澄清池-超滤膜组合工艺在老水厂提升改造中的应用分析.pdf

澄清池超滤膜组合工艺在老水厂提升改造中的应用分析魏月华 王连弟(天津市自来水集团有限公司凌庄水厂 天津)摘 要:天津市某水厂老净水工艺有平流沉淀池、斜管沉淀池、斜板沉淀池及普通快滤池在产水浊度要求 的条件下设计其产水能力/为满足饮用水水质及供水范围水量要求新建了产水能力/、产水水质好、占地面积小、自控化程度高的超滤组合工艺该工艺投产后在新、老工艺运行过程中进行了水量分配调整、各工艺段运行方式调整等工艺优化措施使得澄清池超滤组合工艺与老净水工艺并网运行后在水量、水质、药耗、人员配置等方面为水厂平稳运行提供有利条件 关键词:超滤膜组合工艺 并网运行 工艺优化中图分类号:.文献标志码:文章编号:():./.(.):././.:天津市某水厂 年建成投产是天津市中心城区四大水厂之一主要服务面积约经过两次改、扩建后水厂设计处理能力可达/由于水厂原净水工艺均在 年以前立项开工和投产运行水厂存在产水设施老旧、处理效率低下等问题而随着饮用水水质标准的提高和服第 卷 第 期 年 月 供 水 技 术 .务区域需水量的日益增加水厂原净水工艺难以在原设计负荷下运行日处理水量逐渐缩减日常供水量约/左右最大负荷约/为解决这一问题利用厂内预留用地新建产水规模为/的超滤净水系统该工程于 年年底开工建设 年 月试运行并于同年 月与原有工艺正式并网运行目前水厂实际产水能力达/净净水水工工艺艺介介绍绍 水厂工艺流程水厂水源为引江水经预处理后提升至水处理工艺系统 水厂有新净水工艺(超滤系统)和老净水工艺(快滤池系统)两条产水线老净水工艺加药后的原水在沉淀池混合沉淀过程水经滤池过滤后进入清水库超滤系统由 台双离心工频泵采用真空开停泵的方式全自动运行水量由配水井调节进入预臭氧接触池过程水经过脉冲澄清池的混合沉淀及超滤膜的过滤产水最终在清水库储存 老净水工艺产水储存在、和 清水库部分进入 清水库而超滤系统产水储存在 和 清水库 清水库储存水最后经送水泵送至市政管网进入千家万户 水厂工艺流程见图 脉冲澄清池ABC缓冲池A缓冲池B脉冲澄清池DEF臭氧接触池A臭氧接触池B总配水井津港泵房非电进水泵房老进水泵房新混合井老混合井斜管沉淀池斜板沉淀池平流沉淀池一滤站二滤站三滤站4清水库2#清水库1#清水库老送水泵房新送水泵房市政管网3#清水库6#清水库超滤膜1系列超滤膜2系列超滤膜3系列超滤膜4系列预沉池图 水厂工艺流程 .超滤膜澄清池组合工艺 工艺介绍超滤膜澄清池组合工艺(超滤系统)是净水行业中新型工艺技术包含进水泵房、预处理系统、加药系统、混凝沉淀及过滤系统五部分 原水经进水泵提升至配水井水量分配后进入澄清池进行混凝沉淀上清液最终经膜系统过滤后进入清水库预处理系统设置了多种预处理方法包括预臭氧、预氯化、粉末活性炭吸附及高锰酸盐预氧化 根据不同原水水质采用不同的预处理方法:若原水有机物浓度较高且有嗅味和藻类时投加臭氧进行预氧化若原水有机物浓度较低但存在藻类时投加次氯酸钠当使用水质较差的备用水源(引滦原水)时配合澄清池工艺设置了粉末活性炭投加系统用于吸附水中的有机物和嗅味物质若原水存在溴酸盐问题还需要投加预氧化剂时可考虑投加高锰酸钾复合盐 超滤系统多种预处理投点的设置使得原水在轻微污染的情况下能够实现应急处理加药系统的药剂选择根据原水水质特点决定水厂的混凝剂投加方式为三氯化铁和聚合氯化铝联合投加既可避免夏季高藻期碱度较低时三氯化铁投加量过大导致 迅速下降进而影响混凝效果又可在低温低浊期减少铝盐投加量进而保证出厂水余铝含量不超标沉淀澄清工艺选择苏伊士 上向流炭吸附脉冲澄清池是一种集混凝、沉淀为一体的新型澄清系统包括真空室、泥层区、澄清区、污泥浓缩区四部分其中泥层区悬浮污泥层的厚度受临近污泥浓缩区隔墙高度的限制过剩的污泥会通过隔墙顶部溢流至污泥浓缩区浓缩区底部设有泥斗并由装有自动阀的管道间断排出 