【正文】 開發(fā)研制的均質(zhì)深層截污過濾技術。該技術在國內(nèi)南京上元門水廠、西安黑河引水凈水廠、上海月浦水廠、大場水廠、閘北水廠等都已有成功的運行經(jīng)驗，由于得到了高效率、高水質(zhì)、節(jié)水節(jié)能等效果，故在國內(nèi)得以推廣。V 型濾池是理想化的池型，采用均質(zhì)深層砂濾料、截污能力強、故濾速高、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。反沖洗方式為氣水反沖加表面掃洗，沖洗效果好、周期長、省水省電。單池進、出水設置堰板，使各池進水均勻，進出水不受其他單池的影響，便于按濾池水位調(diào)節(jié)出水閥門，達到恒位、恒速過濾的目的。此種效率高，占地省的池型由于沖洗設備多，過程復雜，自動化控制內(nèi)容多，故需要操作人員有較高的技術和素質(zhì)。本次設計根據(jù)江南水廠多年運行經(jīng)驗和對高效穩(wěn)定的新技術的調(diào)研結果，對混合、反應、沉淀、過濾，選擇適合本地區(qū)水源水質(zhì)特點的池型，分別進行多方案的綜合比較，而后形成兩個工藝流程方案。1. 混合設備方案比較混合是混凝的首要一關，此過程使混凝劑水解產(chǎn)物迅速擴散到水體每一個細部，使所有膠體顆粒幾乎在瞬間完成脫穩(wěn)與凝聚，故也稱初級混凝過程?；旌鲜侨〉昧己眯跄Ч南葲Q條件，也是節(jié)省投藥量的關鍵。近年來，隨著水處理技術的提高，為確保出水水質(zhì)，混合設備的選用得到了普遍的重視?；旌显O備的技術經(jīng)濟比較詳見表 。本比較方案中選用的兩種典型混合設備均在國內(nèi)水廠中有應用。機械快速混合設備在配有無級變速傳動裝置的情況下，可以適應水廠原水流量、水質(zhì)的變化，混合效果較好，水頭損失較小，更易使混合達到最佳狀態(tài)，但需有一定的機械維修力量。早期由于國內(nèi)設備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較差，應用不多，但隨著國外貸款工程的增多，可選用較好的國外混合設備，機械快速混合也得到廣泛應用。該設備在北京水源九廠有成功應用。串聯(lián)式圓管混合器是在“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術”指導下近年來發(fā)展的新技術，它可形成高比例、高強度的微渦漩，利用微小渦漩的離心慣性效應使混凝劑迅速散至水體細部，使膠體顆粒瞬時脫穩(wěn)，為完善反應奠定良好的基礎。該設備在秦皇島海港水廠改造中得到成功應用。從比較表中可以看出, 雖然經(jīng)濟方面串聯(lián)式圓管混合器較機械快速混合設備投資省、電耗省、設備安裝管理方便，但在技術上機械快速混合設備在對源水的適應能力方面優(yōu)于串聯(lián)式圓管及其它混合器，此點在對源水為江河水的給水處理工藝中是相當重要的，而且本工程選用垂直軸攪拌器，電機部分均設于池頂部，維修管理方便，且采用無級變速傳動裝置，更易使混合達到最佳效果，故本工程決定采用機械快速混合設備。2. 反應方案反應和沉淀是給水處理中最為重要的環(huán)節(jié)，反應效果和沉淀效果的好壞直接影響濾池處理效果和出水水質(zhì)，由于水廠對出水水質(zhì)提高和制水成本降低的要求越來越高，因此選擇高效節(jié)能，出水效果穩(wěn)定的反應池和沉淀池就顯得尤為重要。