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Actiflo澄清池及Filtraflo TGV锰砂滤池在给水厂中的应用
作者:管理员    发布于:2016-04-13 09:50:45    文字:【】【】【

  城镇给排水Actiflo澄清池及FiltrafloTGV锰砂滤池在给水厂中的应用戴婕陈伟张群姜伟毅李刚(上海浦东威立雅自来水有限公司,上海200237)微砂合理投加量的确定,FiltrafloTGV锰砂滤池过滤、除锰效果及影响因素,运行成本分析等。一年的运行结果表明Actiflo澄清工艺适合黄浦江原水,出水浊度可稳定在2 ~2.5NTU;FiltrafloTGV锰砂滤池除锰受pH、溶解铝浓度影响较大,优化后出水浊度在0. 1工程概况临江水厂1997年建成投产,设计能力40万m3/d,采用常规平流沉淀池和V型滤池工艺。2004年临江水厂进行了扩建,扩建规模20万m3/d,采用法国VeoliaWater公司的Actiflo澄清池以及FiltrafloTGV锰砂滤池(以下简称“TGV滤池”)过滤工艺,扩建工程于2006年7月正式竣工投产。扩建工程的工艺流程见。

  60万m3/d的黄浦江上游原水经总配水井配7水在总配水井前后分别投加氨、,时在扩建工程中考虑了原水水质恶化时投加粉末活性炭的应急处理。总配水井中的40万m3/d原水进入原有系统,20万m3/d原水进入扩建系统。扩建系统中,原水首先进入Actiflo澄清池的配水井,在配水井后端投加液体硫酸铝,再进入Actiflo澄清池,分别投加聚丙烯酰胺(PAM)和微砂,然后进入TGV滤池。滤池出水再投加氨和液氯消毒,进入清水池。

  Actiflo澄清工艺Actiflo澄清工艺通过絮凝使悬浮物附着在微砂上,然后在高分子助凝剂的作用下聚合成易沉淀的絮凝物,再通过斜管沉淀池进行高速沉淀,设计上升流速34m/h.Actiflo澄清池约需10min就完成絮凝,约20min沉淀便可以获得良好的处理出水水质临江水厂20万m3/d扩建工程共设3组Actiflo澄清池,总占地面积1 600m2,为水厂同样处理能力平流沉淀池占地面积的1/4.每组Actiflo澄清池包括混凝池、聚合物和微砂投加池、絮凝熟化池以及斜管沉淀池4个池子,工作流程见。

  反冲洗采用气水联合反冲洗方式,设计参数为),历时60s;气-水冲,气冲60m3/ 3系统运行效果2006年7月扩建系统正式运行后,水厂会同设计方对扩建系统进行了几个阶段的运行调试,对不同工况条件下的运行参数进行了优化。在一年中该系统运行稳定,出水水质逐步提高,滤后出水浊度为0.2~0.3NTU.2007年6月为了迎接即将到来的高峰供水,扩建系统进行了20万m3/d满负荷运行,对药剂加注及出水水质等进行了全面试验和检测。

  3.1原水水质临江水厂采用黄浦江上游原水,水质较差、波动大并呈现水质逐年下降趋势。主要表现为原水氨氮、CODMn、锰、溶解氧等指标较差。参照地表水环境质量标准(GB3838―2002)黄浦江上游原水综合评价为I~汉类。尤其在冬春季节原水氨氮浓度、有机物含量、锰含量都较高,给水厂的生产运行带来很大的影响。临江水厂原水水质见表1.表1临江水厂原水水质检测项目平均值浊度/NTU色度/度pH范围溶解氧/mg/L氨氮/m,L亚硝酸盐/mg/L Actiflo运行效果在一年的运行期间Actiflo澄清池出水浊度为2~2.5NTU;冬季原水水质差时,通过调节混凝剂投加量,控制澄清池出水浊度在2.5NTU以下,以降低后续的滤池负荷,保证出水水质。

  进水流量平均为19.3万m3/d进水浊度平均为37NTU,出水浊度为2~2.5NTU.与前期10万m3/d运行效果对比可知,当系统达到设计能力,水力条件达到设计运行条件时,处理效果提高,出水水质较好。

