不同形式絮凝反应池在非洲给水项目应用中的选型分析_魏安顺.pdf

1引言絮凝池对净水处理工作而言至关重要。设计人员在进行絮凝池设计的时候，应结合实际情况进行建设，充分考虑水厂运行的时候可能出现的问题，尽可能引入新型建设材料、设备等，对传统技术进行优化。2絮凝反应池分类如今，国内绝大多数的水处理厂主要会使用隔板絮凝池、折板絮凝池、机械絮凝池、网格絮凝池等方法进行净水处理。隔板絮凝池主要是指在池中设置多个隔板，令其形成一道道廊道，廊道具体的宽度、深度取决于絮凝体聚集变大的程度。相较于其他方法，隔板絮凝工艺施工法的起源最为悠久，由于其存在众多优势，至今仍然被广泛使用在各个大中型水处理厂的日常工作之中。这种施工方法的优势在于构造简单、管理难度较大，且非常适用于水量较为稳定的环境下，絮凝效果非常好。但其缺点在于絮凝所消耗的时间较长，絮凝池占据的面积较广，若水量频繁变化，很难保证絮凝效果。因此，这种这方不适用于小型的水处理厂。折板絮凝池来源于隔板絮凝池，是通过对隔板絮凝池改造优化而得的。根据水量的多少，折板絮凝池主要可以分成单通道、多通道两类。该方法可将整个絮凝池划分成3段，每段的容积大小保持一致。其中，13段分别安设的是异波折板、同波折板、平板。当水流流入絮凝池之后，先后会出现缩放流动、曲折流动、直线流动1。水流在絮凝池中形成的紊流程度将出现从大至小的变化，不同水流质点之间的碰撞概率也会出现由大到小的变化，通过这一过程，能够达到絮凝体变大结大的要求。折板絮凝池的应用能够有效提升絮凝池容积利用率、能【作者简介】魏安顺（1986），男，甘肃兰州人，工程师，从事海外施工管理研究。不同形式絮凝反应池在非洲给水项目应用中的选型分析Election Analysis of Application of Different Forms of FlocculationReaction Tanks in African Water Supply Project魏安顺（中国土木工程集团有限公司，北京 100038）WEI An-shun(China Civil Engineering Group Co.Ltd.,Beijing 100038,China)【摘要】将埃塞俄比亚索马里州戈德镇供水项目絮凝池结构形式作为主要研究对象，详细阐述了给水站常用的净水处理方法，如隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池、机械絮凝池等，对这些方法的概念进行了介绍，通过对其优缺点进行对比分析，制订出了相应的解决方案。【Abstract】This paper takes the structure of the flocculation tank in the water supply project of Gode Town,Somalia,Ethiopia as the mainresearch object,and elaborates the commonly used water purification treatment methods in the water supply station,such as clapboard floc-culation tank,folded plate flocculation tank,grid flocculation tank,mechanical flocculation tank etc.,introduces the concepts of these meth-ods,and makes corresponding solutions by comparing their advantages and disadvantages.