集成式一體化水處理設備在中小型水廠中的應用

朱士圣

（南京國能環(huán)保工程有限公司，南京 210000）

1 中小型廠工藝設計和選擇

隨著社會經濟的發(fā)展，中小型水廠處理工藝不斷更新，逐漸形成穩(wěn)定、規(guī)范的工藝流程，如：混合→絮凝→沉淀→過濾→消毒→二次加壓。其工藝的運行原理為：在原水中添加適量的混凝劑，并利用混合器將兩者進行有效的融合，然后輸送到絮凝池中將水里的雜質不斷凝結成較大顆粒，最后通過沉淀池、過濾池的處理將較大顆粒的雜質清除[1]。

1.1 混合工藝選擇

在管式靜態(tài)混合器的管道內設置合理的導流裝置，促使原水通過導流裝置形成高速運轉的狀態(tài)，從而實現(xiàn)有效的混合。混合工藝的主要優(yōu)勢為：成本少、工藝簡便、維護容易、效果明顯；其劣勢主要有：易被外力干擾，流速要求較高，當產水量低于設計流量時，管內流速減小，也影響后續(xù)的處理環(huán)節(jié)。

1.2 絮凝工藝選擇

網格絮凝池是在過去的穿孔旋流反應池革新而成的，在原來反應池的結構上對各個豎井橫截面進行合理的縮減，并增設網格設備來減少反應時間，提升絮凝工藝技術的效果。此工藝技術的主要優(yōu)勢為：反應池結構簡單、施工流程較為快捷、工藝設備精良、運行管理簡便、適應性較強。

1.3 沉淀工藝選擇

斜管（板）沉淀池的主要優(yōu)勢為：沉淀流程所需時間少，沉淀效率較高，占地面積較少、處理后的水質高。由于斜管沉淀池相比于斜板沉淀池的水力半徑更大，所以斜管沉淀池的水力條件好于斜板沉淀池。當前，我國中小型水廠普遍應用的就是斜管沉淀池。

1.4 過濾工藝選擇

過濾工藝是確保出水質量的關鍵，其工藝技術的主要優(yōu)勢為：過濾周期較長、濾料效果較好、濾后水質較高、清洗耗水較少、占地面積較小，能夠按照濾池水位的變化對出水閥門進行合理的調整，從而實現(xiàn)恒水位穩(wěn)定過濾的效果。其工藝技術的劣勢為：工藝操作較為規(guī)范，反沖洗設備較多，成本投入較大。

圖1 一體化水處理設備結構

2 集成式一體化水處理設備技術特點

2.1 自動化程度高

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構水處理設備管理難度較大。而集成式一體化水處理設備應用了先進的自動化技術，不僅操作便捷，而且管理方便。它能夠減少工藝改造所需的時間，便于擴大藝規(guī)模。集成式一體化水處理設備屬于自動化操作設備，減少了人工帶來的不便性，能夠對其進行高效的控制[2]。

2.2 系統(tǒng)模塊化

集成式一體化水處理設備的處理效率為：1 200 m3/d、2 400 m3/d、3 600 m3/d、5 000 m3/d、10 000 m3/d等，其可按照中小型規(guī)模的情況對處理水量進行設計，將有效的工藝設備進行合理的組合來應用。此外，居民的用水量呈逐年上升趨勢，集成式一體化水處理設備可依照居民用水量對運行模塊進行調整。

2.3 工藝運行成本低

工藝運行成本是衡量中小型水廠能否高效運行的關鍵標準。集成式一體化水處理設備在工藝設計中很大程度上縮減了動力投入的成本，減少藥劑投入的量，在整個工藝操作流程中完全通過自動化技術進行控制，不僅減少了人力資源的投入，還減少了工藝運行的成本投入。

2.4 工藝占地面積少

中小型水廠所采用的傳統(tǒng)水處理設備的結構較為復雜，且水處理設備結構龐大，占地面積較大。近年來，國家高度重視土地資源緊張問題，鼓勵企業(yè)采用新技術來高效利用土地資源。中小型水廠應用集成式一體化水處理設備，能夠將有限的空間進行高效的應用，極大地節(jié)省了工藝的占地面積。

2.5 成本投資較小

中小型水廠應用的傳統(tǒng)水處理設備多為鋼混結構，其屬于一項龐大的工程，需要較長的施工周期及養(yǎng)護周期，且施工過程復雜、繁瑣，需要大量的人工、施工材料及施工設備，此過程需要投入大量成本。而集成式一體化水處理設備主要應用的是鋼結構，采購成本較低且構建速度較快，極大地減少了成本投入。

3 集成式一體化水處理設備設計參數(shù)

集成式一體化水處理設備將傳統(tǒng)水處理設備中的絮凝池、沉淀池和過濾池集合于鋼結構設備中，其工藝處理技術主要應用的是：網格絮凝池、斜管沉淀池、均質濾料濾池。就5 000 m3/d一體化水處理設備而言，其設備結構的長度為18.6 m、寬度為4 m、深度為5.1 m。

3.1 絮凝池

集成式一體化水處理設備的絮凝池的長度為4.05 m、寬度為3.7 m、深度為4. 9m、容積為73.426 5 m3。絮凝反應所需的時間為21 min，符合相關規(guī)定的標準。絮凝池穿孔旋流分格數(shù)為12格，起點孔口流速為90～100 cm/s，末端孔口流速為10～20 cm/s。

3.2 沉淀池

集成式一體化水處理設備的沉淀池的長度為8.025 m、寬度為3.7 m、深度為4.65 m。斜管沉淀池中應用的是六角形蜂窩斜管，邊距為0.35 m，長度為1 m，組裝時與水平面成60°角，設計表面負荷為7.5 m3/(m2·h)。進水應用穿孔墻整流布水技術，從而確保水流能夠合理分配，斜管與池壁間隙位置應增設阻流擋板，避免水流出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象。排泥管應用穿孔管結構，能夠將污泥完全清除。工藝操作時間為1 min，排泥周期為12 h。

3.3 過濾池

集成式一體化水處理設備的過濾池的長度為6 m、寬度為3.7 m、深度為4.4 m，均質粗砂濾料濾床厚度為1.2 m，粒徑0.9～1.2 mm，礫石承托層厚度為0.1 m，粒徑2～4 mm，過濾速度為8.8 m/h。反沖洗時可進行單獨氣洗，氣洗強度為15 L/m2·s，清洗時間為2 min；然后再進行聯(lián)合沖洗，氣洗強度為15 L/m2·s，水洗強度為3.5 L/m2·s，清洗時間為4 min；最后再進行單獨水洗，水洗強度為7 L/m2·s，時間為6 min。

圖2 集成式一體化水處理流程

4 結語

現(xiàn)階段，集成式一體化水處理設備在中小型水廠中發(fā)揮了重要的作用。由于單組模塊水處理能力存在一定的差異，中小型水廠可按照自身的實際規(guī)模，應用合理的模塊組合。集成式一體化水處理設備將混合工藝技術、反應工藝技術、沉淀工藝技術、過濾工藝技術集于一體，在水處理能力為3萬m3/d的中小型水廠的水處理效率最高，值得大力推廣和應用。

1 王明智，謝麗清，謝金星.集成式一體化水處理設備在中小型水廠中的應用[J].河北水利，2017，（2）：41.

2 湯曉紅，白志超.一體化凈水設備在河北獻縣南水北調水廠中的應用[J].科技經濟導刊，2015，22（1）：78-79.