基于沉后水浑浊度优化目标的...型水厂侧向流斜板沉淀池改造_董志锋.pdf

净水技术，（）：董志锋，刘倩，范漳，等 基于沉后水浑浊度优化目标的中小型水厂侧向流斜板沉淀池改造 净水技术，（）：，（）：基于沉后水浑浊度优化目标的中小型水厂侧向流斜板沉淀池改造董志锋，刘 倩，范 漳，林佳玲，曾威龙（深圳市横岗自来水有限公司，广东深圳；深圳市龙岗水务集团有限公司，广东深圳）摘 要 针对深圳某水厂斜管沉淀池沉淀效果差、排泥不畅、沉后水浑浊度偏高，最终导致滤池过滤周期短、滤后水及出厂水浑浊度偏高等问题，将斜管沉淀池改造为 型侧向流斜板沉淀池。改造并优化完成后，沉淀池空间利用率更高，运行更加平稳，对原水水质波动的抗冲击能力也有一定提升。对比相同工艺改造前后的水质效果，发现经过改造优化后，因进水导流区及运行死角的消除，沉淀池运行有效容积由.提升至.，沉后水平均浑浊度下降，平均值在.，滤后水平均浑浊度下降，平均值为.。运行结果表明，型侧向流斜板沉淀池改造效果显著，适用于存在相似问题的中小型水厂。关键词 侧向流斜板沉淀池 有效容积 出水浑浊度 斜板除泥装置 浑浊度中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：，（，；，），（），.，.，.，收稿日期 通信作者董志锋（），男，研究方向为城市供水技术，：。自 世纪 年代起，斜管沉淀池因其占地面积小、处理效率高、出水水质好等特点，被广泛应用于城市水处理、城市污废水处理、工业用水净化以及工业废水处理工艺。斜管沉淀池的主要原理是利用层流原理，增加沉淀面积，从而缩短颗粒沉降距离，缩短沉淀时间，以达到提高沉淀池处理能力的目的。与平流沉淀池及其他澄清池相比，在相同的占地面积下，斜管沉淀池通过增加沉淀池的沉淀面积，提高了处理能力和水质效果，因而在中小型水厂的净水处理工艺中得到广泛的应用。某水厂始建于 世纪 年代，前后经过 次扩建，最终设计供水能力为.万 。水厂工艺具有占地面积小、工艺分期多、多种处理工艺并存的特点。其中，二至四期生产工艺产能为 万 ，采用“配水井穿孔旋流反应池 网格反应池斜管沉淀池单水冲虹吸滤池 气水反冲翻板滤池清水池”工艺。一期生产工艺分为两组，每组产能为 ，均采用配水井穿孔旋流反应池斜管沉淀池单水冲虹吸滤池清水池。由于一期工艺建设时间早，建设标准较低，水厂抗冲击能力较差，导致该水厂不得不以牺牲处理水量为代价以保证出厂水符合生活饮用水卫生标准（）及水质内控要求。本次研究针对最早建设的一期 组 两条生产工艺的沉淀池进行改造，旨在通过小投资、小改造挖掘老旧水厂的供水潜力，提高出厂水水质，充分释放产能，同时为其他中小型水厂提供沉淀池改造方式的参考。工程概况.斜管沉淀池现状该水厂一期两组产能均为 的生产工艺建设于 年，沉淀池采用的是蜂窝斜管，每组沉淀池分成两格，每格尺寸为.，两格总建设面积为.，该沉淀池经过长达 年的运行，主要存在以下问题。（）沉淀段采用上向流斜管，由于颗粒沉降过程的顶托作用，在运行中部分沉降性能差的絮凝颗粒难以沉降，从而影响沉后水水质并加重了滤池的运行负荷，缩短了滤池反冲洗周期。（）水处理构筑物所采用的斜管为聚氯乙烯（）材质，长时间暴露或受太阳光暴晒容易老化，导致使用寿命缩短，并且更换费用高。（）穿孔排泥管采用的是铸铁管，锈蚀严重，内部管壁凹凸不平，且部分排泥孔堵塞，导致沉淀池整体排泥不畅，排泥斗容易积泥。底泥随着水流通过斜管上升至清水区，造成跑矾现象，不仅极大加重了滤池的负荷，而且缩短了滤池反冲洗周期，影响出厂水水质。（）因沉淀池进水导流区以及斜管本身存在运行死角，该部分面积为.，导致沉淀池运行的有效容积只占总容积的.，造成运行面积的极大浪费，无形中加大了上升流速，絮凝颗粒的沉降效果进一步削弱。.改造措施针对沉淀池存在的问题，本次研究讨论并对比多种改造方案，比如将蜂窝斜管改造为 型斜管、改进型斜管沉淀池、复合沉淀池，最终确定将一期 组上向流斜管沉淀池改造为侧向流 型斜板沉淀池，具体改造方案如下。（）拆除原有铸铁穿孔排泥管，改为硬聚氯乙烯（）材质穿孔排泥管，材质排泥管相比铸铁排泥管有壁薄、内壁光滑的优势，减少排泥过程中的阻力，使排泥更顺畅、彻底。