新型一体化给水处理设备的开发

任基成1，费杰1，杨效明2，张雪军1，陈济东3
(1.宁波市自来水总公司， 浙江宁波 315041；2.宁波市给排水设计研究院，浙江宁波 315041；
3.宁波市矿泉水设备厂， 浙江宁波 315041)

　　 摘　要：对目前市场上有代表性的一体化净水设备在分析研究的基础上进行了改进和创新，设计研制了新型一体化给水处理设备，其出水水质符合新的水质卫生规范要求。
　　关键词：一体化设备； 新型高效； 给水处理
　　中图分类号：TU991.62
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)07-0067-03

　　 根据国家新的《生活饮用水水质卫生规范》，现有一体化给水处理设备已不能满足新的水质标准要求，因此有必要对其进行进一步的研究、改进，使Ⅲ类水质的源水经过设备处理后的出水浊度在1NTU以下，符合新的水质标准要求。宁波市水技术研究所对新颖、高效、智能一体化给水处理设备进行了开发研究。

1　工艺简介

　　 该一体化给水处理设备为圆筒体外形，由下而上依次为反应区、沉淀区、过滤区，其剖面示意图见图1。

　　设备工艺流程：原水经加药后进入污泥回流装置，该装置中的喷嘴高速射流产生负压，从而使吸入的回流污泥与原水充分混合，一起进入设备底部的反应区；经筒体四周的上下穿孔隔板反应后从筒体中间的圆柱体进入污泥悬浮层，经不断接触碰撞后絮凝体颗粒逐步长大，然后经泥水分离区进入斜管沉淀区；沉淀出水再向上进入泡沫浮珠滤料层进行过滤，滤后水进入上部清水区，再经集水槽流入出水管；过滤层在工作周期结束需要冲洗时停止进水，开启中间排水管上阀门排水，将水位降至斜管顶，然后开启反冲洗阀门，压力水进入冲洗管，由冲洗喷头喷出的水对滤料进行层层冲洗，直到全部滤料冲洗干净。

2　设计创新点

2.1 反应部分
　　① 反应区位于设备底部的锥形体处(采用上下交错开孔隔板反应方式)，如图2所示。

　　反应室共分9格，单数隔板的上端开孔，双数隔板的下端开孔。过水断面从第1格至第9格逐步扩大，上下开孔的孔口也逐渐增大，使流速逐渐减小，形成良好的速度梯度。
　　图2中的污泥浓缩室是不断产生的污泥颗粒沉积的场所，每隔一段时间开启浓缩室排泥阀进行适当的排泥。污泥回流室则是用来补充循环回流的污泥，它与污泥回流管相连通。
　　② 污泥回流装置的原理和结构类似于水力循环澄清池的污泥回流部分(见图3)。

　　由于污泥回流移至筒体外，使得装置可以做成定型产品(能单独制作的小设备)，既解决了喷嘴与喉管中心线不易定位对准的问题又节省了筒体的体积。?
　　混合液从隔板反应区自下而上进入斜管沉淀区前要通过处于悬浮状态的泥渣层，水中杂质还能充分与泥渣悬浮层的颗粒碰撞凝聚而使矾花长大，从而进一步提高了絮凝的效果。?
　　③ 污泥回流室底部设置了一根助冲管，当设备间歇一段时间再次运行时，可先开启与进水管连接的助冲管阀门，通过助冲管水流的喷射把沉积在底部的泥渣冲起，几秒钟后关闭助冲管阀门再开启进水阀门，污泥马上可以回流投入正常运行。?
2.2 沉淀部分
　　采用斜管沉淀方式，斜管与水平面倾角为60°，沿圆周环绕布置，消除了死角和无用面积，相对提高了面积利用率和沉淀效果。
2.3 过滤部分
　　① 滤料是粒径为0.8～1.2mm的白色泡沫浮珠，由于泡沫浮珠的相对体积质量比水小，因此过滤区设上下两块穿孔板，中间夹两层30～40目的尼龙丝网，以防泡沫浮珠溢出水面。过滤时水流自下而上，滤料被压紧，水中微粒被滤层拦截，滤后水则通过穿孔板进入上部集水槽。?
　　② 滤料层的冲洗系统采用等环面多喷头缝隙水平喷洗，如图4所示。

　　在每根冲洗支管末端设置等环面的冲洗喷头，每个喷头的中部开设水平缝隙，冲洗时压力水通过缝隙在同一水平面上向四周喷射。冲洗时先停止进水，开启中间排水管上阀门排水，将筒体内水位降至斜管顶，关闭排水阀门，这时泡沫浮珠滤料层的上部正好位于冲洗喷头处，开启冲洗阀门冲洗滤料最上层；随着冲洗水的进入，设备内水位逐步上升，泡沫浮珠随之上浮，这样第二层滤料也到达喷头的冲洗水平面处而被冲洗；每层滤料在经过喷头水平面时均能被冲洗，这样通过层层冲洗使全部滤料均能被完全冲洗一遍。整个冲洗过程均匀强烈，冲洗效果好。
2.4 集水槽
　　为了保证集水的均匀性，对于不同处理水量的设备采用3种不同的集水槽布置形式。对于处理水量≤15m³/h的一体化给水处理设备，只在筒体外圈设环形集水槽，内侧开孔集水，因为筒体直径较小，所以筒体中心到集水槽的流线不长，出水均匀。对处理水量为20～40m³/h的设备，设等环面内环集水槽，双侧开孔，集水槽两侧的集水面积相等，因而保证了集水的均匀性。对于处理水量＞50m³/h的设备，设内外两个环形集水槽，以避免出水流线过长，从而达到出水均匀的目的。?
2.5 控制系统
　　一体化给水处理设备的运行、混凝剂和消毒剂的投加、反冲洗过程的进行、冲洗后初滤水的排放等全部实行自动控制，使操作管理更为简便。?

3 主要设计参数

　　反应时间为5min左右，隔板穿孔流速从始端的0.3～0.4m/s逐步减小到末端的0.1～0.2m/s；污泥回流装置的喷嘴流速为7～8 m/s，喉管直径与喷嘴直径之比为3∶1～4∶1；分离区上升流速为2mm/s左右，斜管沉淀区上升流速为2.2mm/s；泡沫浮珠滤料粒径为0.8～1.2mm，滤层厚度为0.5～0.6m，滤速为7～8m/h，冲洗强度为5L/(s·m²)，冲洗时间共3min，冲洗头部缝隙流速为10m/s。?

4　运行效果

　　处理水量为20m³/h的一体化给水处理设备以微污染河网水为水源进行了3个月的试运行。试运行期间滤层工作周期为24～30h，多喷头冲洗效果好。设备进水浊度为10～50NTU，出水浊度稳定在0.4～0.8NTU；进水色度为25～40倍，出水色度为5～10倍；进水pH值为6.8～7.1，出水pH值为6.7～7.1。?

5 　结语

　　新型一体化给水处理设备的开发是在系统分析研究了国内有代表性的几种一体化给水处理设备的基础上，吸取了这些设备的优点，对其存在的问题进行了改进，并根据国家新的水质标准的要求对一体化给水设备的关键工艺技术进行了创新。从实际运行效果来看，其各项指标均达到了预期的目标，体现出新型、高效的特点。?

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　　收稿日期：2002-03-16