凈水廠排泥水處理工程的過程自動控制

鮑棟東

摘 ? ?要：水是生命之源，是萬物生長之根本，一直以來，我國大力發(fā)展，改革創(chuàng)新，取得了非常不錯的成就。現(xiàn)階段的地方市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，城市自來水廠項目建設(shè)引起了很多人的高度關(guān)注，特別是關(guān)于水廠排泥水（沉淀池排泥及濾池反沖洗水）的處置及回用問題。

關(guān)鍵詞：凈水廠排泥水處理工程;過程自動控制

1 ?引言

我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展帶動我國各行業(yè)發(fā)展迅速，為我國基礎(chǔ)建設(shè)貢獻力量。凈水廠作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其安全穩(wěn)定的運行對整個社會具有重要意義，提高給水廠自動控制水平具有重要的現(xiàn)實意義。由于凈水處理的處理技術(shù)不夠完善，導(dǎo)致很多凈水處理工藝產(chǎn)生的生產(chǎn)污水直接排放到河道里，增加了水資源的污染，容易對水循環(huán)的利用產(chǎn)生較大的浪費。

2 ?工程背景

某市某自來水廠取用青草沙水庫作為水源，處理水量為12.7×104m3/d，水廠采用混凝—沉淀—過濾—消毒的傳統(tǒng)制水工藝，排泥水經(jīng)排泥池收集后，間歇排入某江內(nèi)。

3 ?凈水廠水處理過程

凈水廠的水處理過程，粗略地分為3個過程，這3個過程分別是水源地取水、廠區(qū)凈水、向用戶供水。而凈水處理的過程主要為4個步驟：混凝、沉淀、過濾和消毒，這4個步驟主要為凈水廠的水處理步驟。在廠區(qū)里，這4個步驟都需要有相對應(yīng)的設(shè)備來處理。在城市當中，這些過程都需要通過管道和一系列的設(shè)備以及投放處理水質(zhì)的藥品，來保證讓水質(zhì)處理的過程更加的有效，能夠以合格的水質(zhì)產(chǎn)品產(chǎn)出來。而在進行水質(zhì)處理的這個過程當中，產(chǎn)生殘渣水，主要來源于絮凝池、沉淀池和過濾反沖洗過程，被叫做“排泥水”。排泥水中包括有機和無機的化合物殘渣，如泥沙、懸浮物、混凝劑及其產(chǎn)生的膠體顆粒等，以無機成分為主。污泥被壓縮和脫水后，大部分作為廢棄物被填埋，這造成填埋場地附近水體中鋁離子含量升高，形成不可預(yù)見的危害。

4 ?凈水廠排泥水處理工程的過程自動控制

4.1 ?外力對懸浮顆粒的疏松結(jié)構(gòu)破碎作用

對排泥水懸浮顆粒進行顯微鏡放大觀察，排泥水懸浮顆粒為羽毛狀疏松結(jié)構(gòu)，顆粒間的相互作用力很小，懸浮顆粒絮團強度很低，在大絮團碰撞和水流剪切作用下極易發(fā)生破碎，生成兩個或幾個子絮團，而且同樣尺度的絮團由于微觀結(jié)構(gòu)和形貌的差異，它們的密度和孔隙率相差很大。研究表明，絮團強度與單顆粒絮團的黏結(jié)力、絮團尺寸、絮團結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。排泥水懸浮顆粒的破碎是絮團凝聚的逆過程，排泥水懸浮液泥水分離過程中必須控制凝聚和破碎這個物理化學(xué)平衡，采取各種措施使排泥水懸浮液動態(tài)平衡向凝聚的方向進行，提高平衡轉(zhuǎn)移速度，在技術(shù)和經(jīng)濟可行最優(yōu)的方案中做出選擇，提高排泥水懸浮液泥水分離的效益。

4.2 ?加藥系統(tǒng)

加藥系統(tǒng)包括陰離子PAM及陽離子PAM加藥系統(tǒng)各一套，加藥系統(tǒng)采用全自動配制投加系統(tǒng)，實現(xiàn)連續(xù)制備與投加。陰離子PAM配制加藥系統(tǒng)：一體化的PAM配制系統(tǒng)1套，制備能力1000L/h;加藥泵2臺（1用1備），1000L/h，0.75kW;陽離子PAM配制加藥系統(tǒng)：一體化的PAM配制系統(tǒng)1套，配制能力為500L/h;加藥泵3臺（2用1備），300L/h，0.55kW;因本中試試驗中處理對象為自來水廠排泥水，泥水內(nèi)已含有PAC及PAM，但混合池內(nèi)絮體已失穩(wěn)分散，通過前期燒杯小試已驗證，僅投加PAM即可達到較好的絮凝效果，無需另加PAC藥劑，故試驗不再設(shè)計PAC加藥系統(tǒng)。

