集成式一體化水處理設(shè)備在中小型水廠中的應(yīng)用

朱士圣

（南京國能環(huán)保工程有限公司，南京 210000）

1 中小型廠工藝設(shè)計(jì)和選擇

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中小型水廠處理工藝不斷更新，逐漸形成穩(wěn)定、規(guī)范的工藝流程，如：混合→絮凝→沉淀→過濾→消毒→二次加壓。其工藝的運(yùn)行原理為：在原水中添加適量的混凝劑，并利用混合器將兩者進(jìn)行有效的融合，然后輸送到絮凝池中將水里的雜質(zhì)不斷凝結(jié)成較大顆粒，最后通過沉淀池、過濾池的處理將較大顆粒的雜質(zhì)清除[1]。

1.1 混合工藝選擇

在管式靜態(tài)混合器的管道內(nèi)設(shè)置合理的導(dǎo)流裝置，促使原水通過導(dǎo)流裝置形成高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)有效的混合?；旌瞎に嚨闹饕獌?yōu)勢為：成本少、工藝簡便、維護(hù)容易、效果明顯；其劣勢主要有：易被外力干擾，流速要求較高，當(dāng)產(chǎn)水量低于設(shè)計(jì)流量時(shí)，管內(nèi)流速減小，也影響后續(xù)的處理環(huán)節(jié)。

1.2 絮凝工藝選擇

網(wǎng)格絮凝池是在過去的穿孔旋流反應(yīng)池革新而成的，在原來反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)上對(duì)各個(gè)豎井橫截面進(jìn)行合理的縮減，并增設(shè)網(wǎng)格設(shè)備來減少反應(yīng)時(shí)間，提升絮凝工藝技術(shù)的效果。此工藝技術(shù)的主要優(yōu)勢為：反應(yīng)池結(jié)構(gòu)簡單、施工流程較為快捷、工藝設(shè)備精良、運(yùn)行管理簡便、適應(yīng)性較強(qiáng)。

1.3 沉淀工藝選擇

斜管（板）沉淀池的主要優(yōu)勢為：沉淀流程所需時(shí)間少，沉淀效率較高，占地面積較少、處理后的水質(zhì)高。由于斜管沉淀池相比于斜板沉淀池的水力半徑更大，所以斜管沉淀池的水力條件好于斜板沉淀池。當(dāng)前，我國中小型水廠普遍應(yīng)用的就是斜管沉淀池。

1.4 過濾工藝選擇

過濾工藝是確保出水質(zhì)量的關(guān)鍵，其工藝技術(shù)的主要優(yōu)勢為：過濾周期較長、濾料效果較好、濾后水質(zhì)較高、清洗耗水較少、占地面積較小，能夠按照濾池水位的變化對(duì)出水閥門進(jìn)行合理的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)恒水位穩(wěn)定過濾的效果。其工藝技術(shù)的劣勢為：工藝操作較為規(guī)范，反沖洗設(shè)備較多，成本投入較大。

圖1 一體化水處理設(shè)備結(jié)構(gòu)

2 集成式一體化水處理設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

2.1 自動(dòng)化程度高

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水處理設(shè)備管理難度較大。而集成式一體化水處理設(shè)備應(yīng)用了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，不僅操作便捷，而且管理方便。它能夠減少工藝改造所需的時(shí)間，便于擴(kuò)大藝規(guī)模。集成式一體化水處理設(shè)備屬于自動(dòng)化操作設(shè)備，減少了人工帶來的不便性，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行高效的控制[2]。

2.2 系統(tǒng)模塊化

集成式一體化水處理設(shè)備的處理效率為：1 200 m3/d、2 400 m3/d、3 600 m3/d、5 000 m3/d、10 000 m3/d等，其可按照中小型規(guī)模的情況對(duì)處理水量進(jìn)行設(shè)計(jì)，將有效的工藝設(shè)備進(jìn)行合理的組合來應(yīng)用。此外，居民的用水量呈逐年上升趨勢，集成式一體化水處理設(shè)備可依照居民用水量對(duì)運(yùn)行模塊進(jìn)行調(diào)整。

2.3 工藝運(yùn)行成本低

工藝運(yùn)行成本是衡量中小型水廠能否高效運(yùn)行的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。集成式一體化水處理設(shè)備在工藝設(shè)計(jì)中很大程度上縮減了動(dòng)力投入的成本，減少藥劑投入的量，在整個(gè)工藝操作流程中完全通過自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行控制，不僅減少了人力資源的投入，還減少了工藝運(yùn)行的成本投入。