同时针对沉淀池排泥斗积泥前多后少的特性，将原有排泥孔由均匀布置改造为前段较为密集、末段较为稀疏的不均匀方式布置，强化排泥效果。（）拆除蜂窝斜管及导流墙（图），基于浅层沉淀原理布置侧向流斜板及斜板除泥装置，实现了水流沿水平方向流动，沉泥沿竖直方向降落，避免了水路和泥路之间相互干扰，大幅度提高泥水分离效率，有效降低沉后水浑浊度，斜板具体参数详如表 所示。图 改造前沉淀池剖面 （）拆除三角堰出水集水槽，增加多孔集水管、水位平衡短管及出水调节堰板，增加沉淀池有效容积。董志锋，刘 倩，范 漳，等基于沉后水浑浊度优化目标的中小型水厂侧向流斜板沉淀池改造，表 型斜板主要参数 项目数值竖直间距.水平间距.斜板顶角（）斜板斜向长.斜板斜底长.斜板高度.斜板直间距.（）封堵原有配水花墙最上层 排尺寸为 方型孔洞，并把剩余的配水孔洞改造为直径 的圆形孔洞，同时在原有孔洞下方均匀新开配水孔 排，让反应池出水均匀进入沉淀池，孔洞分布如图 所示。（）增加斜板扫水清洗设备，原有液动隔膜式排泥阀加装电磁阀，实现排泥与扫水设备的联动，实现定时自动排泥。.侧向流斜板安装要点本次改造沉淀段采用侧向流斜板，斜板截面为 图 沉淀池配水花墙进水孔洞分布 型，斜板顶角角度为，以提高泥水分离效率，降低沉后水浑浊度。型斜板工作原理如图 所示。（）侧向流斜板为成套装置，装置主体由标准长度的斜板与卡件通过滑道杆、连接件、连接杆组成的标准模块单元组装而成，斜板采用乙丙共聚材质，厚度不小于.。（）每组斜板沿池宽方向与沉淀池壁连接牢靠，组装沿水流方向，单组组装后长度不小于.。斜板在沉淀池内安装后，四周需避免有短流现象，即斜板安装后要保证水流均匀通过斜板，不得出现绕流、短流现象，且落泥通道可畅通进入集泥区。（）滑道杆、连接杆采用食品级玻璃钢型材，其图 侧向流斜板工作原理 净 水 技 术 ，本身采用标准连接件连接。斜板与滑道杆之间采用卡件连接。装置主体可根据不同的池型设计，斜板框架与沉淀池应搭接紧密，无短流现象，斜板及框架和组件自由组合拆装。（）斜板竖直间距需根据具体工艺计算确定。安装后，最上层斜板没入水中的深度不得大于上下两层斜板竖直间距。（）斜板顶部安装遮阳板，避免斜板长时间受到阳光暴晒，从而延长斜板使用寿命。.横扫式侧向流斜板除泥装置（）横扫式侧向流斜板除泥装置由装置主体、传动系统、管道系统、控制系统、轨道、防护罩等部件构成（图 图）。通过 控制，调整运行参数及系统设置，可实现连续行走、间断式行走、行走往复次数可变及改变管道系统压力等多种运行方式。（）横扫式侧向流斜板泥装置为安装在斜板沉淀装置框架上部的斜板专用洁净装置，视生产运行需要对扫洗周期和扫洗遍数进行设定。图 侧向流斜板沉淀池侧面 图 侧向流斜板沉淀池正面 （）扫洗装置包括沉淀池区域内所有设备及电控系统，主要配件如表 所示。表 侧向流斜板沉淀池扫洗设备配件清单 配件名称规格数量配件名称规格数量扫洗管路系统 套不锈钢手动球阀、.个电磁阀、.个扫洗水泵 台行走小车主体外护板 套弹簧管压力表.个行走轨道 根行走电机.台可编程逻辑控制器（）触摸屏西门子、元器件施耐德 台电缆.套电缆.套电缆拖链 套 董志锋，刘 倩，范 漳，等基于沉后水浑浊度优化目标的中小型水厂侧向流斜板沉淀池改造，（）装置外护板及水下供水系统均采用不锈钢 组合焊接而成；（）螺钉、螺母、垫圈、膨胀螺栓等连接紧固件均应采用不锈钢材质。（）横扫式侧向流斜板除泥装置运行时，高压水流从斜板出水端往进水端冲洗，同时可将沉淀池排泥安排在冲洗完成后进行，减少因冲洗对沉淀池出水造成的扰动。改造效果.优化调试方案沉淀池改造后，在初期调试过程中，沉淀池末端出现部分矾花沉降效果不理想的情况，为此根据调试过程中发现的问题对沉淀池进行了一些调整，具体问题及优化方案如下。（）在调试初期，设定斜板冲洗设备每天来回扫水两次，每次扫水时对水流造成的扰动使大量絮体颗粒被带起，最终进入多孔集水管，导致沉后水浑浊度升高，且每次扫洗完沉后水恢复至扫洗前浑浊度需要 以上，同时还发现设置的扫水强度偏大，也是造成水流剧烈扰动的原因之一。