萊鋼自來水廠工藝優(yōu)化與改進(jìn)

陳陽春

（萊鋼能源動力廠，山東萊蕪271104）

供排水

萊鋼自來水廠工藝優(yōu)化與改進(jìn)

陳陽春

（萊鋼能源動力廠，山東萊蕪271104）

隨著《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的實(shí)施，生活水水質(zhì)要求更加嚴(yán)格。系統(tǒng)分析了萊鋼自來水廠生活水處理工藝特點(diǎn)，實(shí)施了相關(guān)工藝優(yōu)化與改造，出廠水106項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)全部合格，保障了職工飲用水健康安全。

生活水；工藝優(yōu)化；改進(jìn)

1 背景

萊鋼自來水廠于1999年3月投產(chǎn)，主要以丈八丘、付家橋地下水為水源，通過加藥、沉淀、過濾、消毒等工藝處理后外供。水中的雜質(zhì)主要為泥沙、懸浮顆粒及少量微生物，處理工藝可以滿足當(dāng)時(shí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-1985），工藝流程見圖1。近幾年，隨著萊鋼職工的增加及生活區(qū)的擴(kuò)建，水源地上游牟汶河流域生活垃圾和污廢水的隨意排放，對水源地采取的淺層地下水水質(zhì)構(gòu)成了一定的威脅。另外，自來水廠水處理工藝設(shè)備已運(yùn)行十幾年，大部分設(shè)備未進(jìn)行更新改造，存在老化、落后、運(yùn)行效率低、與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)不匹配等現(xiàn)象，影響了水處理效果。

圖1 自來水廠工藝流程圖

2 過濾系統(tǒng)工藝優(yōu)化與改進(jìn)

2012年萊鋼自來水廠引進(jìn)以色列進(jìn)口的ARKAL全塑淺層過濾器，運(yùn)行一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)，原有過濾器加壓泵輸水量與沉淀池進(jìn)水量、過濾器處理能力不能有效匹配，需要頻繁操作閥門來調(diào)整加壓泵出水量，造成加壓泵運(yùn)行效率低，加壓泵不能長期穩(wěn)定在工況點(diǎn)，不僅導(dǎo)致過濾系統(tǒng)綜合能耗較高，而且過濾效果不好，影響了出水水質(zhì)。其主要的工藝參數(shù)如下：

進(jìn)出水壓力差：0.1～0.2 MPa

單臺過濾水量:50 m3/h

反沖洗周期:8 h

反沖洗水量:600 m3

反沖洗水去向:全部外排

通過對系統(tǒng)工藝和運(yùn)行參數(shù)分析論證，發(fā)現(xiàn)過濾系統(tǒng)主要存在以下方面問題：①反沖洗水全部外排②反沖洗方式不經(jīng)濟(jì)③加壓泵選型不合適。針對這三種缺陷，制定了相應(yīng)的改造方案并實(shí)施，取得了較為顯著的效果。過濾系統(tǒng)改造方案見表1。

表1 過濾系統(tǒng)改造方案

2.1 增建回用水池

過濾系統(tǒng)原反沖洗水的處理方式是收集外排，其排水頻率為8 h/次，每次排水量約為80 m3。通過對反沖洗水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水中除濁度較高外，其他水質(zhì)指標(biāo)均和原水相符，而目前水廠的處理工藝可在不增加水處理成本的基礎(chǔ)上將濁度降低到0.5 NTU以下，如將反沖洗水進(jìn)行回收并二次絮凝沉淀處理，可有效降低水源浪費(fèi)，增加收益。因此確定了增建回用水池對過濾系統(tǒng)的反沖洗水進(jìn)行收集，初沉后通過潛水泵將反沖洗水輸送至水廠水處理的第一道工序隔板反應(yīng)池，進(jìn)行二次水處理的改造方案。

