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超滤膜技术应用于双阀滤池改造的设计方案介绍
作者:管理员    发布于:2016-04-02 10:20:29    文字:【】【】【

  双阀滤池是较早出现、应用较为广泛的一种快滤池,对我国供水事业做出了巨大贡献。但随着原水水质微污染程度日益加重,饮用水水质标准提高,双阀滤池工艺已越来越不适应发展的需要,并且这种滤池型式在各地运行年代久远,池体、设备老化严重,出现了各种各样问题。为此,许多水厂对双阀滤池进行了不同程度改造,有的仅更换配水设施,例如配水滤砖改为短柄滤头,有的既改造配水设施,又把级配滤料改换为均粒滤料,还有的把单水反冲洗改为气水反冲洗等等。以上改造无论采用何种技术,滤池功能主体即过滤介质没有本质改变,基本都是以颗粒滤料为过滤介质。下面结合某地水厂双阀滤池改造工程,介绍超滤膜技术在双阀滤池改造中的设计要点。

  1双阀滤池现状及存在的问题目前水厂停役的一期工程双阀滤池原设计规模为5万m3/d,共分8格滤池,2排布置,2排滤池中间池顶(3.6m标高,相对于厂区地坪0. 0,以下同)以下为管廊(一1.5m标高),整个滤池及管廊(3.6m标高)以上为上部建筑,梁底标高为7.每格滤池中央设排水渠,净宽为1.0m,排水渠两侧池净宽为2.8m,滤池长6. 3m,过滤面积为35.28m2.两排滤池的外侧为进水渠、排水渠及其虹吸管和阀门等,露天设置。这种过滤技术较为落后,相对于出水水质和水量负荷均达到了其能力极限。目前,滤池主要存在如下问题:①反冲洗耗水量较大,冲洗不彻底,操作管理较复杂;②反冲洗系统配水不均匀,且采用单一水洗,这既影响了反冲洗效果,又浪费了反冲洗水量,并且存在跑砂现象;③滤池施工质量差,池壁有多处漏水、渗水现象,增加了运行成本,浪费了水资源;④滤池配水采用大阻力配水管,这在定程度上也限制了产水量的提高。双阀滤池已成为该水厂现状净水系统进步提高净水能力的瓶颈。

  现状双阀滤池剖面现状双阀滤池布置见和。

  2超滤膜工艺的提出由于原水水质特点是有机微污染,夏季高藻高臭,冬季低温低浊,致使常规处理工艺不能保证出水水质达到现行国家生活饮用水卫生标准(GB5749―2006)。通过现场试验研究成果并结合国内相关工程经验,可采取高锰酸盐预氧化一絮凝沉淀一超滤膜工艺达标。

  由于水厂没有扩建用地,只能对现有净水设施进行提标改造。目前沉淀池在净水量达到5万m3/d的情况下,出水浊度为13NTU,可知沉淀池净水效果良好,并且池体、设备也完好,因此,对净水设施的改造主要集中于对双阀滤池的改造。本改造工程拟采用高锰酸钾预氧化一絮凝沉淀一粉末活性炭吸附一浸没式超滤膜工艺,其中,浸没式超滤膜工艺段拟将现有双阀滤池改为膜滤池。

  现有双阀滤池改为膜滤池有两种方式,种是拆除老滤池,新建膜滤池;第二种是基本保留现有滤池池体,通过新装膜堆、设备及管线、池体加固等,将其改造为膜滤池。由于双阀滤池周围空余场地有限,施工空间狭窄,并且不能妨碍现有水厂正常运行,所以,种方式即拆除老滤池、新建膜滤池困难太大,难以实施,并且新建膜滤池施工周期长,造价较高,因此,后采用第二种方式。

  3超滤膜在双阀滤池改造中的技术特点本改造工程水处理系统的核心是放置于现有每格双阀滤池内的浸没式超滤膜组。这种浸没式超滤膜是水流由外向内的中空纤维膜(原水在外,净水在内),这意味着膜内部只有干净的、经过超滤的水流通过,而原水中的细菌和悬浮物停留在膜的外部。

  超滤膜浸没在水中,通过在中空纤维膜内部形成真空,采用很小的负压出水,操作压力在2050kPa,处理的水通过超滤膜孔进入中空纤维内部的主通道,然后通过抽吸泵进入产品水管道。

  浸没式超滤膜日常反洗方式为气擦洗、水反洗。

  气擦洗时,由鼓风机压出的空气通过管道引到超滤膜箱的底部,与水混合在超滤膜表面形成涡流,上升的气泡擦洗并清洁超滤膜丝的外表面,提高了超滤膜的处理效率。水反冲洗时,采用抽吸泵反转,抽吸产品水进入膜丝孔内,再由内到外透过每根膜丝,进而冲掉膜丝外表的附着物。

  4改造技术措施4.1进水和排水系统改建拆除现有双阀滤池的进、出水虹吸管,改设气动闸板阀。每格膜池(对应每格双阀滤池)各设DN500进水气动蝶阀1只、DN500排水气动蝶阀1只。

