城镇供水处理厂节水策略及效益分析 5页

2007年全国给水排水技术信息网成立三十五周年庆典暨年会论文集城镇供水处理厂节水策略及效益分析.,’,,,,,陶辉’王毅韩伟2江翰2李星3赵富旺’李圭白’.(l.哈尔滨工程;2.18;3工业大学市政环境学院哈尔滨15090北京首创股份有限公司北京002北京工业大学建筑工程学院北京!0022)、,:摘要针对目前我国城镇供水处理厂自用水率高水资源浪费严重的问题本文开展了节水策略研,,.究提出通过减少无效排泥和减少无效冲洗两个途径节约水厂生产用水并在L水厂进行了示范研究针,,一,,对示范水厂的优化措施实施后使水厂的自用水率由原来的8%降到2.3%节约水资源20万m、节10万元·a’’.示范水厂的生产过程说明,以上两种途径是可行的,省水厂生产成本近取得了重大的环境效益、社会效益,同时也取得了较大的经济效益.:关键词供水厂节水策略效益1.前言“”,2006年中共中央提出建立资源节约型国民经济体系和资源节约型社会的战略目标而水资源的节约就是其中的一个重要方面。在资,我国水资源匾乏,2150m3·a一,,不源型缺水方面人均占有量低(仅为,、,.”到世界平均水平的四分之一)空间和地域上分布不均年际和季节变化大是一个严重缺水的国家近年来随着城市的发,,展城市供水水源短缺的情况又开始出现并且有从地区性缺水向全国性城市缺水演化。,,。:z的趋势而在水质型缺水方面我国水环境虽局部好转但总体上仍呈恶化趋势环保总局对113个环,:保重点城市水源地水质的监测表明有39个城市的饮用水源地水质达标率不到80%有19个城市的饮用,。拿3水源地水质达标率不到40%其中水质全部不达标的城市有3个城镇供水,,处理厂在生产自来水的同时也消耗大量的水这部分水在行业内称为水厂自用水其数量一‘。,,”般为供水厂取水量与供水量之差作为制水企业对水资源的短缺的体会更为深刻更加了解节水的重。,,要性目前部分城市为缓解用水资源短缺的状况采用远距离输水(国家也开展了特大型的南水北调工程)原水费用较高,,、,因此城镇供水处理厂在制水过程中节约自用水不仅具有重要的环境效益社会效益也。,。具有重要的经济意次本文以北方地区L水厂为例进行了示范研究2.自用水组成及节水策略2.1.自用水组成城镇供水厂的自用水主要由絮凝池排泥水、沉淀池排泥水、滤池冲洗水和其它生产、生活用水组成,。,,。,一般、10%可占到总产水量的3%与前三者相比其它用水量较小一般占总自用水量的1%以下在自用一,,.,·一,,.:,.,·,1万ma03%5万mal水组成中滤池反冲洗水量最大为164占57沉淀池排泥水量次之为7626.59%;,为45.6万m,·a一,,.85%:三者占自用水量的9.47,占絮凝池排泥水量再次占巧%而共它用水仅占.53%。,。0因此在本文中进行节水策略研究及示范研究时将其它用水均忽略不计2.2.节水策略2.2.1.减少无效排泥排泥水包括絮凝池排泥水和沉淀池排泥水两个部分。絮凝池排泥的主要目的是通过排除池底沉积絮体,,。从而减少其对混凝影响设计和运行良好的絮凝池应仅产生少量絮体沉积甚至不产生积泥而当絮体,,,。在进入沉淀池后由于水流速度减缓絮体大量沉降至沉淀池底部以完成泥水分离过程这些积泥若不,、,,。及时排除则会造成沉淀池过水断面减小水流速度加快从而影响絮体的沉降过程降低出水水质沉淀池排泥过程的目的就是要消除这种影响。有效的排泥能保证水的混凝过程和泥水分离过程。但过于频繁.,,,,陶辉男1981年生于安徽寿县现为哈尔滨工业大学市政环境工程学院博士研究生研究方向为城镇供水厂节水节能优化研究和城镇供水水质保障技术研究。\n2007年全国给水排水技术信息网成立三十五周年庆典暨年会论文集地排泥,对,,。混凝过程及泥水分离的改善无明显效果同时还会造成水资源的大量浪费使得制水成本升高,,。因此供水企业应对本厂的排泥过程做仔细研究减少直至消除无效的排泥过程2.2.2.减少无效冲洗,滤池的反冲洗过程是指用过滤后的清洁水对滤层进行清洁工作以清洗掉滤层在运行周期内所截留的。,。,:悬浮固体通常采用的冲洗方式有三种单独水冲洗辅以表面冲洗的水冲洗和气水反冲洗一般而言,。,三者所需的冲洗水量依次减小但不同的冲洗方式有不同的适用范围例如单独水冲洗若用于均质滤料,;则会由于滤层膨胀率较高而造成滤层分层明显减少其含污能力而气水反冲洗若用传统级配滤料则会造。,、成滤料大量流失反冲洗过程以恢复滤层的含污能力为目的长时间大强度的冲洗不仅不会进一步清洁,,、。,滤层反而造成冲洗水的大量浪费严重时造成滤料流失承托层破坏等严重后果因此供水企业应对自身滤,、,。池的冲洗过程作仔细研究确定合理的冲洗方式冲洗强度和时间以减少无效的冲洗过程另外,,,减少反冲洗次数。在过滤过程中应合理地确定滤池运行周期充分发挥滤层的截污能力不仅,。可以节省人量的反冲洗水而且还能降低因初滤水不合格而引起水质超标的可能性3.示范水厂研究.3.1示范水厂简介,。