  3.2.1加药量、加药点分析3211混凝剂Actiflo澄清池上有3个混凝剂加注点3:前加矾两个加注点,后加矾一个加注点;前加矾两个点分别位于Actiflo配水井出水堰前后,为保证混凝剂混合均匀,水厂在配水井出水堰前的加注点进行加注;后加矾加注点位于Actiflo澄清池出水渠内。加矾量全年控制在50 ~80mg/L,采用自动或手动进行控制,根据原水水量、水质情况进行调整;其中后加帆量控制在3~5mg/L. 3212助凝剂助凝剂(PAM)有3个加注点31,分别为混合池至投加池的过水处(A点)投加池微砂投加处(B点),投加池至熟化池的过水处(C点),如所示。为达到强化混凝效果,通过运行试验分别对3个加注点投加后的混凝效果进行对比,后选择了B、C两点进行加注。助凝剂加注量控制在0.1~0.15mg/L;由于助凝剂的投加对滤池运行周期影响较大,为保证滤池48h的运行,助凝剂的加注量需控制在0.2mg/L以下,同时保证出水中丙烯酰胺单体的浓度低于标准规定限值。

  3213加氯和加氨利用水厂原40万m3/d系统的加氯和加氨设备进行原水加氨、加氯及滤后加氯、加氨,采用化合氯消毒。氯、氨加注点见。生产过程中,扩建系统处理装置紧凑,流程短,降低了氯的挥发损耗,前加氯量比原平流式沉淀池+V型滤池系统低3 ~5mg/L,后加氯量与原系统基本持平。

  3.2.2微砂浓度分析及补砂量的确定微砂在该工艺中起到了重要的作用,一方面微砂作为絮体的“凝核”,加强了絮体颗粒的形成;另一方面,微砂增加了絮体的密度,加快了絮体在后续沉淀单元的沉降4,51.控制Actiflo池中微砂的浓度很重要,过高将影响机械搅拌效果、形成池底积砂;过低达不到絮体“凝梭‘的作用。水厂技术人员定期对水力旋流分离器下溢口90含砂量的砂水取样分析,测定微砂的浓度,间接计算得出Actiflo池中微砂的浓度。计算步骤为:采用1L量筒取水力旋流分离器下溢口砂7水,静沉2min后读沉淀后微砂的体积V(mL);微砂密度为1.5g/cm3,可计算得出1L回流砂水中微砂质量1.5V(/L)每组澄清池水力旋流分离器回流砂水量为18m3/h,每组澄清池进水量为g(m3/h);则每组澄清池微砂浓度为:清池内微砂浓度降低至2.5kg/m3以下时,微砂的流失对Actfilo澄清池运行效果将产生不利影响。水厂经过运行调试,确定当池内微砂浓度低于3.5kg/m3时,进行补砂。规定每次每池补砂量为1t补砂后对澄清池内微砂浓度进行连续取样测定,如微砂浓度仍低于3.5kg/m3,继续补砂,直到达到设定值。

  TGV滤池运行效果3.3.1过滤效果~2.5NTU,滤后水浊度为0.2~0.25NTU,滤池过滤效果较好,浊度去除率90左右。冬季原水水质差时,滤池过滤效率降低,通过调节加矾量,降低Actiflo澄清池出水浊度,来降低滤池负荷以保证出水水质。

  TGV滤池原设计过滤周期为24h,通过调试优化,适当降低助凝剂加注量,合理后加矾,过滤周期延长到48h;反冲洗强度采用设计参数值,反冲洗水量约为950mV(格。次)。

  3.3.2除锰效果及影响因素TGV滤池采用双层滤料,上部为石英砂,下部为锰砂,锰砂用以去除原水中Mn2+,保证出水锰浓度低于0.1mg/L.扩建系统建成投产初期(2006年7月),TGV滤池除锰效果很好,滤后水锰含量很低,基本未检出。

  2006年7月新系统原水、滤池出水锰含量如所示。

  2006年7月原水及TGV滤池出水锰含量从2006年8月中旬起,伴随着原水锰含量的升高,TGV滤池的除锰效果下降明显,出现滤后水锰含量超过0.10mg/L现象。针对这一问题,法国VeoliaWater公司下辖的OTVSAFA(s.a.)设计单位进行了生产性试验及滤柱中试,明确滤池进水pH和溶解铝浓度是影响滤池除锰效果的主要因素,并提出了解决方案。

