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- 北京第九水廠的沉淀池改造張素霞1龔宇喆2徐揚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 北京市自來水集團有限責任公司,北京100031 2 威立雅水系統(tǒng)北京代表處,北京100027摘要針對北京市第九水廠原水低溫低濁及高藻類濃度的水質情況和出水要求,綜合考慮實際工程情況和遠期水質狀況,北京自來水集團決定采用法國OTV先進的ACTIFLO®高效沉淀池工藝對九廠二期A處理線沉淀池進行改造,改造后處理能力由原來的每天25萬噸提高到34萬噸,工藝調試期間的運行記錄表明,ACTIFLO®高效沉淀池對難處理的密云水庫低濁

2、度,高藻類的原水有穩(wěn)定且良好的處理效果。關鍵詞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®工藝簡介沉淀技術是將可沉淀的懸浮物從水中分離出去的工藝。對每種懸浮物的沉淀都遵循了可計算懸浮物沉降速度的斯托克斯公式。對斜板沉淀池來說,哈真速度和在沉淀池內的停留時間是計算沉淀池尺寸最常用的參數(shù)。但是,每類斜板沉淀池都有鏡向流速(表面負荷和哈真流速的比率,因此可以說斜板沉淀池的大小是根據鏡向流速計算的。通過投加混凝和絮凝劑可加速懸浮物的自然沉淀。在攪拌器的機械作用下,通過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械作用下,通過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。在眾多的沉淀技術中,ACTIFLO®沉

6、淀技術結合了: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OTV公司廣泛運用,這兩種技術原理的相互結合大大加快了沉淀速度和減少了絮凝時間。ACTIFLO®技術已被運用了數(shù)十年并被證明其工藝是行之有效和可靠的,包括應用在以下這些通常被認為難于處理的特殊情況下:河水由于洪水而會導致突發(fā)的濁度和懸浮物濃度的升高,這種情況會在傳統(tǒng)的沉淀工藝和污泥層工藝中引發(fā)問題;低溫而導致的絮凝困難;原水中有高色度和低濁度而引發(fā)的輕微絮化;藻類生長旺盛的原水。和污泥床工藝不同的

7、是,ACTIFLO®工藝的性能不會受到溫度的快速改變而受到影響;這點已經在加拿大的兩個并列的全規(guī)模的實際運行設施(微砂加速沉淀對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的能力。在英國的業(yè)績中,藻類濃度高達25,000個/ml,去除率根據不同原水為85%到95%,。在巴黎的Neuilly sur Marne廠中,藻類的去除率在log2.0-log3.5。去除率高是因為如下兩個原因:與帶有微砂的漿液混合可以機械破壞(或打斷藻類細胞;微砂的加速沉淀可以使本可能漂浮的藻類(如一些青綠藻類沉淀下來。因為微砂的懸浮作用,ACTIFLO®

8、工藝可以產生穩(wěn)定的沉淀效果甚至在進水的水質變化非常劇烈的情況下亦可。例如:Marne河的濁度在洪水時可高達400NTU,經過該工藝沉淀后(Neuilly-sur-Marne的水的濁度小于1NTU;在馬來西亞的Selangor,當進水中的濁度在兩個小時內從500NTU變化到1,500NTU時,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)小時去產生反應,因為污泥層工藝的凝聚性能需要一定的時間恢復。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。微砂加速沉淀工藝運行非常靈活,該工藝的開啟和關閉相對簡單,

9、可以應付處理流量有很大變化的情況。對于處理水質,則可以通過調節(jié)微砂的回流率來迎合原水水質的突變(如濁度峰值的產生。調節(jié)微砂的回流率可以通過調節(jié)回流泵工作的臺數(shù)來實現(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。第九水廠的水源來自北京市密云水庫?？紤]到北京市水源緊缺的問題,第九水廠亦可定期引入河北水源,遠期將處理南水北調水源,。下表匯總了密云水庫6年的重要水質參數(shù)表1:密云水庫水質 由上表可以得出結論:密云水庫的原水特性是低溫低濁,且藻類較多,屬于處理難度較大的原水。第九水廠二期A系列原有的側向流斜板沉淀池的處理效果并不十分理

10、想,對于濁度的去除率僅在20%到40%左右,個別情況下甚至會出現(xiàn)原水通過沉淀池后濁度反而增加的現(xiàn)象。因此,為滿足沉淀池出水的要求,第九水廠迫切需要對原有沉淀池加以改造。另外,由于第九水廠采用預處理構筑物與后續(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)有構筑物(例如:進水分配井和煤濾池。本次第九水廠的改造工程針對的是二期A系列的反應沉淀工序,綜合考慮密云水庫的原水水質,ACTIFLO®沉淀池能夠最大限度的滿足所有的實際工程情況,例如可使用空間有限,目前到未來的水質變化,嚴格的出水水質要求,藻類的去除等,使用ACT

