%,對制水生產負荷的沖擊較大,易導致沉后水的CODMn和細菌總數都有大幅度的上升,使得水質安全保障性降低。
          回收水上清液可采用潛水泵24h連續運行方式可結合生產情況采用間歇運行方式,提升至原水匯合井,每格回收池設2臺泵,1用1備,結合生產工況確定水泵開啟臺數,合理控制回流比。
          4.3水質安全
          靜沉后的回收水土清液中總輯、鹵代物、藻類及微生物劍水蚤等較原水均所上升,其中藻類及微生物劍水蚤增幅較大。
          為了降低上述水質風險,首先在運行中保證一定的回收水靜沉時間,以盡量降低回收水的濁度。濁度是一個重要的運行水質指標,降低濁度的同時也降低水中的菌落總數、大腸桿菌、病毒、兩蟲及鐵、錨等重金屬指標。其次設置回收水消毒劑投加設施,設計考慮在回收水管道處增設水射器投加液氧,投加量為1.5~2.5mg/L。當投加濃度為2.0mg/L,消毒時間為30min時,反洗水中的菌落總數、藻類去除率較高,在70%左右,處理后基本與原水水質數量相當,但對劍水蚤的滅活效果一般,僅為20%~40%?紤]在出水管道處設置管式紫外消毒裝置以進一步降低劍水蚤生物風險,設計投加劑量為50叫/cm2,達到滅殺劍水蚤的效果。其余重金屬指標溶解性鐵、輯、鋁,藻毒素以及三氯甲皖等未見明顯增加。另外,生產中需要定期對回收水取樣進行檢測。
          5結論
          (1)通過優化設計絮凝池智能電磁流量計閥、沉淀池刮泥機以及砂濾池反沖洗運行工況,絮凝沉淀池智能電磁流量計水由平均每天1150m3降至900m3,濾池反洗水量由平均每天2508曠降至1825m3,從源頭處降低排水總量,不僅減少用水量,且降低了后續相關處理成本,具有多重效益。
          (2)智能電磁流量計水處理一般采用調節、濃縮、平衡及脫水等工藝流程,設計時需注意構筑物較大智能電磁流量計水量工況,并設置應急排放系統。
          (3)在污泥脫水環節,建議先開展相關試驗,明確脫水設備運行工況、污泥濃度及調理藥劑等因素的較優選擇,以達到更好的脫水效果。
          (4)濾池反洗水及濃縮池上清液靜沉后回收,設計回流比宜控制在6%以內,以免對水廠生產負荷沖擊過大;厥账乃|生物風險尤須注意,可通過濁度控制、投加氯消毒劑及紫外消毒等方式來保障水質安全。

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