【关键词】净水处理；絮凝反应池；对比；选型【Keywords】water purification treatment;flocculation reaction tank;comparison;type selection【中图分类号】TU991.2【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0055-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.016Public Utilities Design公用工程设计55Construction&DesignForProject工程建设与设计量利用率，可以对水流速度梯度的分布情况进行调节，令其更具备合理性。所以该方法的优势在于絮凝的效果较好、耗费的时间少、不会损失过多水头。然而，这一方法的缺点是安装维修难度较高，只适用于中小规模的水处理厂之中。机械絮凝池技术指的是把单独的机械絮凝池串联在一起，并配备专门的搅拌器，负责搅拌水流。为了确保絮凝体能够不断变大，每个絮凝池的搅拌强度从开始到结束会逐步降低，其目的是为了令絮凝值出现从大到小的变化。这一方法的优势在于可结合水量、水质的变化来设定最适宜的搅拌强度，确保絮凝值一直稳定在设计规定的标准内，从而确保絮凝效果。所以，该方法耗能较少、絮凝效果较好。但相较于折板、网格絮凝池，这种方法所需的工作时间更长，且需要引入专门的机械设备，将导致成本大大增加，后期还需要定期进行维修管理。网格絮凝池进行设计的时候，其设计方案、布置特征都能够参考多折板絮凝池，大多会设计为多格竖井回流，即在竖井之间的隔墙表面间隔交错开孔。当水流涌入网格絮凝池之后，将会受到缩放作用的影响，池内将出现涡旋，水体也会出现碰撞。网格絮凝池主要分成3段，每段所耗费的絮凝时间基本一致。因为第一段絮凝体的形体较小，因此，需要借助密网格来提升颗粒之间的碰撞力度。当水流进入第二段之后，此时絮凝体的体积已经明显变大，此时只有较小的值才能够保证颗粒体积继续扩大，但由于需要控制网格层间的间距不变，只能通过安设疏网格来提升网格的孔眼尺寸。当水流进入第三段之后，值将进一步降低，此时为了避免絮体出现破损，无须再安设任何网格。这一方法的优势在于絮凝效果较好、耗费的时间较短；其缺点在于设计流程非常烦琐，底部极易堆积淤泥杂物，需要定期对其进行清理，因此不适用于大中型处理厂2。3项目背景埃塞俄比亚索马里州戈德镇供水项目是我司承建非洲众多供水项目的其中之一，分为土建施工和机电设计采购安装两个合同。咨询初步设计为传统且非洲应用较广的预沉、絮凝、二沉、快滤工艺。针对絮凝池，为节约成本，降低未来运行中的维护成本，同时达到易操作维护的目的，本文对不同形式的絮凝池进行了对比研究，最终确定了絮凝池的结构形式并应用于该项目。4不同形式的絮凝反应池的参数设计4.1絮凝形式一（机械式）机械搅拌絮凝池主要由桨板、叶轮、旋转轴、隔墙、池壁组成。通过机械搅拌絮凝池的实验，不仅可以选择投加药剂的种类、数量，还可以确定混凝的最佳条件。机械搅拌絮凝池内设搅拌机，搅拌靠机械力实现，即叶片搅拌完成絮凝过程。叶片可以做旋转运动，也可以做上、下往复运动，项目多采用旋转方式。传统的机械絮凝池的搅拌器少部分采用网浆形式，大多采用桨板式叶轮。为了确保沉淀池的沉淀效果，在絮凝池内结成较大的絮体需要有足够的絮凝时间及相应的水力条件。絮凝时间一般为1530 min，以保证絮凝过程的充分和完善。机械搅拌可采用多级串联方式，大型水厂则采用分级搅拌方式，一般内设34挡搅拌机。根据布置的形式，可分为水平轴式和垂直轴式机械搅拌。4.2絮凝形式二（水平隔板式）水平隔板式絮凝池，水流通过平行槽和一组隔板来促进水流的混合和絮凝，从而为混凝颗粒结合成絮状颗粒创造条件。