11、IFLO®工藝不需要對現(xiàn)有構筑物進行大規(guī)模的變動和改造,并留有適當?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%。并保證處理后水質滿足下表的規(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:混凝過程的動力學過程非常短,鋁鹽和氯化鐵投加到混凝池中并因為攪拌的能量從而可以保證一個快速和完全的擴散作用?；旌铣氐娜莘e可以保證在最

12、大流量時的停留時間為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)更新已達到:增加凝聚的幾率,保證合適的片狀體以增加它們的增長速率和重量。另外,對于通常由于低溫水或泥漿水而導致的絮凝困難,微砂可以顯著的增大反應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停留時間為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。絮凝是一個物理機械過程,該過程由于分子間的作用力和物理攪拌作用而增強絮凝體的生長。食品等級陰離子高分子電解質的投加可以通過吸附,電性中和和顆粒之間的架橋作用來促進絮凝體生成。得益于微砂的加速絮凝,

13、在相同的沉淀性能下,其速度梯度相當于10倍的傳統(tǒng)的絮凝工藝。高的絮凝動力效用導致在攪拌時間有限和絮凝體積的有限的情況下顆粒間碰撞機率的增加。柔和的攪動水體防止打斷絮體。在該階段中盡管其攪動強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足在最大流量時其停留時間為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(食品等級蜂窩狀的斜管模塊。 部向上方流動至渠道。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連續(xù)自刮的過程。所以在斜板上沒有絮體的積累。由于很好的水力條件,經驗成

14、熟的斜管尺寸及材質的選擇,由熟化池產生的礬花質密易沉淀,由于沉淀池內污泥收集區(qū)的獨特設計,圖3:斜板模塊大部分污泥在未進入斜管區(qū)時已沉淀下來,污泥不會大量的累積以至堆積在斜管內,會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常的停產沖洗。沉淀后的上清夜經由分布在斜板沉淀池頂部的集水槽收集后,進入后續(xù)濾池進行進一步處理。北京第九水廠的沉淀區(qū)表面負荷為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。一個旋轉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于進水水質的情況。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重力流流向污泥濃縮池。水力旋流分離器分離出來的微砂直接投加到投加池中繼續(xù)參與反應。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)。通過水力旋流分離器的溢流損失的微砂不超過3g/m3處理水,這個損失可以每周進行投排除的污泥中含有很少量的微砂,按照我們的經驗,污泥中含有的微砂不會對污泥的性質和處理產生特別的影響,其污泥可以按照通常的給水廠中產生的污泥來進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®調試運行結果分析為了突出ACTIFLO®工藝善于處理低濁水的特性,對于調試運行結果的分析將重點針對密云水庫原水和ACTIFLO®沉淀池出水的濁度值進行比較。第九水廠二期原水濁度與ACTIFLO®沉淀池出水濁度通過分別設置在處理線進水井和ACTIFLO®沉淀池出水渠的三臺濁度儀進行測定,濁度儀每秒鐘取一次讀數(shù),每小時由人工記錄一次進出水的濁度。第九水廠8月11日調試運行結果如圖7,8所示,當日調試水量為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日當天的進出水濁度值,圖8則進一步顯示了ACTIFLO®沉淀池的濁度去除率。如圖所示,8月11日當天第九水廠的進水濁度大致分布在1.6 NUT到2.2 NTU的區(qū)間內,經過ACTIFLO®沉淀池預處理后,出水的濁度小于0.8 NTU,且出水水質較為平穩(wěn)。一天內大部分時間內,對濁度的去除率高于50%, 圖7:8月11日進出水濁度值 圖8:8月11日ACTIFLO沉淀池濁度去除率圖9和圖10顯示了整個調試運行期間內,ACTIFLO®沉淀池對于濁度的去除效果的日平均值。值得注意的是,盡管調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;沉淀池對于濁度的去除效果卻相對穩(wěn)定,濁度的去除率主要分布在50%到70%的區(qū)間內,出水濁度主要分布在0.5 NTU左右,滿足對于沉淀池出水濁度的要求。 圖9:調試期間ACTIFLO沉淀池進出水濁度圖 10：調試期間 ACTIFLO 沉淀池濁度去除率 對于原水與處理后水中藻類的檢驗，采用傳統(tǒng)的視野法，所得部分數(shù)據如表 3 所示 表 3：藻類檢測結果 項目 進水藻類 萬個/升 處理后水藻類 萬個/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 由于今年密云水庫入庫量大， 因此第九水廠原水中的藻類濃度相對較低，從而 增加了處理的難度，應外，ACTIFLO沉