4.3 ?濃縮工藝

常用的污泥濃縮工藝包括重力濃縮和機械濃縮。重力濃縮其本質(zhì)上是一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀。其優(yōu)點是減少需脫水污泥的體積，有效減小脫水機數(shù)量，節(jié)省設(shè)備投資，降低電耗，脫水污泥濃度較均勻，使脫水機運行穩(wěn)定;其缺點是需要建濃縮池，土建費用較高，占地面積較大。機械濃縮目前主要是離心濃縮，對排泥水量的改變沒有調(diào)節(jié)作用，給日常維修管理帶來一些困難。針對重力濃縮工藝，凈水廠污泥處理工藝主要以調(diào)節(jié)、濃縮單元工藝的為主，不同的工藝選擇主要受排泥水沉降性能、上清液SS能否達標排放的影響。處理工藝將直接影響排泥水的處理效果和節(jié)水效率，而脫水、處置單元基本以設(shè)備選型和污泥處理方式為主要比選點，可以有3種典型處理工藝組合。（1）重力式輻流濃縮池。傳統(tǒng)的重力濃縮池的優(yōu)點是日常運行費用低，管理較方便;另外由于池容大，對沖擊負荷有一定的緩沖能力，適應(yīng)原水濁度變化的能力較強。浮動槽排泥池為調(diào)節(jié)和濃縮功能的間歇式濃縮池。對于減小后續(xù)污泥處理單元規(guī)模，節(jié)約工程投資，節(jié)省占地有著非常重要的意義。（2）斜板濃縮池。斜板濃縮池主要由斜板濃縮裝置、中心傳動刮泥（濃縮）機和相關(guān)配件組成。由于其系統(tǒng)負荷高，池容小，在應(yīng)對較高的原水濁度，沉淀池排泥水量變化較大時，調(diào)節(jié)能力不如輻流式濃縮池，其運行、管理、維護要求也相當較高。（3）高效污泥濃縮池。高效污泥濃縮池結(jié)合了斜管沉淀及污泥回流的特點，斜板上升流速可達到10m3/（m2·h）以上，污泥回流采用變頻泵，可將反應(yīng)池內(nèi)的污泥濃度維持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。該系統(tǒng)負荷高，節(jié)省占地，但對運行、管理、維護要求高。

4.4 ?氣浮池的自動控制

氣浮池的作用，是通過一系列的技術(shù)手段，將水里面的一些懸浮物或者是其他細小的渣子進行過濾。因此，這個氣浮池的裝置里不僅有過濾裝置，還有沉淀渣滓的沉淀凝膠裝置。沉淀裝置主要是用于收集沉淀下來的污泥和凝膠的渣滓，過濾裝置主要用于投放藥物后進行混合分離沉降需要沉降的其他的水質(zhì)里面的渣滓。在這個過程當中，自動控制最重要的部分就是投放沉淀物的裝置，這個裝置主要設(shè)置的是變頻調(diào)速的離心計量泵。然后，在這個離心泵上面在裝一個電磁流量計，通過電感的作用，來控制這個流量的數(shù)值，通過數(shù)值的變化帶動機器變化的同時，控制加藥的量。

4.5 ?沖洗水及沉淀排泥水處理工藝方案

砂濾池初濾水進入回流水池，同時回流水池具備接納上清液集水池的出水條件，經(jīng)泵提升后均勻回流至沉砂池出水井。砂濾池反沖洗水進入排水池，其上清液經(jīng)泵提升至沉砂池出水井，底泥經(jīng)泵提升至排泥池。遠期針對炭吸附池新建其初濾水的回流水池及接納其沖洗水的排水池。浮動槽排泥池接納折板絮凝池、平流沉淀段+斜管沉淀池的排泥及排水池底泥泵提升的底泥。排泥池底部污泥經(jīng)污泥提升泵提升至濃縮池。浮動槽排泥池起到預(yù)濃縮作用。重力濃縮池底泥通過泵提升進入污泥平衡池，污泥平衡池即可以使得進入污泥脫水機的流量和含固率保持穩(wěn)定，又能降低因原水水質(zhì)變化引起污泥量變化所造成的沖擊負荷。污泥平衡池出泥經(jīng)泵提升進入污泥脫水機房。

5 ?自動控制技術(shù)的實踐應(yīng)用建議

自動控制技術(shù)的應(yīng)用，可以節(jié)省大量的人力資源和物力資源，因為自動化控制系統(tǒng)可以在一定程度上加快整個系統(tǒng)工作效率的同時，減少排放污泥的損失，整個流程的優(yōu)化可以讓系統(tǒng)顯得更加高效。在自動化控制系統(tǒng)的過程當中，使用整體性控制和分布控制的思維，可以更好地避免自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用問題。

6 ?結(jié)語

自動控制系統(tǒng)的作用，在于將本要用手工進行控制的部分，利用自動控制的便利性和精準性，將需要進行控制量化的東西，利用數(shù)值區(qū)間，精準進行設(shè)置。分析整個運作過程當中可以做出的一些基礎(chǔ)性突破和可以改進的地方，通過可編寫的程序和最佳投放量和轉(zhuǎn)速的測試，使整個系統(tǒng)更高效。

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