16臺ARKAL全塑淺層過濾器反沖洗時(shí)間為30 min，每組兩臺分8組順序進(jìn)行，每組反沖洗水量為12.5 m3。根據(jù)現(xiàn)場條件和ARKAL全塑淺層過濾器反沖洗參數(shù)，確定回用水池尺寸為2m×2.5m×3m，容積為15 m3，相應(yīng)輸配水管道管徑為DN200，配用潛水泵輸水能力為100 m3/h，并加裝液位開關(guān)實(shí)現(xiàn)潛水泵自動運(yùn)行。

2.2 更改反沖洗方式

ARKAL全塑淺層過濾器采取單組輪流反沖洗的方式，正常運(yùn)行時(shí)需要壓過濾器出水閥門進(jìn)行憋壓，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)出水壓差進(jìn)行反沖洗，此反沖洗方式不僅不經(jīng)濟(jì)，且反沖效果不理想，濾料中的雜質(zhì)并不能得到有效沖洗。結(jié)合過濾器現(xiàn)場條件，制定了從自來水廠出廠水管道接出DN100母管并分別用兩條DN80支管和過濾器連接作為反沖洗水管道的改造方案。

為確保反沖洗水壓力恒定過濾器運(yùn)行安全，在DN100母管上設(shè)置1個(gè)總控制閥進(jìn)行手動控制，并在DN80支管上設(shè)置兩液力隔膜閥進(jìn)行自動控制。通過改造反沖洗方式，不僅使濾料反沖洗得更加干凈，而且節(jié)約了能耗，提高了過濾效果。

2.3 更換加壓水泵

自來水廠過濾系統(tǒng)原有加壓水泵機(jī)組為12SH-13型臥式中開單級雙吸離心泵機(jī)組，其性能參數(shù)見表2。該水泵是按照自來水廠設(shè)計(jì)水量800 m3/h選配配置，但自來水廠實(shí)際生產(chǎn)水量約為600～650 m3/ h，該水泵輸水能力較水廠實(shí)際生產(chǎn)水量高，且ARKAL全塑淺層過濾器要求進(jìn)口運(yùn)行壓力為0.25～0.3 MPa，出口運(yùn)行壓力和反沖洗壓力為0.2～0.25 MPa，該水泵揚(yáng)程也不能完全匹配新安裝的ARKAL全塑淺層過濾器。因此，確定了將原有的12SH-13型臥式中開單級雙吸離心泵機(jī)組更換為OS200-300A型中開蝸殼式離心泵機(jī)組的改造方案，新安裝水泵機(jī)組性能參數(shù)見表2。

表2 新舊兩種型號水泵性能參數(shù)對比

通過對兩組水泵機(jī)組進(jìn)行對比，可以看出，新安裝的OS200-300A型機(jī)組不僅降低了15 kW配套功率，其性能參數(shù)和ARKAL全塑淺層過濾器的壓力、處理水量等需求性能參數(shù)更加匹配。

3 斜管沉淀池優(yōu)化改造

萊鋼自來水廠斜管沉淀池自1999年投運(yùn)以來，未經(jīng)過任何改造，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了礬花粒徑小、沉后水的平均濁度較高且不穩(wěn)定，沉淀池末端礬花上翻等現(xiàn)象。經(jīng)過現(xiàn)場觀測分析，主要原因有：①斜管老化、坍塌嚴(yán)重②混凝劑投加量控制無依據(jù)③集水槽出水不均勻。針對以上影響斜管沉淀池沉淀效果的因素，制定相應(yīng)改造方案，并予以實(shí)施。

3.1 更換斜管，滿足布水均勻性

斜管沉淀池的布水均勻性直接決定了其運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性，沿水流方向從第一排斜管至最后一排斜管，隨著斜管通流量與流速的比值的變化，布水不均勻程度加重。為盡量滿足布水均勻的特點(diǎn)，進(jìn)行斜管更換時(shí)，采取了以下創(chuàng)新措施：①采用不同管徑的斜管。沿沉淀池的池長方向斜管管徑從小到大排放，以達(dá)到降低沿水流方向上第一排斜管的通流量及增加最后一排斜管進(jìn)水通流量的目的。②改變布水高度。斜管安裝時(shí)，沿池長方向安裝位置由淺變深，以達(dá)到降低沿水流方向上第一排斜管進(jìn)水端水壓及增加最后一排斜管進(jìn)水端水壓的目的。

