含腐殖酸地表水处理工程的改造实践-论文 4页

●城镇给排水●含腐殖酸地表水处理工程的改造实践刘兴金韩璐艾恒雨卫博贾艳秋(1黑河市自来水公司，黑河164300；2哈尔滨理工大学化学与环境工程学院，哈尔滨150O4O)摘要针对某水厂原水在开江期和汛期腐殖酸含量高，原水处理难度大的现状，采用二氧化氯预氧化一孔板式混合一小孔眼网格絮凝一小间距斜板沉淀工艺对水厂进行了系统改造。实践运行结果表明，改造后系统运行稳定，开江期处理水量提高了15，汛期的供水量提高了约50，浊度去除率由改造前的709／6提高到80以上，色度去除率由改造前的50～8O提高到80～909／6，改造后水厂每年供水量可增加93．6万m。，收入可增139．93万元，自耗水可减少12万m。，具有较大的经济效益和社会效益。关键词腐殖酸地表水色度浊度供水量PracticalmodificationofthetreatmentofsurfacewatercontaininghumidacidLiuXingjin，HanLu，AiHengyu，WeiBo。，JiaYanqiu(j．HeiheWaterSupplyCompany，Heihe164300，China；2．ChemicalandEnvironmentalEngineeringSchool，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150040，China)Abstract：Duringthethawingandfloodingperiods，therawwaterforawatertreatmentplantcontainshighhumidacid，whichmakesitdifficulttobetreated．Basedonthiscurrentsituation，theprocessofchlorinedioxideprechlorination—orificeplatemixing—smalldistanceinclinedplatesedimentationwasusedforthesystemmodificationofthewatertreatmentplant．Thepracticalper—formanceaftermodificationshowedthatthesystemwasstable；thetreatmentcapacityduringtha—wingperiodwasimproved15；thecapacityduringfloodingperiodwasimprovedabout50；thetur—bidityremovalratewasimprovedfrom709／6tOabove80；thecolorremovalratewasincreasedfrom50～80to80～9O．Totally，aftermodification，theannualcapacityofthiswatertreatmentplantcouldincreaseabout93．6×10m。，revenueincreased1．3993mllionYuananditswaterconsumptioncouldbereducedabout12×10ma，whichwouldbeofgreateconomicandsocialbenefits．Keywords~Humidacid；Surfacewater；Color；Turbidity；Watersupplycapacity黑龙江为中俄两国的界江，由于其两岸植被繁1原水水质茂，植物残骸易被雨水冲刷进入江中，加之近年来汇该水厂原水的部分水质指标见表1。流面积内的水环境污染加剧，黑龙江原水中腐殖酸在每年的封江期，色度和浊度均较低，原水水质类有机物浓度大大增加，这使得以黑龙江为水源的优良；随着气温的回升，江面进入开江期，此时原水某净水厂在每年4～5月的开江期和8月前后的汛的浊度和色度均逐渐升高，2011~2013年的开江期期，都面临较大运行困难。