“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術”指導下的小孔眼網(wǎng)格反應池的特點前面已經(jīng)介紹，基于亞微觀水力學的小孔眼網(wǎng)格反應池，全程布設網(wǎng)格，有利于析出的小礬花的快速有效碰撞，使礬花顆粒由小變大，由松散到密實，既保證了反應后礬花顆粒達到一定的尺度和密實度，又增強了礬花抗剪切的能力，從而避免了反應的不完善和過反應現(xiàn)象產(chǎn)生。某市江南水廠采用傳統(tǒng)網(wǎng)格反應池，已取得了成功地應用，而且有著豐富的運行經(jīng)驗，而小孔眼網(wǎng)格是傳統(tǒng)網(wǎng)格反應工藝的加強，在沿水流方向上形成無數(shù)個小尺度的渦旋，這些小的渦旋會將反應控制在較小的空間數(shù)量級，充分發(fā)揮藥劑效果，形成更有利于沉淀的密實礬花。所以本工程決定采用較傳統(tǒng)網(wǎng)格反應池有改進的小孔眼網(wǎng)格反應池。該反應池在大慶中引水廠、昆山市玉峰山水廠等地已得到成功應用。3. 沉淀池方案比較沉淀是指通過重力沉降作用自懸浮液中去除固體顆粒。本設計選擇比較的池型為小間距斜板沉淀池和平流沉淀池。平流沉淀池在我國是一種傳統(tǒng)成熟沉淀池型，而且應用較廣。其優(yōu)點是該池形對原水水質(zhì)、水量變化適應性強，處理效果穩(wěn)定，構造簡單，運行管理方便，上述優(yōu)點尤以處理效果穩(wěn)定而領先于其它沉淀池形，但該池占地面積大。平流沉淀池在某市江南水廠應用多年，運行穩(wěn)定，也有豐富地運行管理經(jīng)驗，所以本方案比較中選平流沉淀池為一方案，兩池型的技術經(jīng)濟比較詳見表 ?！皽u旋混凝低脈動沉淀技術”指導下的小間距斜板沉淀池是淺池技術的發(fā)展，由于斜板間距小，抑制了水流的脈動，加上沉淀距離小，礬花可快速沉淀；水力阻力大，沉淀池中流量分布均勻，避免局部礬花泄漏；無側向約束，沉淀面積與排泥面積相等，大幅度提高了沉淀排泥負荷，利于排泥。缺點是池體結構復雜，但在狹小廠區(qū)應用此工藝有很大的優(yōu)勢。該工藝在大慶、秦皇島、南京等地得到成功地應用。從比較表看出，經(jīng)濟上小間距斜板沉淀池方案占地遠遠小于平流沉淀池方案，投資估算小間距斜板沉淀池方案較平流沉淀池方案省 萬元；但技術上因源水水質(zhì)濁度在汛期時變化較大，加之水廠規(guī)模達到中等設計規(guī)模，因此針對本工程水源的特點，沉淀池選用對原水水質(zhì)、水量變化適應性強，處理效果穩(wěn)定的沉淀池更合理，而且建設單位在應用平流沉淀池方面有著豐富的經(jīng)驗，經(jīng)與建設單位協(xié)商，本工程決定采用平流沉淀池?？紤]到梅園水廠廠址過于狹小，用地緊張，所以本工程平流沉淀池置于清水池之上。4. 過濾方案比較過濾是使水經(jīng)過一種多孔物料而將懸浮物質(zhì)分離出來的一種工序，給水處理中最常用的過濾池型是快濾池，用以除去源水在反應沉淀后的殘留絮體和雜質(zhì)。根據(jù)濾池的結構型式不同，目前常用的池型有四閥濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、移動罩濾池以及 V 型濾池等。上述濾池雖名稱不同，但從過濾機理上都屬于快濾池的范疇，僅是池體型式有所不同。本設計在多方案比較中選擇適于較大工程規(guī)模的兩種快濾池：V 型濾池和四閥濾池進行比較。V 型濾池是一種新型濾池，其優(yōu)點是過濾周期長，濾料層利用率高，濾速較高（本工程濾速采用 8m/h 是為挖潛和超越時直接微絮凝過濾留有余地的） ，濾后水質(zhì)好。采用氣水反沖洗，耗水量少（是四閥濾池反沖洗水量的 40％左右） ，由于采用氣動－電磁閥控制系統(tǒng)，可根據(jù)濾池水位變化微量調(diào)節(jié)出水閥門的開啟度，以達到控制濾池濾速的目的。