上元門(mén)水廠3＃沉淀池改造為小間距

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

簡(jiǎn)介： 南京市上元門(mén)老廠規(guī)模30萬(wàn)米3/日，建于1973年，取長(zhǎng)江水為水源。2002年，為改善玄武湖和內(nèi)秦淮河水質(zhì)，將其中10萬(wàn)米3/日系列改造為沖洗水廠。2004年為進(jìn)一步加大沖洗水量，改善玄武湖、內(nèi)秦淮河、金川河水質(zhì)，使內(nèi)秦淮河成為真正意義上的“流動(dòng)的河”，開(kāi)始進(jìn)行引水二期工程，形成20萬(wàn)米3/日沖洗水廠。在此工程中需將原5萬(wàn)米3/日3＃斜管沉淀池改造為8萬(wàn)米3/日的生產(chǎn)規(guī)模，出水水質(zhì)≤8NTU。經(jīng)過(guò)分析比較后，決定應(yīng)用渦旋混凝低脈動(dòng)沉淀給水技術(shù)將其改造為小間距斜板沉淀池。本文介紹該設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵字：3^＃沉淀池 斜板沉淀池 渦漩混凝低脈動(dòng)沉淀 微渦混合器

南京市上元門(mén)老廠規(guī)模30萬(wàn)米3/日，建于1973年，取長(zhǎng)江水為水源。2002年，為改善玄武湖和內(nèi)秦淮河水質(zhì)，將其中10萬(wàn)米3/日系列改造為沖洗水廠。2004年為進(jìn)一步加大沖洗水量，改善玄武湖、內(nèi)秦淮河、金川河水質(zhì)，使內(nèi)秦淮河成為真正意義上的“流動(dòng)的河”，開(kāi)始進(jìn)行引水二期工程，形成20萬(wàn)米3/日沖洗水廠。在此工程中需將原5萬(wàn)米3/日3＃斜管沉淀池改造為8萬(wàn)米3/日的生產(chǎn)規(guī)模，出水水質(zhì)≤8NTU。經(jīng)過(guò)分析比較后，決定應(yīng)用渦旋混凝低脈動(dòng)沉淀給水技術(shù)將其改造為小間距斜板沉淀池?，F(xiàn)將設(shè)計(jì)介紹如下：

一 原混凝反應(yīng)沉淀工藝分析

3#沉淀池原工藝采用管道水力混合+（下層+上層）隔板反應(yīng)+斜管沉淀，進(jìn)水為一根DN800分為三根DN500進(jìn)水，反應(yīng)分為三組，反應(yīng)時(shí)間T=20min。沉淀池采用斜管沉淀池，沉淀池上升流速q=4.1mm/s集水采用表面集水槽，排泥工藝采用穿孔排泥管虹吸排泥。該沉淀池已運(yùn)行二十余年，雖經(jīng)多次改造，但使用效果不理想，出水量達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模，水質(zhì)達(dá)不到要求。分析原因如下：

該混凝工藝并未對(duì)藥劑的快速有效擴(kuò)散提供良好的水力條件，從而造成膠體顆粒析出不完善和藥劑浪費(fèi)。藥劑擴(kuò)散分為宏觀擴(kuò)散、亞微觀擴(kuò)散，從而導(dǎo)致膠體顆粒與混凝劑水解產(chǎn)物的反應(yīng)，膠體與混凝劑的擴(kuò)散取決于水體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)條件。凈水廠的混合設(shè)備僅限于簡(jiǎn)單的水力混合，宏觀和亞微觀傳質(zhì)效果不佳，并未能使混凝劑擴(kuò)散快速、均勻、有效，從而導(dǎo)致藥劑浪費(fèi)，運(yùn)行成本增加。

反應(yīng)采用G、GT值控制，經(jīng)計(jì)算可知，脫穩(wěn)后的膠體顆粒碰撞不足，亞微觀傳質(zhì)效果較差。該凈水工藝是依據(jù)速度梯度理論設(shè)計(jì)的。速度梯度理論是由層流推導(dǎo)得出的，而水廠實(shí)際水體流動(dòng)為紊流，因而速度梯度的應(yīng)用在理論上有局限性。從實(shí)際運(yùn)行上分析，在格網(wǎng)反應(yīng)池的格網(wǎng)后面一定距離處產(chǎn)生各向同性均勻紊流，其G值為0，依據(jù)速度梯度理論其反應(yīng)狀況應(yīng)最差，而實(shí)際工程其運(yùn)行效果最佳，因而在實(shí)際工程上速度梯度理論有應(yīng)用誤區(qū)。水廠反應(yīng)工藝是采用該技術(shù)設(shè)計(jì)的，因而反應(yīng)絮凝段存在嚴(yán)重技術(shù)弊端，其表現(xiàn)為礬花顆粒尺度較小，密實(shí)度不足，難以沉淀去除。

