潍坊水厂采用“涡旋混凝网格平流”技术改造平流池应用实例

　　摘要：“涡旋混凝网格平流技术”首次应用于平流池改造工程，新旧工艺的流程分析、运行参数对比及运行中观察到的表观现象反映出，新工艺在给水处理工艺中混合、反应、沉淀池配水三个主要环节均取得明显提高效果，证明其理论依据一亚微观传质理论的正确性。
　　关键词： 涡旋混凝网格平流技术，平流池

An Exemplary Prkject Of Weifang Water Treatment　Plant For Recorstructing Horizontal Flow Basin "Vortex Coagulation Grill Horizontal Flow Technology"

　　ABSTRACT：“Vortex Coagulation Grill Horizontal Flow Technology"was for the first time applied for horizontal flow sedimentation basin reconstruction project.Process analyses, contrast of process parameters, and apparent phe-nomena in the process show that quite a little enhancement has been made by the technology in 3 main parts of mixing, reaction, and distribution. This fact strenghened the credibility of Sub-micro Mass Transfer Theory, which is the theoretical basis of the technology.
　　KEY WORDS: Vortex Coagulation Crill Horizontal Flow Technology, horizontal flow basin

前言

　　潍坊市自来水总公司眉村净水厂利用“涡旋混凝网格平流”技术对原工艺进行技术改造，由于分析准确，方法得当，运作周密，改造工程达到了提高水质、提高水量、高效运行的要求，改造混合-反应—沉淀系列在原水高浊期的处理能力由原来的5×104m³／d提高到8.7×104m³／d，提高幅度达74％，同时确保沉后水水质稳定在2.0NTU以下。
　　该净水厂建成于1992年，水源地为潍坊峡山水库，设计供水能刀为10×10⁴m³／d。生产工艺采用网格反应—平流池沉淀-滤池。其中反应沉淀部分分成1，2两个系列，各自具备5×10⁴m³／d的处理能力，水厂投产后在平常期可以满足供水要求。只是在每年的汛期高浊期(原水浊度在100NTU左右)处理较为困难，出水水质下降。虽然该水厂原处理工艺在现阶段基本可以满足市区供水需要(约7—9×10⁴m³/d)，但是考虑到该市日益增长的市区人口和经济发展的需要，着眼于远期规划，自来水总公司在1998年决定对该厂工艺部分进行改造，目标是在维持原净水车间土建结构基本不变的情况下，将处理能力提高到12×10⁴m³／d，同时到达优质(沉淀水低于3NTU)、高效(节省药耗)的要求。

1.水厂原反应沉淀工艺分析

　　①混合部分：水厂原工艺采用传统管式静态混合设备，药剂在水体中只完成了宏观上的扩散作用，无法进行亚微观尺度上的扩散，这为下一步水体中反应的顺利进行造成了困难。
　　②反应部分：水厂原反应池采用传统网格反应工艺，自反应池中部孔室开始，螺旋形向外行进，最后由反应池单侧进入过渡段。其主要问题有，水体在反应池中停留时间偏短，只有十几分钟；反应池为单路串联结构，流速较大，为控制流速，只能将孔室间过水孔尺寸设置较大，这样一来，造成可供布网的反应有效路程太短，进一步缩短了有效反应时间，使得反应无法充分完成；反应工艺过程中前端水头损失过大，造成后部水体不能充满过水孔，流速过快，使得矾花易破碎，难以长成大而密实的絮凝体；反应池出水口置于一侧，引起较严重的配水不均，进而影响沉淀池首端的流态，使得沉淀池首部产生较大的涡流，不利于沉淀作用的进行。水厂有关部门曾就配水不均问题曾反应池出口部分进行改造，一定程度上缓解了出水不均问题，但不能根本上解决问题。
　　③沉淀部分：水厂原沉淀工艺采用平流沉淀池，单系列池长108米，池宽14.4米，池中建有一道隔墙将平流池分为左右两个。两池在首部连通。就水力结构而言，该平流沉淀池结构安全合理。但是由于反应池与沉淀池连接部分配水不均，导致沉淀池首端水体形成较大涡动，无法顺利实现平推。

2.改造总体方案

　　改造工程总规模定为6.0×10⁴m³／d以上(该水厂的一个混合—反应—沉淀系列）。
　　①混合部分：采用管式微涡初级混凝设备，该设备外观为圆管形，长4m，直径1m。设备安装在反应池进水口前8米处。
　　②反应部分：反应池改造部分是整个改造工程的核心部分。为达到高效快速的完成絮凝反应，新反应工艺在原反应池土建基础上分为两个反应流程，同时对反应池孔室和孔洞尺寸进行了重新配置，反应设备采用小孔眼网格絮凝反应设备；同时充分利用过渡段空间，在过渡段布网，可使反应时间增加约一分钟。这样一来，不但实现了絮凝反应的快速高效，而且基本解决了反应池出口的配水问题。
　　③沉淀部分：为进一步强化反应并彻底解决沉淀池首端的配水不均问题，新工艺采用网格平流沉淀技术，在沉淀池首端安装了5道格网，进一步完善了絮凝反应，增加反应时间约两分钟，同时改善沉淀池首端来水的流态，达到配水均匀的效果。

3.改造后工艺与原工艺运行对比

　　眉村净水厂改造工程于1999年6月24日竣工并于6月25日开始通水运行。同年8月中旬，进入原水高浊期。该年度原水浊度超过200NTU，创该厂建厂以来最高记录。针对这一实际情况，将这一时期作为水厂改造工程的调试运行期。将调试运行期间一天（1999年9月2日）的运行数据与去年同期运行状况对比，结果如图1、图2所示，其中改造前工艺运行当日原水浊度55NTU，改造后工艺运行当日原水浊度147NTU。

4、运行状况简要分析

　　图1、图2数据表明改造工程对水质及水量的提高取得明显成效，水量由4.3万吨/日（原设计水量5万吨/日）提高到8.7万吨/日，提高幅度达74%，沉后水出水水质稳定在2NTU以下。另据现场运行记录表明，改造后的混合反应部分外观效果良好。当反应进行至第六孔前后时（改造后的反应池每系列共12孔），矾花已初步形成，并且随着反应的进一步进行不断张大。这表明改造采用的混合反应技术由于对流体反应动力学有较为深入透彻的认识，通过对混合反应各步水体流速和涡旋作用的控制，最终实现了药剂与水体的充分混合及反应絮凝体的合理生长，为下一步沉淀作用的顺利实现作好了准备。
　　现场运行记录还表明，改造后平流沉淀首端的配水问题也得到了根本的改善。通过观察反应池出水中所带矾花的走向，可以判断沉淀池首端水流实现了平推行进。由于矾花生长得粗大密实，矾花在沉淀池网格区后1米左右即迅速下沉，在水体表面形成清水层。而反观原处理工艺，由于反应池出水配水不均，当处理水量达到一定数量后，即会在沉淀池首端产生大涡旋，对沉淀作用形成较大干扰，矾花长时间难以下沉。可见，网格平流技术可以有效地实现均匀配水，同时还会保护矾花不被破坏。

5、结论

　　“涡旋混凝网格平流”技术对潍坊市自来水总公司眉村净水厂改造工程由于以下三个方面的成功，取得良好效果，超过了预期的目标。
　　（1）管式微涡初级混合设备的采用使药剂在水体中顺利实现了宏观及亚微观扩散；
　　（2）小孔眼网格絮凝技术的应用实现了絮凝体快速有效的碰撞生长；
　　（3）网格平流技术的应用强化絮凝反应的同时有效控制了平流沉淀池的均匀配水。