該池型的缺點是自控要求較高，反沖洗設備較多。如前所述該池型在國內(nèi)已有較廣應用，并取得了成功的運行經(jīng)驗。四閥濾池是給水處理中過濾工藝的傳統(tǒng)池型，也是國內(nèi)水廠中普遍應用的一種濾池，其優(yōu)點是工作穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，有成熟的運行經(jīng)驗，運行穩(wěn)妥可靠，其缺點是反沖洗耗水量較大，雖采用電動閥門做進一步優(yōu)化，但無法做到微量調(diào)節(jié)閥門開啟度以控制濾池濾速。兩濾池的技術經(jīng)濟比較詳見表 。從比較表看出，經(jīng)濟上兩種池型投資相差不大，技術上 V 型濾池沖洗水耗水量低于四閥濾池近 45％，V 型濾池構造和過濾方式更符合過濾機理，而且其占地省，這在狹小廠區(qū)是很適合的，所以在技術上 V 型濾池優(yōu)于四閥濾池，考慮到本工程為國外政府貸款工程，可引進國外先進可靠的自控設備，并結合國內(nèi)目前已建成的 V 型濾池的運行情況，證明在先進可靠的自控設備條件下，V 型濾池不僅運行可靠，而且運行成本低，因此本工程過濾工藝采用 V 型濾池。5. 廢水回收在凈水廠的凈化處理中，水廠本身自用水量一般為水廠產(chǎn)水量的 10%，為使水資源可持續(xù)發(fā)展，應在凈水廠內(nèi)采取廢水回收措施，以減少水量損耗。根據(jù)經(jīng)驗，在采取一定措施后可使水廠自用水量減少至水廠產(chǎn)水量的 5％以下。因此，本工程考慮對生產(chǎn)廢水進行回收。廢水回收工藝流程為：濾池的反沖洗廢水進入回流調(diào)節(jié)池后經(jīng)泵提升至前端配水井，同時反應池、沉淀池的排泥經(jīng)濃縮池濃縮后，上清液進污泥調(diào)節(jié)池，最終至前端配水井。6. 污泥處理給水處理中產(chǎn)生的污泥一般不含有毒物質(zhì)，主要含去除濁度與投加的混凝劑所產(chǎn)生的無機絡合物。此部分污泥進行脫水處理要增加工程投資和制水成本，因此，以往國內(nèi)給水處理中對這種污泥一般不進行處理，而是直接排入水體或水道，長年排入污泥后造成河道淤積和水道堵塞。隨著環(huán)境保護意識的提高，對給水污泥進行處理成為重要的課題，日本、美國發(fā)達國家凈水廠進行污泥脫水處理的較常見，目前國內(nèi)水廠也愈來愈重視水廠污泥處理的問題，天津新開河水廠、大連河口水廠等地均已進行了污泥脫水處理。江南水廠對工藝處理過程中產(chǎn)生的污泥沒有進行回收，直接排放至下游水體，對信江造成了一定的污染，而且周圍環(huán)境惡劣。因此在本期工程中，利用國外政府貸款的有利條件，配合廢水回收，設置污泥濃縮池和污泥機械脫水設施。具體流程為：反應池、沉淀池的污泥進入貯泥池后經(jīng)泵提升至污泥濃縮池，在污泥濃縮池進行加藥濃縮的污泥再通過投配泵進入污泥脫水機，脫水機進口同時定量投入絮凝劑，出口排出泥餅，泥餅外運至垃圾填埋場實現(xiàn)污泥最終處置。濃縮池上清液予以回收，徹底消除生產(chǎn)廢水排放對外界的污染?；旌显O備方案比較表表 型式項目 機械快速混合設備 串聯(lián)圓管混合器主要設計參數(shù)和尺寸設計流量：1010 4m3/d停留時間：T=60s2 組，每組 2 池單池尺寸： m m設計流量：1010 4m3/d停留時間：T=30s2 組，每組 1 池單池尺寸： m m投資估算（萬元） 經(jīng)濟比較電耗（kw） 30 10主要優(yōu)點擴散作用，混合效果好；，不受進水水量、水質(zhì)變化的影響。