该澄清池共设 组池体产水量可达 /出水浊度 本工程长期使用水质较好的南水北调中线原水而 上向流炭吸附澄清池增加了粉末活性炭投加系统对有机物的去除率可达到 可具有类似臭氧活性炭工艺深度去除水中有机物的作用不仅能有效提升产水水质且可减少工程投资和运行成本超滤系统配置方式共 个系列每个系列配置 个机台每个机台集成 支膜(其中 支为提 年 月魏月华等:澄清池超滤膜组合工艺在老水厂提升改造中的应用分析第 卷 第 期供实际数量 支为考虑增容预留空位)共 支超滤膜 该膜组件选用型号为 的中空纤维膜采用死端过滤的运行方式常规运行工况包含产水、气水洗、反冲洗、排放四部分 每支膜面积为 有效孔径 设计运行通量为 /()具备每天产水 的能力且自身回收率达 以上(按日计)各工艺段进、出水水质情况水厂水源为长江水原水水质好且水质稳定各工艺段出水水质也相对稳定 水厂新工艺中各工艺段 年 月 日 月 日的水质情况见表 表 新工艺各段进出水水质 .日期水质指标澄清池进水澄清池出水超滤膜出水去除率/月 日 月 日 月 日 月 日/().浊度/./().浊度/./().浊度/./().浊度/.由表 可知由于原水中 含量较低澄清池进口均在 /以下整个超滤膜组合工艺对 去除率均在 左右 该工艺对原水浊度去除率可达 以上膜系统出水浊度低至 满足本企业标准规定的 且远低于饮用水水质标准中规定的 表明膜系统具有出水水质较好且稳定的独特优点新新老老工工艺艺并并网网运运行行情情况况 新老工艺并网运行过程该水厂新工艺超滤膜系统自总配水井出水分为、两线运行与老工艺并网运行的过程分为两个阶段:第一阶段 线投入使用产水量约 /超滤膜产水进入 清水库再送入市政管网第二阶段超滤膜系统 线和新建 清水库投入使用产水量约/清水库加氨点由清水库进口改为出水管道实现与老工艺快滤池系统并网运行 后期为分配水量将 线部分产水引入 清水库快滤池系统部分产水引入 清水库 新老工艺并网运行工艺优化措施新老工艺并网运行后为尽可能提高水质、水量并适应水厂生产分配对各工艺段的相关运行参数进行调整对整个系统进行优化 快滤池系统优化措施超滤膜系统投产后快滤池系统产能降低并网运行后对其中两处进行调整 老工艺快滤池系统设置新、老 个混合井新混合井为斜管沉淀池和斜板沉淀池供水老混合井为平流沉淀池供水两个混合井间设置联络闸调节进水 夜间送水量较低时两个混合井间的高程差导致水几乎全进入平流沉淀池因此切断平流沉淀池运行线与斜管、斜板沉淀池运行线之间的水量联系夜间仅运行平流沉淀池这样既可以保证产水余氯稳定同时解决了因快滤池系统工艺流程未安装流量计导致次氯酸钠的投加量难以控制的问题 新老工艺并网运行后平流沉淀池运行液位下降 导致原有浮泥排放装置无法正常运行沉后水中絮体较多滤池运行负荷增加因此对排泥装置进行改造使其可随沉淀池液位调整高度保障排泥效果 超滤组合工艺优化措施()脉冲澄清池真空风机启停水厂原水为引江水冬季原水浊度低于 低于 /脉冲澄清池以“/三氯化铁/聚合氯化铝”的投药量投加远高于老工艺快滤池系统同期加药量 同时随水温的下降出现了出水浊度高、矾花上浮等现象 基于此问题采取降低药耗、停止真空风机的措施停止真空风机后每千吨水约节省 电耗半年内可节约 万元 采取该措施后澄清池出水浊度低于 能够满足超滤膜处理要求()脉冲澄清池排泥参数调整第 卷 第 期 供 水 技 术 年 月脉冲澄清池在运行中产泥量不断增加可能出现以下问题:排泥频繁或排泥时间过长导致脉冲澄清池排泥量过多并有部分干净水在排泥过程中被排出降低了澄清池的回收率违背节能减排目的排泥时间过短或排泥气动阀出现故障时将导致脉冲澄清池排泥不彻底进而出现澄清池出水浊度升高、泥斗泥体恶化、斜管附着絮体等问题 因此根据脉冲澄清池排泥遵循“泥量守恒原则”通过增加或减少排泥频率的方法来调整排泥参数设置排泥时间为 