为实现水质提标和保障同期浊度指标变化不大，但色度迅速增加，这主要是供水量，2013年对该净水厂的混凝沉淀工艺进行了因为沿江流域地表植被破坏面逐年增加，冰雪融化改造。时较多的腐殖酸类有机物进入黑龙江，造成原水色给水排水Vo1．40No．720147\n表1近三年原水水质统计大、滤池反冲洗频繁等问题。因此需要强化絮凝和2011年2012焦2013拄沉淀过程。此外，分析发现原设计已不适于目前高日期开江期汛期封江期开江期汛期封江期开江期汛期腐殖酸地表水的处理，不能充分发挥折板的絮凝作浊度8～16～3～10～6O～2～20～32～用，主要存在以下问题：①矾花易于破碎。混合器的／NTU1089944599313O76安装位置距离絮凝池60m，这一距离过远，易使初色度30～38～10～4O～32～2O～118～9O～级混凝后形成的微小矾花提前长大。微小矾花经过／度90i002510510040245140第一级流速(O．056m／s)段后进一步长大，但由于原水温4～20～44～20～4～20～设计三个流速段的流速不匹配，第二段流速又开始／~C1624142441624增大至0．0795m／s，容易造成矾花破碎，而矾花一注：封江期为11月中旬至次年4月上旬；开江期为4月中旬至5旦破碎很难再次絮凝。②絮凝池水流分配不均。如月下旬；汛期为6月下旬至8月上旬。图1所示，絮凝池中的两股水流存在流量不均匀现度增加。象，使得两股水流的絮凝时问不一致，絮凝不完善的由表l可见，开江期的原水色度呈逐年上升趋矾花进入沉淀池后不易沉淀；过渡段配水花墙的过势，特别是在2013年，开江期原水的色度最大值孔流速较低(O．o75m／s)，这虽然易于矾花在沉淀池由2012年的105度陡增到245度(2013年开江期前端沉淀，但也会造成前端泥面过快升高，易造成矾上游降雨量增大也加剧了此现象)，此外，由于地处花上浮。此外，较低的过孔流速造成沉淀池断面配我国北方，开江期原水温度较低，只有4～14℃，水水不均，易发生短流，不能充分发挥整个沉淀池断面温与色度对原水的处理造成了极大困难；进入汛期的沉降作用。③沉淀池跑矾花现象。在一个排泥周后，原水浊度增加不大，但色度依然维持在较高的期的初始阶段，矾花泄漏现象仅出现在沉淀池首端，水平。随着运行时间的延长，泄漏的矾花会向沉淀池末端2原处理工艺及存在的问题推移。开江时期这一现象更为严重，不仅导致沉淀该水厂设计处理规模2100m。／h，絮凝沉淀池池出水恶化，还使得沉淀池排泥周期缩短，有时要缩分为两座。原有净水工艺：取水一静态混合器一折短到4h，这不仅增加了自耗水量，也降低了产水量。板絮凝池一斜管沉淀池一普通快滤池一加氯消毒一3工艺改造出水。絮凝池通道流速沿水流方向分为四级，分别为由于原有池体构筑物不可改动，仅能从絮凝和0．056m／s(2个竖井)，0．0795m／s(6个竖井)，沉淀设备上进行改造，因此改造工艺中不宜再选用0．060m／s(7个竖井)和0．030m／s(2个竖井)。絮折板絮凝设备，而是采用了网格絮凝设备；为充分发凝后的混合液经由过渡段穿孔花墙进入斜管沉淀池，挥浅池作用，降低轻质颗粒的沉降距离，改造工艺中澄清液由沉淀池表面的穿孔集水槽收集后流人集水采用小间距斜板沉淀设备。主渠。本工程单座絮凝沉淀池的工艺平面如图1改造后工艺流程如下：取水一二氧化氯预氧化所示。一孔板式混合器一小孔眼网格絮凝池一小间距斜板沉淀池一普通快滤池一加氯消毒一出水。主要的改造工程包括增加预氧化和混合段，更换絮凝池中的絮凝设备和沉淀池中的沉淀设备，改变助凝剂和碱液的投加位置等。3．1预氧化段图1工艺平面由于开江期和汛期原水中的腐殖酸类有机物每年的开江期和汛期，原水中由腐殖酸引发的较多，根据已有的研究结果[，在改造工艺的前色度和有机物含量逐年增加，不利于絮凝和沉淀，并端增加CIO2预氧化，降低有机物含量。