3.2 改進(jìn)集水槽，確保出水均衡

斜管沉淀池內(nèi)集水槽原為普通鋼板焊接而成，在集水槽兩側(cè)設(shè)置一定數(shù)量的出水孔，因施工誤差，出水孔的高度不在同一水平高度，且孔間距不一致，從而引起沉淀池出水不均勻，集水槽前、后的濁度相差達(dá)10%左右，影響了沉淀后出水的濁度。為確保集水槽出水均衡，將原來的集水槽全部拆除，更換不銹鋼集水槽，加工出水孔時(shí)保持水孔中心標(biāo)高在同一水平面上，且孔徑大小一致，孔間距均勻分布，有力保證了集水槽出水的均衡，通過對集水槽前后水樣進(jìn)行檢測，濁度一致。

3.3 完善水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)

為確保絮凝劑投加準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)掌握水質(zhì)變化情況，在原水進(jìn)水管、泵房出水管分別安裝了水質(zhì)在線濁度儀、余氯儀等，根據(jù)水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況，及時(shí)調(diào)整加藥量，避免盲目投加。另根據(jù)自來水廠工藝，原水經(jīng)過反應(yīng)池反應(yīng)時(shí)間在30 min左右，經(jīng)過沉淀池約5～10 min，清水池中保持6～8 h左右才能到達(dá)水泵出口，故出廠水水質(zhì)與水處理后的水質(zhì)并不完全相符，如何將出廠水水質(zhì)及時(shí)反饋到水處理工序以便及時(shí)調(diào)整水處理過程是關(guān)鍵問題。經(jīng)過研究分析，在出廠水安裝了二氧化氯、濁度、硬度、電導(dǎo)率等水質(zhì)在線監(jiān)測儀器，使運(yùn)行人員能夠隨時(shí)監(jiān)測出水水質(zhì)變化，并及時(shí)反饋給水處理崗位，并要求水處理崗位根據(jù)出水水質(zhì)、進(jìn)水水質(zhì)、水量變化等因素及時(shí)調(diào)整加藥量、加氯量，確保水質(zhì)穩(wěn)定，同時(shí)避免了由于盲目投加造成的藥劑浪費(fèi)。

4 結(jié)語

通過對萊鋼自來水廠的工藝優(yōu)化與改進(jìn)，所有106項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求。自來水廠出廠水濁度全年穩(wěn)定在0.3 NTU以下，細(xì)菌學(xué)指標(biāo)全年無超標(biāo)現(xiàn)象，創(chuàng)造了良好的社會效益。

[1]史俊陽.給水廠節(jié)能降耗措施[J].給水排水，2002（5）.

[2]周平,張戎.影響斜管沉淀池穩(wěn)定運(yùn)行因素探討[J].給水排水，2007（7）.

Process Optimization and Improvement of Laiwu Steel Water Plant

Chen Yangchun
(The Energy Power Plant of Laiwu Iron and Steel Company,Laiwu,Shandong 271104,China)

Implementation of the Drinking Water Hygienic Standards(GB5749-2006)has put more stringent requirements on living water quality.The characteristics of living water treatment process at Laiwu Steel water plant were systematically analyzed and related process optimization and transformation were carried out.All 106 indexes of delivery water quality have been qualified ensuring the safety of drinking water as well as the health of workers.

living water;process optimization;improvement

TF085

B

1006-6764（2015）05-0041-03

2014-12-30

陳陽春(1981-),男，2006年6月畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)給水排水工程專業(yè)，現(xiàn)從事給排水技術(shù)管理工作。