  根据化学反应,锰砂滤料中的二氧化锰对进水中锰离子的吸附是由于它的氧化性:氧化吸附效率取决于pH、进水锰离子浓度、接触时间以及水中其他离子的影响。在酸性条件下且没有氧化剂,一旦可用吸附单元饱和则无法吸附除锰,因此pH低于7的情况下二氧化锰滤料除锰的能力明显降低。原水pH通常在7 ~7.5,新系统采用Al2(S4)314H2O作为混凝剂,投加后澄清池出水pH降至6. 5左右,锰砂除锰能力明显降低;为保证滤池除锰效果,要求滤池进水pH不低于7.2,可通过投加NaOH溶液进行调节,新系统中已预留NaOH投加混合位置,下阶段将对pH进行调节。

  3322进水溶解性铝二氧化锰滤料可同时吸附去除水中的溶解性铝、铁和锰,其中原水中的溶解性铁浓度低,且很容易被石英砂或二氧化锰滤料吸附去除,对Mn2+吸附干扰很小。溶解性铝浓度因为混凝剂液体硫酸铝的使用而比较高,在锰砂滤料中与进水中溶解性锰存在竞争吸附,两种离子很快使滤料吸附饱和。试验表明,当pH升高时,Actiflo澄清池出水中残余溶解性铝浓度大大降低,因此适当提高pH,严格控制后加矾量,可有效降低TGV滤池进水溶解性铝浓度,从而提高滤池除锰效率。此外,控制前加矾量,也能降低滤池进水中的溶解性铝浓度,延长锰砂滤料的吸附锰有效周期。

  3.3.3后加矾后加矾是在Actiflo澄清池出水和TGV滤池之间投加液体硫酸铝,运行表明后加矾可明显改善TGV滤池的过滤效果,延长过滤周期。由于该工艺使用了高分子助凝剂PAM,Actiflo澄清出水中有残余的PAM,进入滤池后因其粘滞性将对滤料的过滤性能造成影响。后加矾可使PAM长链卷曲,减少对滤料性能的影响,延长过滤的周期;同时后加矾使澄清池出水中小絮体形成较大的矾花以便截留,降低出水浊度。但后混凝剂的投加提高了滤池进水溶解铝的浓度,对滤池除锰产生消极作用,且过量投加形成过大的絮体会堵塞滤料,降低过滤周期,因此要严格控制投加量。在水厂中安装了3台专用于后加矾的计量泵,控制后混凝剂的投加量,目前水厂控制后混凝剂的投加量为3~5mg/L. 4运行成本分析系统运行成本主要包括药剂成本、生产自用水量(排泥水+滤池反冲洗水)、电耗、设备损耗等,因为在扩建系统的设备维护方面目前工作量较小,在此仅对扩建和原有系统的药剂成本和生产自用水量进行对比分析。

  4.1药剂成本分析扩建系统投加药剂包括混凝剂、助凝剂、微砂、消毒剂和氨;原有系统投加药剂包括混凝剂、消毒剂和氨,见表2.表2扩建和原有系统药剂成本分析项目单位成本/元/m3扩建系统原有系统扩建系统原有系统液氯微砂液氨合计从表2可见,扩建系统的药剂单耗中混凝剂有所增加,加氯量因为系统停留时间短降低明显,新增了助凝剂和微砂,单位成本比原有系统增加了00032 4.2生产自用水量分析扩建系统生产自用水量主要包括Actiflo澄清池排泥水和TGV滤池反冲洗水,原有系统生产自用水量主要包括平流式沉淀池排泥水和V型滤池反冲洗水。其中,扩建系统Actiflo澄清池含砂泥水经水力旋流分离器分离后,小部分高浓度含砂泥水回流至澄清池(约占回流砂水量的20),80的回流泥水作为排泥水被排放,排泥水量较大。

  ~6月的排泥水和滤池反冲洗水进行了统计,由于澄清池回流泵流量一定,因此每日Actiflo澄清池排泥量一定,与制水量无关,表3扩建和原有系统自用水量分析扩建系统原有系统月份Actiflo澄清TGV滤池反冲洗制水量平流沉淀池排泥量V型滤池反冲制水量池排泥量/m3/d水量/m3/d/m3/d/m3/d洗水量/m3/d/m3/d4152从表3可见,扩建系统的排泥水量为制水量的6明显高于原有常规处理系统的1.86,如何降低扩建系统的排泥水量是值得研究解决的问题。

  5结论临江水厂一年的调试运行表明,Actiflo澄清池和TGV滤池对黄浦江上游原水有较好的处理效果,可满足水厂对出厂水水质的要求,其工艺特点为:占地面积小,运行稳定。

  (4)矾耗相对较大,Actiflo澄清池负荷高,设计上升流速达到34m/h,为保证处理效果,加矾量相应增加。

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