，混合效果好；性；，便于安裝，維護方便；；。技術比較主要缺點1．機械設備維護管理不太方便。2．多采用進口設備，價格較高。3．能耗較高。機械快速混合設備。沉淀池方案比較表表 型式項目平流沉淀 小間距斜板沉淀池沉淀池主要設計參數(shù)和尺寸設計流量：1010 4m3/d停留時間：T=2hr水平流速：10mm/s2 組，每組 2 池, 每池 1格單池尺寸：72 m9 m進水端設網(wǎng)格過渡段每組牽引式刮泥機 2 臺設計流量：1010 4m3/d停留時間：T=上升流速：20mm/s2 組，每組 2 池，每池 1格單池尺寸：16 m9 m進水端設網(wǎng)格過渡段每組牽引式刮泥機 4 臺經(jīng)濟比較投資估算(萬元) 主要優(yōu)點，對源水適應性強；，管理方便。，沉淀時間短，占地小；，取消池內(nèi)集水槽技術比較主要缺點。 入平流沉淀池穩(wěn)定； ，有老化更換問題。濾池方案技術比較表表 型式項目 V 型濾池 四閥濾池主要設計參數(shù)和尺寸設計流量 10104m3/d濾速：2 組,每組 4 格單格過濾面積：72m 2單格尺寸: 6m12m采用氣水反沖洗，沖洗周期 24hr設計流量 10104m3/d濾速：2 組,每組 6 格單格過濾面積：54m 2單格尺寸:6 m9m采用氣水反沖洗，沖洗周期 24hr投資估算（萬元） 經(jīng)濟比較沖洗水量(m 3/d) 1844 3500主要優(yōu)點，深層截污，出水水質(zhì)好且穩(wěn)定；，效果好，周期長，反沖洗耗水量??；，配水均勻，可根據(jù)濾池水位變化微量調(diào)節(jié)出水閥門的開啟度，以達到濾池恒速過濾的目；。，由成熟的運行經(jīng)驗。，沖洗效果好。技術比較主要缺點，需要操作人員有較高的技術和素質(zhì)；、設備及自動化系統(tǒng)安裝較復雜，且要求安裝精度高。，占地面積大；；不如 V 型濾池方便。 凈水工藝方案確定根據(jù)上述主體工藝構筑物的池型比較，形成適合本工程的凈水工藝方案一和方案二，各方案工藝流程詳見圖 、 。兩種工藝流程均為穩(wěn)妥可靠的工藝流程，只是沉淀池型不同。由于廠地過于狹小，方案二采取將混凝沉淀過濾緊湊布置的方案，方案一采取將混凝沉淀緊湊地布置于清水池之上的疊池方案。兩方案在技術上不同之處為沉淀池池型不同，如前所述方案二采用新技術－小間距斜板沉淀池，雖單池占地省，但在運行效果穩(wěn)定方面不如方案一中平流沉淀池，本工程水源為江河水，國內(nèi)應用小間距斜板沉淀池的現(xiàn)水廠水源以水庫水為主，水庫水水質(zhì)一年四季較穩(wěn)定，所以對于水源為一年四季水質(zhì)變化較大的江河水來說，方案一較方案二穩(wěn)妥，而且從廠區(qū)平面布置上講，方案二廠區(qū)平面布置較方案一平面布置緊張，綜上所述，在技術上方案一優(yōu)于方案二。并根據(jù) 的論證，確定本工程凈水工藝推薦方案為方案一。取水泵站配水井快速機械混合池小格反應池V型濾池平流沉淀池清水池送水泵房至城市配水管網(wǎng)信江水反沖洗泵房水空氣氯氣污泥反沖洗廢水貯泥池 污泥濃縮池 污泥脫水機房 泥餅外運回流調(diào)節(jié)池上清液回流水圖 凈水廠工藝流程框圖 （方案一）加氯加藥間污泥信江水聚合氯化鋁反沖洗泵房水空氣氯氣氯氣污泥反沖洗廢水貯泥池 污泥濃縮池 污泥脫水機房 泥餅外運回流調(diào)節(jié)池上清液回流水加氯加藥間取水泵站配水井快速機械混合池小網(wǎng)格反應池V型濾池小間距斜板沉淀池清水池送水泵房至城市配水管網(wǎng)信江水反沖洗泵房水空氣氯氣污泥反沖洗廢水貯泥池 污泥濃縮池 污泥脫水機