本文选择北方地区L水厂为示范水厂进行示范研究其工艺流程如图2所示L水厂以微山湖为水源,,·一,,m,,地采用传统处理工艺设计产水量为21万d(其中包括5%的自用水量)分为两套平行的系统每.3·一’。,3·一’,m一m套系统的产水量均为105万d但实际运行时其产水量仅为812万d三年来平均产水量为10.2万m:‘·创,50%,。由图lL水厂自用水组成可见,、总自用水量为负荷率仅为产能浪费较高所示的2983·’,.3·一,,,。。am,万即082万d占总产水量的8%不仅水资源浪费严重而且使得水厂制水成本居高不下泥凝刘预旅二乳1PAa乡.,;转J、‘竺J不不万让己望1戈l熟妙乏水I纬犯式衫L静态公纪介器絮凝;也域絮凝池廿}认,、{}’,.亏奋;送水呆沽梦1乃移含通尖滤执卜一{1’流幼仁淀池图1示范水厂工艺流程图3.2.絮凝池排泥优化,,,由图2可以看出L水厂的絮凝池采用两段式前段为回转式隔板絮凝池后段采用水平轴式机械絮凝池。在每个回转式隔板絮凝池中央设置DN300Inm排泥管1条;机械絮凝池分三档,每档中设DN20Om排。:泥管2条均采用快开式排泥阀,。3,水厂原来的运行方式是每4h对絮凝池排泥一次每次排泥时间305每天累计排泥水量1250m全年.3,.。,,m120、SON刊累计456万占产水量的2%课题组的研究显示絮凝池的排泥水浊度仅为多数时间属于无效排泥。由于排泥时间己经较短,仅为305,缩短排泥时间会造成排泥过程的可操作性变差,而更换,。小口径的排泥管不仅不太现实而且有可能造成排泥管堵塞等后果,,。,因此课题组决定延长絮凝池的排泥时间并进行了生产性实验实验过程中逐步延长1#系统絮凝,。,池的排泥周期其它运行参数与2#系统保持相同每延长一次絮凝池的排泥周期系统均稳定运行一周时,。间考察其对沉淀池出水水质指标的影响\n2007年全国给水排水技术信息网成立三十五周年庆典暨年会论文集移一一,系统‘一。一2系统n卜N、招月二一6h一~12h一~18h一一24h-~32h-图2絮凝池排泥周期变化对沉淀池出水浊度的影响,,由上图可见逐步延长l井絮凝池排泥周期直至将排泥周期延长至32h也未发现对沉淀池出水水质有任何不良影响。因此仅从水质上看,将排泥周期延长至32h也是可行的。但将排泥周期延长至32h后,对排0.scm见方大小的小块,,且考虑到排泥过泥水的观察发现排泥水中有少量絮体结成为防止排泥管堵塞,。程的操作性确定排泥周期为24h,,·.一,,将絮凝池排泥周期延长至24h后排泥水量减少83%仅为210m3d全年可节约排泥水379万,。,,,m不仅减少了水量消耗节约了大量水资源而且也使得排泥水的含固率得到提高可减小生产废水处.理工艺的负荷3.3.沉淀池排泥优化L水厂采用传统的平流沉淀池2座,池长10.7m,采,吸泥机匀速运行,排泥一用虹吸式吸泥机排泥,。,次运行时间为2h排泥周期为ldL水厂无排泥水流量计量装置因此课题组采用容积法对排泥流量做了,.·一、.·一,.,·一.·一,8m,mn,m,mn75mmn,,m,min’三次平行测试分别为74i870i和8i取其平均值为573则·一,.·一,.。m,,m,,。,,单池每天排泥水一o4s沉淀池总排泥水量为zo96d合765万d占产水量的2;%L如水,,厂也无泥位计为摸清沉淀池底的积泥情况在不同排泥周期监测了排泥水的含固率用以反映其积泥情,。况如图4所示一士翻.泥)IlJ期ld一一。一1犷泥周勺13d一▲一乎仆泥周期sd一口一士I泥周期7d心暇瓣匡七皿曰020姗40605010.执位,t’l!,m图3排泥周期对沉淀池排泥水含固率变化的影响\n2007年全国给水排水技术信息网成立三一十五周年庆典暨年会论文集,,,由上图可见沿沉淀池长增加的方向排泥水含固率快速降低并且随着沉淀池运行周期的延长排泥。,“水含固率变大沉淀池前段(050m)含固率也即积泥情况对运行周期的变化十分敏感随运行周期的延,,。m、100m)长排泥水含固率急剧上升也即积泥情况变重但沉淀池后段(50排泥水含固率对沉淀池运行,,..,一周期变化不敏感在运行周期由1天增加到7天时含固率均在01%02%的范围内因此如果在沉淀池后段吸,,。,泥机保持与在前段的运行速度相同则会造成排泥水的大量浪费即无效排泥为此提出吸泥机:的优化运行方式..·一’;1、50。)运行速度为0s3mmin沉淀池前段(o..·,。2m一loom)运行速度为2smmin沉淀池后段(so,。,,同时也监测了排泥周期对沉淀池出水水质的影响如图5所示可以看出排泥周期的延长至7d也。,,未发现其对沉淀池出水水质并无不良影响但当排泥周期延长至7天时发现排泥水有些许嗅味为保证,。,、水质安全确定排泥周期一般不超7d以上实验是在常浊期进行的考虑到原水季节性出现低浊高浊现,:象因此确定排泥时间如下3.高(>50NTU)排泥周期为3“4天;浊期.410一一;常浊期(50NTU)排泥周期为56天5‘低浊期(