給水處理中Ⅴ型濾池調試運行分析

于 東, 梁艷超

(1.天津水務集團華淼規劃勘測設計研究院有限公司, 天津300220;2.天津泉州水務有限公司, 天津301800)

Ⅴ型濾池是常規水處理工藝的最后一關,濾層納污能力高,等水頭過濾,配水布氣均勻,反沖洗時濾層微膨脹,反沖洗耗水量低、效果好,其施工及運行質量是水廠水質出水達標的關鍵環節,控制好Ⅴ型濾池的施工及運行質量至關重要[1]。 某水廠設計規模5×104m3/d,采用Ⅴ型濾池過濾,濾速6.75 m/h,總過濾面積324 m2,分為6 組,單組54 m2,氣沖強度54 m3/(h·m2),氣水聯合反沖洗時水洗強度7.5 m3/(h·m2),單獨水沖洗強度15 m3/(h·m2)。 Ⅴ型濾池濾料應具有足夠的機械強度和抗蝕性能,一般采用石英砂、無煙煤和重質礦石等,本工程采用均勻級配粗砂濾料的石英砂,有效粒徑為d10=0.9～1.2 mm,K80<1.4,濾層厚度1 200～1 500 mm[2]。 該工程于2015 年10 月完成設計工作,2016年10 月進水調試運行。

1 施工要點

1.1 鼓風機管道放氣閥門設置

根據鼓風機設備運行啟動要求,在砂濾池鼓風機出風總管處安裝DN100 電動蝶閥1 套,用于鼓風機啟動前管道的放空減壓,其控制方式為自動控制,與鼓風機聯動,在濾池反沖洗開始時,先開啟放空閥5 s 后(可調),再啟動鼓風機,3 s 后(可調)關閉閥門。 該閥門的設置可以較好地解決啟動壓力過高的問題。

1.2 Ⅴ型槽配水孔施工

根據以往施工經驗,需要預埋塑料管,但由于澆筑混凝土會發生位移,導致成型后配水孔高低、方向有差別,當進行表面掃洗時,水流強度和方向達不到設計要求,大大影響表面掃洗的效果[3]。 本施工方案先進行整體澆筑,完工后再按照設計圖紙打眼,保證水平度,池型尺寸不大的Ⅴ型槽采用不銹鋼設備進行加工,保證精度要求。

1.3 衛生清掃

施工單位在安裝時應采取必要的預防措施,保證濾池配水系統和連通管內絕對清潔,不應該有碎片、污物或其它雜質。 反沖洗水管要徹底清洗干凈,氣管用氣沖洗干凈,將濾池和排水槽中的碎片和雜物掃除,并用真空吸塵器排除干凈,在操作過程中防止泥漿進入任何通道或孔口。 在施工過程中必須做好保護,要用建筑用紙或乙烯蓬布覆蓋濾頭濾板的表面以保證清潔,直到鋪設濾料。

1.4 施工精度的控制

濾梁相對標高水平度±3 mm,相鄰兩個濾梁相對標高水平度±3 mm,整個濾板兩個對角點之間的相對標高水平度±5 mm。 濾池排水槽Ⅴ型槽混凝土堰平整度要求±2 mm,出水堰混凝土堰平整度要求±5 mm[4]。 在施工中必須嚴格控制好精度,一旦超出標準,就會發生不同組的濾池進出水量不一致或是同組濾池的兩格水量不一致以及反沖洗時排水量不一致,影響濾池運行效果。

2 運行調試

2.1 反沖洗操作過程

若采用變頻泵,應根據頻率進行調試后寫入程序;若采用工頻泵,則需要設置手動聯通閥門,調試后固定位置,滿足單獨水沖的要求。 以反沖洗過程使用兩臺水泵和兩臺風機為例,按照下列程序執行:

① 關閉待沖洗濾池的進水閘板閥,停止濾池進水,此時正常過濾,水位下降;

②待濾池內水位降低至接近砂層面時,開啟濾池反沖洗排水閘板閥,關閉濾后清水閥,停止過濾;

③ 開啟第一臺鼓風機,待空氣總管上壓力恒定后,開啟空氣反沖洗進氣閥,向濾池鼓氣,再開啟第二臺鼓風機,濾池進行空氣反沖洗,氣沖1 ～2 min;

