ACTIFLO高密度沉淀池在北京第九水廠改造工程應(yīng)用
摘要：針對(duì)北京市第九水廠原水低溫、低濁及高藻的情況和出水要求，綜合考慮實(shí)際工程情況和遠(yuǎn)期水質(zhì)狀況，采用ACTIFLO®高效沉淀池工藝對(duì)該廠二期A處理線沉淀池進(jìn)行改造，改造后處理能力由原來(lái)的25×10000 m3 ／d提高到34×10000 m3 ／d。調(diào)試期間的運(yùn)行結(jié)果表明，ACTIFLO®高效沉淀池對(duì)密云水庫(kù)的低濁、高藻原水有穩(wěn)定且良好的處理效果。
關(guān)鍵詞：給水廠,ACTIFLO®高效沉淀池, 微砂,斜管沉
北京第九水廠的平面布置圖見(jiàn)圖l，其中用黑框標(biāo)識(shí)部分為本次改造的沉淀池A系列。該廠的處理能力為150×10000 m3／d，是北京市最為重要的飲用水水廠之一，其水源為北京I節(jié)密云水庫(kù)？紤]到北京市水源緊缺的問(wèn)題，第九水廠亦可定期引入河北水源，遠(yuǎn)期將處理南水北調(diào)水。
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密云水庫(kù)近6年來(lái)的水質(zhì)情況見(jiàn)表1。
由表1可以看出，密云水庫(kù)水為低溫、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(cè)向流斜板沉淀池的處理效果并不卜分理想，對(duì)于濁度的去除率僅為20％ ～40％ ，個(gè)別情況下甚至?xí)霈F(xiàn)原水通過(guò)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(duì)原有沉淀池加以改造。另外，由于第九水廠采用預(yù)處理構(gòu)筑物與后續(xù)濾池合建的方式，因此新的沉淀池可使用宅問(wèn)受到限制，大大增加了改造的難度，并且新的工藝必須顧及所有的上游及下游的現(xiàn)有構(gòu)筑物(例如進(jìn)水分配井和煤濾池)。
第九水廠改造工程是二期A系列的反應(yīng)沉淀工序，綜合考慮密云水庫(kù)的原水水質(zhì)，ACTIFLO®沉淀池能夠最大限度地滿足所有的實(shí)際工程情況，例如可使用空間有限，目前到未來(lái)的水質(zhì)變化，嚴(yán)格的出水水質(zhì)要求，藻類的去除等，使用ACTIFLO®工藝不需要對(duì)現(xiàn)有構(gòu)筑物進(jìn)行大規(guī)模的變動(dòng)和改造，并留有適當(dāng)?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(huì)從現(xiàn)有25×i0 m ／d增至34×10 in ／d(處理能力增加36％)，并保證處理后水質(zhì)滿足表2的要求。
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第九水廠的改造工程采用4組ACTIFLO®沉淀池，其原理見(jiàn)圖2。
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每組ACTIFLO®均由下列部分組成：
① 混凝池
混凝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)過(guò)程非常短，鋁鹽或氯化鐵投加到混凝池中通過(guò)攪拌可以保證快速和完全的擴(kuò)散；旌铣氐娜莘e可以保證在最大流量時(shí)的停留時(shí)間為3 min。
② 投加池
將粒徑為8O～100 m的微砂投到投加池中，微砂持續(xù)更新應(yīng)達(dá)到：增加凝聚的幾率，保證合適的片狀體以增加它們的增長(zhǎng)速率和質(zhì)量。
另外，對(duì)于通常由于低溫水或泥漿水而導(dǎo)致的絮凝困難，微砂可以顯著地增大反應(yīng)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(shí)停留時(shí)問(wèn)為3 rain。
③ 熟化絮凝池
熟化階段的作用是為了形成大的絮凝體。食品等級(jí)陰離子高分子電解質(zhì)的投加可以通過(guò)吸附、電性中和、架橋作用來(lái)促進(jìn)絮凝體生成。得益于微砂的加速絮凝，在相同的沉淀性能下，其速度梯度相當(dāng)于傳統(tǒng)絮凝工藝的l0倍。高的絮凝動(dòng)力效用導(dǎo)致在攪拌時(shí)間和絮凝體積有限的情況下顆粒間碰撞幾率的增加。柔和的攪動(dòng)水體可防止打斷絮體。在該階段盡管其攪動(dòng)強(qiáng)度小于先前的混凝階段，但也足夠保持絮體的懸浮。熟化池的尺寸能滿足在最大流量時(shí)停留時(shí)間為8 min。
④ 沉淀池
沉淀效果的提高是基于微砂加速沉淀、斜管的逆向流系統(tǒng)。每格沉淀池都安裝有蜂窩狀的塑料 (食品等級(jí))斜管模塊。
絮凝后的水先進(jìn)入沉淀池的底部，然后從斜管底部向上方流動(dòng)至渠道。顆粒和絮體沉淀在斜管的內(nèi)表面上再由于重力作用而滑下。
由于大的徑向速率和斜管的6O。傾斜可以形成一個(gè)連續(xù)自刮的過(guò)程，所以在斜管上沒(méi)有絮體的積累。