具体设计参数考虑如下：1）戈德镇原水平均温度25；2）隔板摩擦系数0.30.5，取0.5；3）絮凝时间TD=24 min；4）设计两个单元；5）设计流量8 369 m3/d，单个单元考虑4 184 m3/d；6）根据场地情况及水厂整体布局，单个单元长度设定为10 m，隔板高度设计为2 m；7）絮凝时间考虑24 min/2=12 min；8）单个单元流量12 min5.8 m3/min=69.2 m3；9）长L=10 m，高H=2 m，宽度W=69.2/10/2=3.46 m；10）结合当地其他水厂絮凝时间，该絮凝时间设计为20min，取宽度3 m。综上，建议两个单元，每个单元宽度3 m，长度10 m，考虑增加一道隔墙1.2 m，总长11.2 m。4.3絮凝形式三（竖流式）竖流式絮凝池，也称为阿拉巴马式絮凝池，由一系列腔室组成，原水通过上下两个方向的流动完成絮凝，具体结构形式如图1所示。56图 1竖流式絮凝池平面图（单位：mm）竖流式絮凝池考虑絮凝时间15 min，具体设计参数考虑如下：1）考虑每个单元过流面积2.5 m2.5 m=6.25 m2；2）考虑操作有效高度4 m；3）每个单元体积为25 m3；4）为方便操作和维护，考虑双竖流系统，每个系统3个单元；5）因此双竖流系统总体积为625=150 m3；6）设计流量5.8 m3/min，因此，在两个竖向系统同时工作的情况下，絮凝时间为26 min；7）维护期间，在关闭一个系统的情况下，单个系统的絮凝时间将降低至13 min，对于短时间的清洗维护，相对于15 min的最低絮凝时间要求，是可以允许的。综上，建议两个单元选择如图1所示的竖流式絮凝池。4.43 种形式的絮凝反应池的对比4.4.1絮凝形式一优点：（1）处理效率高，絮凝效果良好，不受水量变化的影响，单位面积产水量较大；（2）对水温、水质变化的适应性强；（3）可以选择投加药剂的种类、数量，还可以确定混凝的最佳条件。缺点：（1）絮凝设备昂贵，造价高；（2）运营费用高；（3）需要定期维护，维护成本高；（4）制造业欠发达的非洲设备配件采购困难。4.4.2絮凝形式二优点：（1）构造简单、管理难度较小；（2）能够令净水药剂、源水之间充分进行混凝反应，且反应池空间足够，能够令絮凝矾花生成聚结变大，絮凝效果好。缺点：（1）池内易残留淤泥杂物，难以被清理；（2）若絮凝池工作过程中管道混合器中的净水药剂投加点存在故障异常，此时投药点的位置将被调整至折板反应池翻水孔上侧，但这样一来难以保证药剂、源水充分融合在一起，对出水水质也会造成很大的影响；（3）平面尺寸大，所需用地面积较大；（4）整体平面尺相对形式三较大，混凝土方量较大，业主前期投入大。4.4.3絮凝形式三优点：（1）构造简单，管理难度较小；（2）能够有效保证絮凝体的结构不受破坏；（3）在每个单元底部考虑引入集泥斗，安装排泥管道及阀门，充分考虑了底部的积泥排出问题；（4）相对形式二，占地面积较小；（5）相对形式二，混凝土方量较小，业主前期投入小。缺点：（1）该形式的反应池工作过程中絮凝反应时间较短，导致最终形成的矾花效果不佳；（2）若絮凝池工作过程中管道混合器中的净水药剂投加点存在故障异常，此时投药点的位置将被调整至该池的进水口部位，但这样一来难以保证药剂、源水充分融合在一起，对出水水质也会造成很大的影响。4.5三种形式的絮凝反应池选型确认非洲项目的实施，需综合考虑建造成本、投入产出比、日常运行维护成本等因素。双竖流式絮凝池絮凝效果良好，占地面积小，业主前期投入小，结构简单，管理维护难度低。因此，建议业主采用了第三种形式，项目完成后，整体系统运行稳定，运营成本较低，运行效果良好。5结语由此可见，絮凝反应池的形式不同业主前期投入不同，采购施工难度不同，后期维护成本不同。本文结合埃塞俄比亚索马里州戈德供水项目案例，针对各种形式的絮凝反应池在给水应用中的优缺点进行了详细探索，为非洲类似水厂的建设提供参考。【参考文献】1徐学花.紊流多微涡网格絮凝池与小间距斜板沉淀池的技术应用J.科技成果纵横,2011(4):56-57.2龙波.污水处理工艺方案分析J.中国水运（下半月）,2011(7):189-190.【收稿日期】2022-08-05Public Utilities Design公用工程设计57