3#池沉淀工藝采用斜管設(shè)備。斜管由于間距大，沉降路程遠(yuǎn)，因而沉淀去除的顆粒不理想；斜管間距大，造成沉淀池入水布水不勻，形成短路現(xiàn)象，礬花上翻現(xiàn)象嚴(yán)重，由于斜板自身的結(jié)構(gòu)約束，其沉淀面是排泥面的2倍，因而在側(cè)向約束處易積泥，縮小了沉淀池有效面積，同時(shí)易引起斜管變形，設(shè)備內(nèi)及表面積泥和水質(zhì)惡習(xí)化形成了惡性循環(huán)。

二 改造總體方案

1、工藝介紹

針對(duì)水廠工藝存在的問(wèn)題，擬對(duì)混合工藝、反應(yīng)工藝、沉淀工藝進(jìn)行技術(shù)改造，以期達(dá)到提高水量保證水質(zhì)的目的。在改造中應(yīng)用哈爾濱工業(yè)大學(xué)多相工藝研究中心王紹文教授發(fā)明的渦漩混凝低脈動(dòng)沉淀給水處理技術(shù)。

3#池混合工藝采用管式微渦混合器，該設(shè)備可形成高比例、高強(qiáng)度的微渦漩，利用微小渦漩的離心慣性效應(yīng)使藥劑迅速擴(kuò)散至水體細(xì)部，使膠體顆粒瞬時(shí)脫穩(wěn)，為完善的反應(yīng)奠定良好的基礎(chǔ)。

反應(yīng)工藝采用小孔眼格網(wǎng)反應(yīng)池，高效的格網(wǎng)反應(yīng)促進(jìn)了析出的小礬花的快速有效碰撞，在反應(yīng)池的全程布設(shè)格網(wǎng)，使礬花顆粒由小到大，由松散到密實(shí)，既保證了反應(yīng)后礬花顆粒達(dá)到一定的尺度和密實(shí)度，又增強(qiáng)了礬花抗剪切的能力，從而避免了反應(yīng)的不完善和過(guò)反應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生。格網(wǎng)的布設(shè)有三個(gè)作用，一是形成微渦旋，使顆粒碰撞凝聚，二是利過(guò)網(wǎng)的剪切使絮體保持一定的壓實(shí)度，三是為一些流動(dòng)過(guò)程中破碎的礬花重新聚集提供了水力條件。

沉淀工藝采用小間距斜板沉淀設(shè)備，該設(shè)備由于間距小，雷諾數(shù)（Re值）較常規(guī)設(shè)備減小，抑制了顆粒沉降的水力脈動(dòng)；又由于結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，無(wú)側(cè)向約束，排泥面和沉泥面相等，故有利于礬花沉降和徹底排泥，不積泥，從而保證小的礬花絮體亦可有效去除，使淺池理論得到最佳的設(shè)備發(fā)揮。同時(shí)小間距斜板又具有布水均勻不短流的優(yōu)點(diǎn)。

2、 改造工藝流程

工藝流程

3、改造工藝技術(shù)參數(shù)：

處理水量：8.0×104米3/日；沉淀池出水濁度：≤8NTU

混合時(shí)間：30s；水頭損失：50mm

反應(yīng)時(shí)間：10.0min；水頭損失：30mm

沉淀池負(fù)荷：3.7mm/s

4、工程內(nèi)容

3#沉淀池改造具體內(nèi)容包括:

①拆除原反應(yīng)池內(nèi)混凝土隔墻及集水槽、斜管、斜管支架、排泥裝置等；

②采用1根DN1000進(jìn)水管進(jìn)沉淀池，進(jìn)水管安裝DN1000管式微渦混合器1套；

③新建反應(yīng)區(qū)隔墻，反應(yīng)區(qū)加高0.60米；

④反應(yīng)區(qū)內(nèi)安裝小孔眼格網(wǎng)；

⑤沉淀區(qū)安裝小間距斜板、斜板支架及集水槽。

⑥安裝排泥管15套，采用角式快開(kāi)排泥閥。

⑦出水管更換為DN1000鋼管。

具體布置見(jiàn)圖。

三 總結(jié)

1、渦漩混凝低脈動(dòng)沉淀給水處理技術(shù)可應(yīng)用于處理長(zhǎng)江水，應(yīng)用于老池子改造不僅可以提高水質(zhì)且能增加50％的產(chǎn)水量，該技術(shù)揭示了多相物系傳質(zhì)碰撞的動(dòng)力學(xué)致因是慣性效應(yīng)。

2、微渦混合器有效促進(jìn)亞微觀傳質(zhì)擴(kuò)散，可形成高比例、高強(qiáng)度的渦漩，利用其離心慣性效應(yīng)使藥劑迅速擴(kuò)散至水體細(xì)部，使膠體顆粒瞬時(shí)脫穩(wěn)。

3、小孔眼格網(wǎng)反應(yīng)池可以有效提高單位時(shí)間內(nèi)顆粒的碰撞凝聚程度，從而避免了反應(yīng)的不完善和過(guò)反應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生。

4、小間距斜板為礬花的沉降提供了良好的水力條件，使淺池理論得到最佳發(fā)揮。

5、改造工程實(shí)施難度大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能保留原有池壁，盡量利用原有洞口，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮安全性。