时根据小时排泥时间确定排泥间隔确定各池体排泥参数 按照式()()分别计算产泥量和排泥时间产泥量()排泥时间产泥量()式中 为进水量/为烧杯实验中不同加药量条件下的悬浮物浓度/为常规运行状态下污泥层污泥浓度一般为 /为单池平均排泥量/()超滤膜系统反洗程序优化措施超滤系统每运行 进行一次 的物理性气水混合冲洗包含气水洗和反冲洗两种程序气水洗每支膜进水量为 /反冲洗每支膜进水量为 /具体清洗时间及方式见表 表 优化前后超滤膜清洗时间及方式 .时间优化前优化后产水/气洗/气水洗/反冲洗/排放/通过对运行过程中膜通量的长期观察发现“气水洗”效果优于“气水洗反冲洗”效果因此取消反冲洗程序将气水洗时间调整为 修改前“气水洗反冲洗”程序中包括气洗 气水洗 进水量为 /反冲洗 进水量为 /修改后“气水洗”程序中包括气洗 气水混合洗 进水量为 /修改后每反洗一组膜可节约水 每组膜每天约进行 次气水反冲洗则每天可节省约冲洗水 即当日产水量 时回收率提高约 新老工艺并网运行成本分析超滤膜系统投产后 年全年总处理水量 年全年总处理水量 新、老工艺并网运行后对、年两生产线的药剂成本、动力成本及人员配置情况进行统计见表 表 新老工艺药剂成本、动力成本及人员配置情况 .项目药剂成本/(元)动力成本/(元)年 年 年 年人员配置新工艺(超滤膜系统).老工艺(快滤池系统).由表 可知超滤系统运行药剂成本低于快滤池系统超滤膜系统运行两年的药剂成本均低于设计药剂成本 元/超滤膜系统运行两年均高于设计动力成本 元/且超滤膜系统的动力成本远高于快滤池系统这是因为超滤膜系统主要用电设备包括进水提升泵、臭氧发生器、鼓风机、超滤膜提升泵等而快滤池系统在进水提升泵后的工艺靠重力流运行仅有排泥泵、反洗水泵等少量附属用电设备 超滤膜系统的动力成本高导致系统的合计成本比快滤池系统高 年超滤系统合计成本 元/比快滤池合计成本高 元/年超滤系统合计成本 元/比快滤池合计成本高 元/除调度岗和电泵岗同时负责新老系统运行操作外超滤膜系统由 人完成净水工艺运行操作和设备巡视等日常工作而老工艺需 人即在产能基本相同的前提下超滤膜系统可节省 人的人工成本水水厂厂提提升升改改造造后后的的运运行行效效果果该水厂超滤系统通水运行以来在水质、水量、药耗等方面均占优势地位超滤系统投产并网后经各工艺段优化调整后两条生产系统均可稳定运行超滤膜系统并网通水后使水厂水质、水量得到保 年 月魏月华等:澄清池超滤膜组合工艺在老水厂提升改造中的应用分析第 卷 第 期证但在一定程度上增加了运行成本 具体运行效果如下:超滤产水线占地面积小并且出水水质较好出水浊度小于 超滤产水线投产后减少了水厂老工艺的生产负荷且老工艺运行优化后保证了老工艺出水水质超滤系统投产后通过药耗核算 年超滤膜系统药剂成本为 元/(低于设计药剂成本 元/)低于同期快滤池系统药剂成本 元/在一定程度上降低了水厂净水的药剂成本 超滤膜系统设计动力成本 元/除去进水动力及送水动力外通过电耗统计发现 年超滤膜系统动力成本 元/同期快滤池系统动力成本仅 元/另外超滤膜系统需定期维护成本约 元/超滤组合工艺并网使用后吨水生产成本增加超滤组合工艺并网后通过对脉冲澄清池排泥参数及超滤膜清洗程序调整后在一定程度上提高了系统产水率从而增加了水厂总产水率参考文献:生活饮用水卫生标准.于益群方自毅何凤华等.上向流炭吸附脉冲澄清池优化运行研究.给水排水():.李羊城.基于磨盘山水库水的不同预氧化方式强化絮凝的试验研究.哈尔滨工业大学.陈洪鹏王连弟苗慧茹等.脉冲澄清池排泥运行参数研究.供水技术():.作者简介:魏月华()女 天津人 硕士、工程师主要从事自来水厂运行管理方面的工作:.收稿日期:践行生态文明理念做美丽中国建设的好公民第 卷 第 期 供 水 技 术 年 月