  拆除双阀滤池两侧、对应中央配水渠下部的DN150放空管道,在此处开600mmX500mm的孔,孔底标高为0.00m,以便于冲洗排水。

  4.2膜组件安装拆除现有双阀滤池的配水系统、洗砂槽,清除原池体内砂层、承托层。保留靠近滤池外侧(进排水渠侧)的池顶平台,作为将来膜池走道板,而拆除每格滤池之间的走道板。对于放置超滤膜的每格滤池,多余部分采用素混凝土填实,以减少不必要的膜池体积,进而减少膜池死角和化学清洗所需的药液量。整座双阀滤池改建为6格膜池,另外2格用作化学清洗的药液池。膜池尺寸:长5.8m,宽5.6m(2.8mX2),水深3.3m.每格膜池对应1格双阀滤池。每格膜池各填装膜堆12组,分两排布置,每排6组,整个膜处理车间共设膜堆72组,单个膜组面积为1 050m2,膜丝总给水排水Vol.面积约75600m1,实际膜通量为30.3IV(m2h)。整座膜池出水能力达5.5万m3/d.每组膜堆配套DN150出水管,每格膜池设1根DN400出水总管;每组膜堆底部对应3根DN50冲洗气冲支管,每格膜池共设气冲支管36根,后汇集到1根DN200气冲总管;每格膜池对应1根DN200化学清洗用药液管。

  4.3药液池设置6格滤池改为膜池,剩余的2格滤池改造成7.0mX6. 6m的药液池,其中1格为酸液池,另1格为碱液池。2格池子可通过药液循环泵、管道和阀门实现药液的酸碱中和。

  4.4管廊的改造6m平台以下为现有管廊。

  拆除现有管廊的全部管道,管廊内设置膜组出水抽吸泵、化学清洗泵、真空泵等设备及其管道、阀门以及气冲用管道和阀门等。

  膜组透过液抽吸泵选用6台容积泵,设于管廊间内,对膜组出水进行抽吸,单泵流量为580m3/h,功率为45kW,另设1台仓库备用。在容积泵进水管DN400上设流量仪,采用变频控制容积泵出流量。6台容积泵出水管连接至管廊中间的DN900出水总管,出水进入现有清水池。

  (3)另外,管廊内设置化学清洗系统,包括酸碱药液循环泵、切换阀门及管路系统。

  4.5膜冲洗系统位于现有滤池西侧的冲洗泵房为砖混结构,屋顶为预制板,原双阀滤池反冲洗采用水泵与水塔的结合方式,原旧管道和水塔难以保证内壁光洁,如果将其作为膜组的反冲洗系统,可能会在反冲洗水中带入旧管道和水塔内壁的脱落物,致使膜丝堵塞,另外,由于现有反冲洗水泵流量及扬程太大,与膜系统要求的冲洗参数不匹配,并且还需新增气冲洗用鼓风机,故考虑新建反冲洗系统。

  按照工艺设备布置,冲洗泵房(标高一1.50m层)需改为气冲洗鼓风机房,其上层(标高3.6m)作为配电间,但是现有建筑结构包括楼板和基础均不符合新规范要求,需拆除新建。

  4.5.1水反冲洗充分利用容积泵的特点,采用产水抽吸泵(容积泵)反转的方式实现水反冲洗,即抽吸泵反转,抽取出水总管的膜滤出水进行水反洗。反冲洗强度为4.5.2气擦洗现有滤池西侧的反冲洗泵房拆除重建,新建为两层建筑,下层为鼓风机房,上层为配电间。气擦洗强度取50m3/(m2池平面h)。采用2台鼓风机,1用1备,单台风量为1640m3/h,扬程为5.0m,功率为37kW,设置变频调速。气冲总管为DN200,对应每格膜池DN200管伸入膜池内,沿DN200气冲管再接出一系列DN50气冲穿孔管,接入膜组件上的气冲管接口。

  4.5.3膜化学清洗化学清洗药剂包括氢氧化钠、盐酸、次氯酸钠。

  化学清洗药剂原液储存于地下原液池内,原液池设置在滤池东侧空地内,由化学计量泵将原液抽送至由滤池改造的药液池内。次氯酸钠计量泵流量为500L/h,加碱、加酸计量泵流量为4扬程均为30m.化学清洗时,先开启水厂自用水进水阀,然后开启药剂原液计量泵,按照需要的药液浓度配比注满膜车间的药液池。

  膜化学清洗采用在线清洗方式,通过2台药液循环泵对6格膜池依次进行在线清洗。药液循环泵采用容积泵,单泵流量为200m3/h,扬程为10m,功率18.5kW.化学清洗设备及管路系统设置于3. 6m标高以下的管廊内。

  4.6化学清洗地下原液池在现有双阀滤池东侧空地内设置地下式化学清洗原液池,并留有药剂接入口,内部设置3套化学计量泵及其配套管道,分别输送HCl、Na0H、NaC10药剂原液,3根心50出液管接入膜车间的药液池。