为此，通过调小斜板冲洗设备的扫水强度，同时将每天的 次扫水改为每天 次，从而减缓水流扰动幅度，加快斜板功能恢复。（）多孔集水管最底下一排出水横管位置距离池底过近，导致部分未完全沉降的颗粒跟随水流进入多孔集水管，对此，通过封堵多孔集水管最底下 排出水孔，并在上层集水槽新开 排出水孔解决。（）缩小斜板间距，更换斜板固定轨道内挂钩，挂扣长度由 更换为 ，型斜板竖直间距由 调整为，斜板层数由原来的 层增加到 层。解决了斜板竖直间距过大，导致沉降效果较预期差的问题。同时还调节了出水堰板，提高出水水位及整个沉淀池的运行水位约为 ，提升沉淀池有效容积，小幅度降低沉淀池水平流速。优化完成后，实现沉淀池 容积利用率，运行效果大幅度改善，沉后水浑浊度相对改造前有明显的下降，达到了本次技术改造的目的。.沉后出水浑浊度改造调试优化后，处理水量相同的情况下，沉淀池出水效果显著改善，尤其浑浊度显著下降，结果如图 所示。图 优化后沉淀池沉后水浑浊度 在原水水质、水量情况稳定的前提下，原水浑浊图 原水浑浊度变化 度如图 所示，分别在改造前、改造后以及优化后对沉后水浑浊度进行 的监测。由图 可知，在原有工艺中，由于滤池沉淀段采用上向流斜管，颗粒沉降过程有顶托作用，在运行中会出现部分沉降性能差的絮凝颗粒难以沉降的问题。此外，沉淀池整体排泥不彻底，排泥斗容易积泥，导致底泥容易随着水流上升至清水区。因此，改造前平均沉后水浑浊度较高，达到.，沉后水浑浊度为.。在改造后调试初期，冲洗设备扫水强度偏大，扫水后水流剧烈紊动，大量絮凝颗粒随着水流进入多孔集水管，从而导致沉后水浑浊度对比改造前不降反增，同时因多孔集水管的出水位置布置不合理，导致沉降至池底的部分絮凝颗粒随着水流流出沉淀净 水 技 术 ，池，增加沉后水浑浊度，平均沉后水浑浊度高达.。根据现场工况进行了一系列优化，包括调整扫水强度、重新分布集水管位置及调整斜板间距，发现在经过优化后的沉后水平均出水浑浊度降低至.，沉后水浑浊度为.，与未改造及调试初期的对比组同期测得的平均沉后水浑浊度相比，分别下降了 和。整体上看，沉后水浑浊度波动更小、出水更稳定。.滤后出水浑浊度为了进一步确定改造优化后的水质变化情况，对改造前、改造初期以及优化后的滤后水浑浊度也进行了监测，结果如图 所示。图 优化后滤后水浑浊度 由数据可知，在采用斜管沉淀池时，平均滤后水浑浊度为.。与沉后水浑浊度变化相似的是，在改造后初期，滤后水浑浊度有小幅度的上升，的平均滤后水浑浊度为.，这说明改造初期沉后水浑浊度的上升并不能通过滤池过滤工艺消除，对滤后水的水质产生了一定的影响。而在经过调试优化后，滤后水浑浊度测得的平均值为.，与改造前相比下降了.，与改造初期相比平均下降了.，而且运行过程更加平稳，抗冲击能力更强，甚至在滤池反冲洗周期平均由 延长至 ，依然能保持较低的滤后水浑浊度。结论（）通过将斜管沉淀池改造为 型侧向流斜板 沉淀池，沉后水平均浑浊度降低了.，相比改造前降低幅度为，滤后水平均浑浊度降低了.，降低幅度为。（）侧向流斜板沉淀池相对斜管沉淀池容积利用率更高，利用率由原来的.提升到，不存在死水区，产能可以得到充分释放。（）配套采用横扫式侧向流斜板除泥装置，可实现沉淀池的优化运行管理，无需停水放空、人工冲洗，采用全自动装置清理斜板板间集泥，降低人力运行成本。（）采用乙丙共聚材质的斜板相对于传统采用 材质的斜管使用寿命更长，可有效降低因更换斜管而增加的运行成本。（）型侧向流斜板沉淀池的改造方案，适用于建设时间早、建设标准较低、水厂抗冲击能力较差的同类中小型水厂。参考文献 陈虹，李婷，林春敬，等 型斜管在给水厂沉淀池改造中的应用及探讨 城镇供水，（）：，（）：吴东升，崔红军，何秀秀，等 改进型斜管沉淀池在水厂改造中的实际应用 中国给水排水，（）：，（）：李建，王海梅，白筱莉，等 复合沉淀池的衍变及工程应用 中国给水排水，（）：，（）：金华增 基于微絮凝作用的侧向 水平流泥水分流 型斜板：金华增，王丛笑 一种侧向流斜板沉淀池斜板除泥池底排泥一体化装置：，：董志锋，刘 倩，范 漳，等基于沉后水浑浊度优化目标的中小型水厂侧向流斜板沉淀池改造，