④ 開啟第一臺反沖洗水泵,逐漸加載至額定壓力時開啟反沖洗水洗氣動進水閥,同時打開進水閘板閥, 使水沖強度達到要求,濾池開始進行氣、水沖洗加表面掃洗3～5 min;

⑤ 關閉濾池進氣閥,然后同時關閉兩臺鼓風機;

⑥ 開啟排氣閥,排除配氣配水系統的余氣;

⑦ 開啟第二臺反沖洗水泵,使水沖強度達到要求,濾池開始進行單獨水反沖洗約3～5 min,關閉反沖洗水進水閥,關閉反沖洗總管電動調節閥,停止水泵運行;

⑧ 排除空氣反沖洗系統的余氣后,關閉放氣閥,反沖洗過程結束。

反沖洗結束后關閉反沖洗排水閘門,待水面升至設計水位時,打開初濾水閥門,出水合格后關閉。再開啟清水出水閥,濾池重新恢復過濾運行。 每組濾池全部沖洗過程大約需要10～15 min,各步驟設定的時間和反沖洗周期可在濾池運行一段時間后,根據經驗、季節及水質的變化作適當調整[5]。

2.2 與反應沉淀聯合進行高負荷試驗

使進水量全部進入半側車間,增加這半部的負載,在停運另半部之前,增加消毒劑投加量,防止停運后細菌滋生,具體試驗過程如下:

① 第一天:9:00 增加二期車間前加氯的量,為停運做準備;10:00 化驗室檢驗沉淀池余氯,由0.1 mg/L 升到0.2 mg/L,取水樣做細菌培養試驗,觀察細菌產生的速度,來判斷沉淀池停運后,滯留水的保質期限;10:30 停運東側沉淀池,單獨運行西側,源水濁度4.13 NTU,進水量為700 m3/h,進藥量鐵鹽30 mg/L,鋁鹽8 mg/L,次氯酸鈉1.8 mg/L。

表1 第一天檢測結果數值Tab.1 Vable of the first day test result

② 第二天:9:00 增加二期車間前加氯的量,為停運做準備;10:00,化驗室檢驗沉淀池余氯,由0.1 mg/L 升到0.2 mg/L;10:30 停運西側沉淀池,單獨運行東側,源水濁度:3.61 NTU,進水量為1 000 m3/h,進藥量鐵鹽30 mg/L ,鋁鹽10 mg/L,次氯酸鈉2.1 mg/L。

表2 第二天檢測結果數值Tab.2 Vable of the second day test result

③ 第三天10:00,觀察48 h 后菌落培養結果,控制菌落數>100 CFU/100 mL,試驗結束。 試驗結果分析:高負載運行配合加藥,有助于提高凈化效果,來水滯留時間不宜超過48 h。

2.3 數據分析

通過對2020 年全年的運行數據分析可知,用水量逐月增加(見圖1),日均水量為52 373.06 m3/d;進水濁度存在低溫低濁的情況(見圖2),平均進水濁度5 NTU;沉淀后濁度平均沉淀后濁度1.41 NTU,平均濾后濁度0.41 NTU,滿足GB 5749—2022《生活飲用水衛生標準》的要求。

圖1 2020 年月均水量Fig.1 Average month water volume map in 2020

圖2 濁度曲線Fig.2 Graph of turbidity

運行中加藥量見圖3,鐵鹽設計最大投加量30 mg/L,平均加藥量為19.25 mg/L,最小8.34 mg/L,最大27.01 mg/L,均未超過設計最大值;鋁鹽設計最大投加量為100 mg/L,平均加藥量為28.78 mg/L,最小11.07 mg/L,最大57.72 mg/L,均未超過設計最大值。

圖3 加藥量曲線Fig.3 Drug dosage curve

3 結論與建議

調整藥劑投加量進行當日原水混凝燒杯試驗,提供出準確的需藥量數據,調整加藥系統的流量比例,根據燒杯試驗給出的需藥量參數,按流量比例方法控制混凝藥劑投加量。 觀察反應池出水絮體密度和出水分離度,及時調整藥劑投加量,不斷改善反應池出水絮體密度,使出水分離度清晰在沉淀池內快速沉淀,降低沉后濁度,同時調整后混凝的加藥量,以保證濾池的過濾效果。