  双阀滤池改造为膜滤池后的具体布置见和。

  5滤池改造土建设计根据工艺改造要求,对原池体结构进行了结构复核,主要存在如下问题:滤池上部结构由于新增起重机吊重较大,经过复核,梁柱承载力不满足要求,而且由于该设计时间较早,在抗震构造措施上也无法满足现有抗震规范要求,需采取加固措施。目前常用的加固方法主要包括:增大截面法、粘贴钢板法、粘贴纤维复合材料法等方法。从经济可靠、施工方便等方面综合考虑,框架柱加固采用增大截面法,框架梁加固采用粘贴钢板法。

  滤池西侧原冲洗水泵间为一层砖混结构,条形基础,屋面板为预制空心板。如果将新建配电间放在原冲洗水泵间上层,那么基础及屋面板承载力均不能满足要求,加固改造量较大,因此将原冲洗水泵间拆除,结合工艺要求新建鼓风机房及配电间。新建建筑为两层框架结构,钢筋混凝土筏板基础。

  6膜系统的运行和清洗本工程膜处理系统的工艺流程为:沉淀池一膜前加氯系统一浸没式超滤膜系统一膜后加氯系统一清水池一用户。膜处理运行程序:保持排水阀关闭状态下,打开进水阀至液面淹没膜丝,然后开启抽真空系统(约1min),开启抽吸增压泵投入正常运行。

  对膜组的清洗分为般冲洗和化学清洗:般清洗。正常运行一关进水阀降水位至膜堆表面一关抽吸增压泵一开气冲阀门一变频启动鼓风机进行表面擦洗,同时反转抽吸增压泵进行反冲洗(约每半小时1次,每次约1min,控制膜池内水位不溢出)一停抽吸增压泵、停鼓风机一投入正常运行。

  化学清洗。超滤膜组正常运行约半年到一年后,根据膜通量情况,进行一次在线化学清洗,清洗过程为:开启厂自用水进水管电磁阀待一定时间后开启加碱计量泵,待碱液池液位涨至标高3. 2m停止进水和进药(药剂原液量达到要求后停止进药)一待洗膜池进行一般冲洗一待洗膜池停止运行(其他膜正常运行)一开启药液循环泵将药液由碱液池抽吸至待洗膜池一待洗膜池液位达到2.8m时给水排水Vol.中置式高密度沉淀池排泥系统的优化徐军2金晓云2(1绍兴市水务集团有限公司,绍兴312000;2上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海200092)式、增加污泥中转调质池、优化刮泥机机械特性、改进运行控制方式等措施,提高了污泥回流度,稳定污泥回流量,更好地发挥中置式高密度沉淀池的池型特质,使处理效果更优,运行控制更为准确、简便。

  1系统优化背景中置式高密度沉淀池(以下简称中置池)具有处理效率高、占地面积小等诸多优点。绍兴曹娥江水厂一期设计规模为20万m3/d,混凝沉淀采用2座中置式高密度沉淀池,呈对称布置,单池处理水量/d.原设计中置式高密度沉淀池排泥系统由往复式底部刮泥机刮泥+凸轮式转子泵污泥回流+立式离心泵污泥外排组成。在工程建设前期调研阶段,通过对嘉兴、包头等地区采用中置池水厂的现场调研,了解到该池型在污泥出泥和回流过程中易发生回流浓度变化幅度大,回流不稳定,控制难等问题,直接影响了中置池的絮凝沉淀效果,特别是在满负荷运行时,出水水质波动较明显。因此需要对原停循环泵浸泡至设定时间一开启药液循环泵(反转)把药液抽回至碱液池。然后进行酸洗,清洗步骤同前。膜池全部清洗完毕后,把药液抽回至碱液池(或酸液池),中和后排放。清洗完毕后的膜池进行气水反冲洗3min,然后投入正常运行。

  7结语双阀滤池若保留现有主体结构框架,浸没式超滤膜系统所需的进出水通道和阀门、膜堆、一般冲洗和化学清洗设施均可以在其结构框架下完成改造,但化学清洗原液池需另择地新建。

  h)时,改造后膜滤池规模可达到原滤池规模。

  现有水反冲洗设备、管路不能用于膜冲洗系统,需考虑新设,若采用抽吸泵反转可达到水反冲要池型的排泥系统进行适当改进和优化,以提高和稳定污泥回流浓度,加强运行控制,充分发挥中置池的池型特质,进一步提高沉淀池出水水质,减轻流程中下一阶段净水处理构筑物的运行负荷。

  2系统优化方案以排泥系统承包商的产品为依据,以设计单位的技术支撑为核心,对原中置池的排泥系统做如下优化。

  2.1优化中置池出泥方式原中置池污泥出泥方式为:沉淀污泥经底部纵向刮泥机刮向集泥沟,再由集泥沟中横向刮泥机刮向集泥坑,污泥经回流泵回到中置池,剩余污泥经排泥泵送到后续的平衡池进行脱水处理。在运行时,求,则现有水冲洗泵房可以拆除,原址新建鼓风机房。

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