二氧化氯造成水厂的产水量降低、自耗水和絮凝剂消耗量增为现场制备，投加量1～1．5mg／I。由于受场地限8给水排水Vo1．40No．72014\n制，C10。预接触反应发生在管道中，且反应时间仅配水均匀性。有2rain。在沉淀池首端池底增设一道排泥坡，去除积泥3．2混合段死区，消除首端矾花泄露隐患。由于原管道静态混合器效果较差，在进水管道3．5助凝剂投加点中增设孔板式微涡混合器(沿水流方向在预氧化加改造后工艺运行过程中仍采用硅酸作为助凝剂，氯点之后约60rn处)，混合器长4m，直径DN900，但改造后投加活化后的硅酸，提高其聚合度，增大分管中流速1．0m／s，混合时间4S，水头损失0．45m。子质量。由于絮凝初期絮凝体数量较少，粒径非常絮凝剂(PAC)的投加点改设在新混合器的进口，絮小，难以与助凝剂胶连在一起，改造中将助凝剂的投加凝剂以伞状均匀投加到管道中，以提高混凝剂的扩点后移至絮凝池第二个流速段的起端，因为该处已有散速率和利用率。相对较大的矾花产生，可以作为活化硅酸的凝结核心。3．3絮凝段4改造后运行情况由于来水中经常混有较大漂浮物，为防止絮凝4．1供水量的变化设备堵塞，在絮凝池的首端加没手动可提升式拦污改造前水厂在开江期及汛期的最大运行水量仅网，网格形栅条尺寸为20mm×20mm。拆除原有能达到设计水量的7O左右，且沉淀池在部分时间段22l眦／嘲1*折板，更换成小孔眼网格絮凝设备，充分利用小孑L眼需要每隔4h进行一次排泥，这种情况下，只能通过0如OO鲫0∞O∞O网格絮凝设备的涡旋惯性效应，提高矾花的密实度。对供水区域内的工业区限时供水来缓解供水压力，影网眼尺寸为30mmX30mm至40mm×40mm，沿响工业生产，此外，频繁的排泥增加了自耗水量和工流程逐渐增大。由于原有絮凝池第一级流速段的流人的劳动强度。由于每年的11月至次年的4月处于速比第二、三段低很多，易造成絮凝体的破碎，因此，封江期，原水水质较好(见表1)，水厂供水量在此阶段在改造过程中对该段的过水断面进行封堵，以提高均能达到设计要求。因此，重点考察了水质较难处理该段的流速，改造后絮凝池的三级空塔流速分别为的开江期和汛期供水量的变化，如图2所示。0．082m／s、0．079m／s、0．06m／s。网格布置在絮凝池的上下孔洞之间，相邻两层网格之间的距离为200~400mm。改造后的絮凝时间约19min，整个絮凝段的实测水头损失约0．30In。3．4沉淀段由于该厂特殊的水原水质所形成的絮体密实度不够，在原有的沉淀池清水区上升流速(1．8mm／s)12345678910l1121314151617时间／周条件下，沉淀池矾花泄露现象较为严重。为改善沉后水水质，减少矾花泄露，在沉淀池容积不可增加的图22012～2013年开江期与汛期水J处理水量的变化前提下，只能提高容积利用率，因此采用板间距为由图2可见，改造后2013年开江期(第3～925mm的小间距斜板替代原内切圆直径35ITIlTI的斜周)水厂供水量约为1500m。／h，改造前2012年同管，以增加沉淀面积，并充分利用此种设备阻力分配期供水量约为1300m。／h，开江期的供水量约提高均匀的优势，均化整个沉淀池的表面负荷。此外，较小了15。由于2012年的降雪量和2013年5月中上的板间距可以降低矾花在沉淀过程中的脉动性，增加旬上游降水量较大，造成2013年开江期径流量较板面泥层对细小矾花的捕获几率，降低沉后水浊度。大，原水浊度和色度均较往年高出很多，因此，改造为提高沉淀池首端配水花墙的配水均匀性，在后的工艺尽管提高了供水量，但在2013年的开江期保证矾花不破碎的前提下，改造过程中封堵了部分仍未能达到设计水量。2013年汛期的原水水质与配水孔洞，提高过孔流速至0．1m／s，以增大过孔流往年同期类似，改造后汛期的供水量可以达到设计速与过渡段流速的比值，利用大阻力配水原理，提高水量2100m3／h，比2012年同期供水量提高了约给水排水Vo1．