由于具有很好的水力條件，斜管尺寸及材質(zhì)的選擇適當(dāng)，由熟化池產(chǎn)生的礬花致密易沉淀；由于沉淀池內(nèi)污泥收集區(qū)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，大部分污泥在未進(jìn)入斜管區(qū)時(shí)已沉淀下來(lái)，污泥不會(huì)大量積累以致堆積在斜管內(nèi)，會(huì)自滑至沉淀池底部，所以ACTIFLO@ 沉淀池的斜管不需要如普通斜管沉淀池那樣經(jīng)常停產(chǎn)沖洗。沉淀后的上清液經(jīng)由分布在斜管沉淀池頂部的集水槽收集后，進(jìn)入后續(xù)濾池進(jìn)一步處理。北京第九水廠的沉淀區(qū)表面負(fù)荷為42．5 m ／(m ·h)。
⑤ 微砂和污泥的排除以及泥砂分離
微砂加速沉淀的污泥沉淀在斜板沉淀池底部，旋轉(zhuǎn)刮板把沉淀的微砂和污泥混合物刮向中心坑內(nèi)。污泥循環(huán)泵24 h連續(xù)抽取中心坑內(nèi)的污泥以防止堵塞。
微砂和污泥的排除量取決于進(jìn)水水質(zhì)情況。循環(huán)泵把微砂和污泥輸送到水力旋流分離器。在離心力的作用下微砂和污泥進(jìn)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(guò)重力流流向污泥濃縮池。水力旋流分離器分離出來(lái)的微砂直接投到投加池中繼續(xù)參與反應(yīng)。
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(guò)水力旋流分離器的溢流，損失的微砂不超過(guò)3 g／m ，對(duì)于這部分損失可以每周進(jìn)行投加補(bǔ)充。
排出的污泥中含有少量的微砂，按照經(jīng)驗(yàn)，污泥中含有的微砂不會(huì)對(duì)污泥的性質(zhì)和處理產(chǎn)生特別的影響，可以按照通常給水廠產(chǎn)生的污泥來(lái)處理而不需特殊處置。
3 ACTIFLO®調(diào)試運(yùn)行結(jié)果
為了突出ACTIFLO®®工藝善于處理低濁水的特性，對(duì)于調(diào)試運(yùn)行結(jié)果的分析將重點(diǎn)針對(duì)密云水庫(kù)原水和ACTIFLO®沉淀池出水的濁度值進(jìn)行比較。
第九水廠二期工程原水濁度與ACTIFLO®沉淀池出水濁度分別通過(guò)設(shè)置在處理線進(jìn)水井和ACTIFLO®沉淀池出水渠的3臺(tái)濁度儀進(jìn)行測(cè)定，濁度儀讀數(shù)為1次／s，每小時(shí)由人工記錄一次進(jìn)、出水的濁度。
第九水廠的調(diào)試運(yùn)行結(jié)果如圖7、8所示，當(dāng)日調(diào)試水量為25×10 m ／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量為0．13 mg／L。
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圖7比較了測(cè)試當(dāng)大的進(jìn)、出水濁度值，圖8 則進(jìn)一步顯示了ACTIFLO®沉淀池的濁度去除率。第九水廠的進(jìn)水濁度大致分布在1．6～2．2 NTU，經(jīng)過(guò)ACTIFLO 沉淀池預(yù)處理后，出水濁度<0．8 NTU，且出水水質(zhì)較為平穩(wěn)，一天的大部分時(shí)間內(nèi)對(duì)濁度的去除率>50％。
圖9和圖l0顯示了整個(gè)調(diào)試運(yùn)行期間ACTI． FLO®沉淀池對(duì)濁度去除效果的日平均值。值得注意的是，盡管調(diào)試期間處理水量和水質(zhì)是變化且不規(guī)律的，ACTIFLO@沉淀池對(duì)于濁度的去除效果卻相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)濁度的去除率為50％ ～70％ ，出水濁度大部分為0．5 NTU，滿足對(duì)沉淀池出水濁度的要求。
對(duì)于原水與處理后水中藻類的檢驗(yàn)，采用傳統(tǒng)的視野法，所得部分?jǐn)?shù)據(jù)如表3所示。
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由于2005年密云水庫(kù)入庫(kù)量大，因此第九水廠原水中的藻類濃度相對(duì)較低，從而增加了處理難度，此外ACTIFLO®沉淀池仍處于調(diào)試階段，有關(guān)工豈還可以進(jìn)一步優(yōu)化從而提高藻類的去除率，第九水廠也認(rèn)為，在沒(méi)有任何附加除藻措施的情況下，對(duì)藻類的去除率能夠達(dá)到85％以上，對(duì)于沉淀池出水來(lái)說(shuō)也是相當(dāng)理想的。
4 結(jié)論
第九水廠的調(diào)試運(yùn)行結(jié)果表明，原水經(jīng)ACTIFLO®沉淀池預(yù)處理后，濁度降到0．8 NTU以下，在不加高錳酸鉀強(qiáng)氧化劑和沒(méi)有前加氯的情況下，對(duì)藻類的去除率>85％ 。對(duì)比傳統(tǒng)的飲用水預(yù)處理工藝，ACTIFLO®沉淀池對(duì)于低濁、高藻原水處理有更理想的效果，并且由于ACTIFLO®沉淀池構(gòu)造緊湊，占地面積小，在空間有限的條件下有良好的適用性。
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