2.4 工藝占地面積少

中小型水廠所采用的傳統(tǒng)水處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且水處理設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大，占地面積較大。近年來，國家高度重視土地資源緊張問題，鼓勵(lì)企業(yè)采用新技術(shù)來高效利用土地資源。中小型水廠應(yīng)用集成式一體化水處理設(shè)備，能夠?qū)⒂邢薜目臻g進(jìn)行高效的應(yīng)用，極大地節(jié)省了工藝的占地面積。

2.5 成本投資較小

中小型水廠應(yīng)用的傳統(tǒng)水處理設(shè)備多為鋼混結(jié)構(gòu)，其屬于一項(xiàng)龐大的工程，需要較長的施工周期及養(yǎng)護(hù)周期，且施工過程復(fù)雜、繁瑣，需要大量的人工、施工材料及施工設(shè)備，此過程需要投入大量成本。而集成式一體化水處理設(shè)備主要應(yīng)用的是鋼結(jié)構(gòu)，采購成本較低且構(gòu)建速度較快，極大地減少了成本投入。

3 集成式一體化水處理設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)

集成式一體化水處理設(shè)備將傳統(tǒng)水處理設(shè)備中的絮凝池、沉淀池和過濾池集合于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備中，其工藝處理技術(shù)主要應(yīng)用的是：網(wǎng)格絮凝池、斜管沉淀池、均質(zhì)濾料濾池。就5 000 m3/d一體化水處理設(shè)備而言，其設(shè)備結(jié)構(gòu)的長度為18.6 m、寬度為4 m、深度為5.1 m。

3.1 絮凝池

集成式一體化水處理設(shè)備的絮凝池的長度為4.05 m、寬度為3.7 m、深度為4. 9m、容積為73.426 5 m3。絮凝反應(yīng)所需的時(shí)間為21 min，符合相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。絮凝池穿孔旋流分格數(shù)為12格，起點(diǎn)孔口流速為90～100 cm/s，末端孔口流速為10～20 cm/s。

3.2 沉淀池

集成式一體化水處理設(shè)備的沉淀池的長度為8.025 m、寬度為3.7 m、深度為4.65 m。斜管沉淀池中應(yīng)用的是六角形蜂窩斜管，邊距為0.35 m，長度為1 m，組裝時(shí)與水平面成60°角，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為7.5 m3/(m2·h)。進(jìn)水應(yīng)用穿孔墻整流布水技術(shù)，從而確保水流能夠合理分配，斜管與池壁間隙位置應(yīng)增設(shè)阻流擋板，避免水流出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象。排泥管應(yīng)用穿孔管結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑽勰嗤耆宄?。工藝操作時(shí)間為1 min，排泥周期為12 h。

3.3 過濾池

集成式一體化水處理設(shè)備的過濾池的長度為6 m、寬度為3.7 m、深度為4.4 m，均質(zhì)粗砂濾料濾床厚度為1.2 m，粒徑0.9～1.2 mm，礫石承托層厚度為0.1 m，粒徑2～4 mm，過濾速度為8.8 m/h。反沖洗時(shí)可進(jìn)行單獨(dú)氣洗，氣洗強(qiáng)度為15 L/m2·s，清洗時(shí)間為2 min；然后再進(jìn)行聯(lián)合沖洗，氣洗強(qiáng)度為15 L/m2·s，水洗強(qiáng)度為3.5 L/m2·s，清洗時(shí)間為4 min；最后再進(jìn)行單獨(dú)水洗，水洗強(qiáng)度為7 L/m2·s，時(shí)間為6 min。

圖2 集成式一體化水處理流程

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，集成式一體化水處理設(shè)備在中小型水廠中發(fā)揮了重要的作用。由于單組模塊水處理能力存在一定的差異，中小型水廠可按照自身的實(shí)際規(guī)模，應(yīng)用合理的模塊組合。集成式一體化水處理設(shè)備將混合工藝技術(shù)、反應(yīng)工藝技術(shù)、沉淀工藝技術(shù)、過濾工藝技術(shù)集于一體，在水處理能力為3萬m3/d的中小型水廠的水處理效率最高，值得大力推廣和應(yīng)用。

1 王明智，謝麗清，謝金星.集成式一體化水處理設(shè)備在中小型水廠中的應(yīng)用[J].河北水利，2017，（2）：41.

2 湯曉紅，白志超.一體化凈水設(shè)備在河北獻(xiàn)縣南水北調(diào)水廠中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2015，22（1）：78-79.