40No．720149\n25，极大缓解了原水特殊时期的供水压力。700检测时段：3～8月6004．2浊度去除效果500如图3所示，与2012年的原水浊度相比，2013斛400年的原水浊度在开江期及汛期变化幅度较大，其最譬3oo—◇一2Ol3年原水色度——c卜-2Ol2年原水色度高值为130NTU，比2012年同期的最高值45NTU200—1一2ol3年去除率一2012年去除率蛆】有大幅增长。为降低自耗水量，水厂在每年的开江100期及汛期适当降低了沉后水浊度指标，通过强化滤0l23456789l0lll2l3l4l5l6I，时间／周池的运行管理，保证出厂水合格。通过图3可以看出，在相同絮凝剂和助凝剂投加量的前提下，2013图4I艺改造前后色度的去除效果年改造后的工艺对浊度的去除率大大提高，由改造计，絮凝剂以2500元／t计)；开江期与汛期内产水前的7O左右提高到了8O以上。浊度去除率的量可增加93．6万m。，扣除生产同量水所需的水资∞鲫∞∞∞如加m0增加使水厂的排泥耗水量和滤池反洗耗水量下降了源费(以0．1元／m。计)、药剂费(投加量30mg／I)、约20，降低了运行成本。电费[以0．6元／(kw·h)计]及人工费[以10人，2300F检测时段：3-8月000元／(人·月)计]后，以当地水价1．8元／m。(不250含排污费)计算约可增收121．3万元／a；由于改造后200-、系统延长了排泥周期，可减少沉淀池排泥水和滤池糌150"O-2013年原水浊度—E卜_2O12年原水浊度反冲洗水约12万m。／a，可增收约18．63万元／a，水稍~2013年去除率+2012年去除率是100角厂经过改造后共可增收约139．93万元／a。505结论Ol23456789lUlllZJj14ll6l，针对黑龙江原水在开江期和汛期的水质特点，时间惆对以黑龙江为水源的某水厂工艺进行了系统改造。图3工艺改造前后浊度的去除效果将原有静态混合、折板絮凝和斜管沉淀设备，在局部4．3对色度去除的效果比较改变设计的条件下，分别更换成孔板式混合器、小孑L由于黑龙江原水中腐殖酸的含量较高，导致原眼网格絮凝设备和小间距斜板沉淀设备，并在混合水的色度较大，2013年之前的原水色度在开江期最器的前面增设CI()预氧化。实践运行结果表明，改高，约为100度(目视比色法)，但2013年开江期的造后系统运行稳定，与原有工艺相比，系统在开江期色度最高达245度，5月中旬以后，降雨量增加，降与汛期对浊度和色度的去除率均有了较大提高，供水量也大于往年，加大了黑龙江的径流量和山区腐水量在汛期及平常期均能达到设计水量，改造后水∞鲫加∞∞∞如加mO殖酸的汇流量，使得原水腐殖酸浓度并未随开江时厂每年可增收139．93万元。间延长而降低，反而升高，表现为原水色度一直维持参考文献在很高的水平，在100~150度维持了近2个月。工艺改造前后原水及沉后水色度的变化情况如图4所1祝丹丹，苏酷，康雅，等．二氧化氯预氧化处理微污染黄河水的中试研究．给水排水，2010，36(5)：28~30示。由图4可见，二氧化氯预氧化及改造后的强化2周舒月，张玉先，杨建强，等．二氧化氯预氧化处理微污染水源絮凝工艺有效增加了色度的去除率，改造后工艺对7k及影响因素研究．给水排水，2008，34(5)：l5O～153色度的去除率可稳定在80～90，高于原工艺5OKo480的去除率。o通讯处：150040哈尔滨理T大学化学与环境_[程学4．4技术经济分析院艾恒雨系统改造后，絮凝剂的平均使用量可减少E—mail：aihengyu@126．corn10mg／L，2013年水质特殊时期以4个月计算，可减收稿13期：2013—12—06少絮凝剂费用约3O万元／a(处理水量以10万m。／d修回13期：2014—04—221O给水排水Vo1．40No．72014