上元門水廠3＃沉淀池改造為小間距

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

簡介： 南京市上元門老廠規(guī)模30萬米3/日，建于1973年，取長江水為水源。2002年，為改善玄武湖和內(nèi)秦淮河水質(zhì)，將其中10萬米3/日系列改造為沖洗水廠。2004年為進一步加大沖洗水量，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“流動的河”，開始進行引水二期工程，形成20萬米3/日沖洗水廠。在此工程中需將原5萬米3/日3＃斜管沉淀池改造為8萬米3/日的生產(chǎn)規(guī)模，出水水質(zhì)≤8NTU。經(jīng)過分析比較后，決定應用渦旋混凝低脈動沉淀給水技術(shù)將其改造為小間距斜板沉淀池。本文介紹該設計。
關(guān)鍵字：3^＃沉淀池 斜板沉淀池 渦漩混凝低脈動沉淀 微渦混合器

南京市上元門老廠規(guī)模30萬米3/日，建于1973年，取長江水為水源。2002年，為改善玄武湖和內(nèi)秦淮河水質(zhì)，將其中10萬米3/日系列改造為沖洗水廠。2004年為進一步加大沖洗水量，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“流動的河”，開始進行引水二期工程，形成20萬米3/日沖洗水廠。在此工程中需將原5萬米3/日3＃斜管沉淀池改造為8萬米3/日的生產(chǎn)規(guī)模，出水水質(zhì)≤8NTU。經(jīng)過分析比較后，決定應用渦旋混凝低脈動沉淀給水技術(shù)將其改造為小間距斜板沉淀池?，F(xiàn)將設計介紹如下：

一 原混凝反應沉淀工藝分析

3#沉淀池原工藝采用管道水力混合+（下層+上層）隔板反應+斜管沉淀，進水為一根DN800分為三根DN500進水，反應分為三組，反應時間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。該沉淀池已運行二十余年，雖經(jīng)多次改造，但使用效果不理想，出水量達不到設計規(guī)模，水質(zhì)達不到要求。分析原因如下：

該混凝工藝并未對藥劑的快速有效擴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。藥劑擴散分為宏觀擴散、亞微觀擴散，從而導致膠體顆粒與混凝劑水解產(chǎn)物的反應，膠體與混凝劑的擴散取決于水體運動的動力學條件。凈水廠的混合設備僅限于簡單的水力混合，宏觀和亞微觀傳質(zhì)效果不佳，并未能使混凝劑擴散快速、均勻、有效，從而導致藥劑浪費，運行成本增加。

反應采用G、GT值控制，經(jīng)計算可知，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)速度梯度理論設計的。速度梯度理論是由層流推導得出的，而水廠實際水體流動為紊流，因而速度梯度的應用在理論上有局限性。從實際運行上分析，在格網(wǎng)反應池的格網(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狀況應最差，而實際工程其運行效果最佳，因而在實際工程上速度梯度理論有應用誤區(qū)。水廠反應工藝是采用該技術(shù)設計的，因而反應絮凝段存在嚴重技術(shù)弊端，其表現(xiàn)為礬花顆粒尺度較小，密實度不足，難以沉淀去除。

3#池沉淀工藝采用斜管設備。斜管由于間距大，沉降路程遠，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，同時易引起斜管變形，設備內(nèi)及表面積泥和水質(zhì)惡習化形成了惡性循環(huán)。

二 改造總體方案

1、工藝介紹

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

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

反應工藝采用小孔眼格網(wǎng)反應池，高效的格網(wǎng)反應促進了析出的小礬花的快速有效碰撞，在反應池的全程布設格網(wǎng)，使礬花顆粒由小到大，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。格網(wǎng)的布設有三個作用，一是形成微渦旋，使顆粒碰撞凝聚，二是利過網(wǎng)的剪切使絮體保持一定的壓實度，三是為一些流動過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備，該設備由于間距小，雷諾數(shù)（Re值）較常規(guī)設備減小，抑制了顆粒沉降的水力脈動；又由于結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，無側(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備發(fā)揮。同時小間距斜板又具有布水均勻不短流的優(yōu)點。

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

混合時間：30s；水頭損失：50mm

反應時間：10.0min；水頭損失：30mm

沉淀池負荷：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進水管進沉淀池，進水管安裝DN1000管式微渦混合器1套；

③新建反應區(qū)隔墻，反應區(qū)加高0.60米；

④反應區(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，采用角式快開排泥閥。

⑦出水管更換為DN1000鋼管。

具體布置見圖。

三 總結(jié)

1、渦漩混凝低脈動沉淀給水處理技術(shù)可應用于處理長江水，應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)碰撞的動力學致因是慣性效應。

2、微渦混合器有效促進亞微觀傳質(zhì)擴散，可形成高比例、高強度的渦漩，利用其離心慣性效應使藥劑迅速擴散至水體細部，使膠體顆粒瞬時脫穩(wěn)。

3、小孔眼格網(wǎng)反應池可以有效提高單位時間內(nèi)顆粒的碰撞凝聚程度，從而避免了反應的不完善和過反應現(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、改造工程實施難度大，設計時應盡可能保留原有池壁，盡量利用原有洞口，結(jié)構(gòu)設計要充分考慮安全性。