给水曝气生物滤池配水系统方案的优化张勇

2011年全国给水排水技术信息网年会论文集给水曝气生物滤池配水系统方案的优化张勇1徐鸿魁1席欣欣1卫达2（1中国市工程东北设计研究总院，长春130021；2中国天辰工程有限公司，天津300400）摘要当生活饮用水原水的氨氮、有机微污染物较高时，可采用生物预处理。在给水生物预处理工程中，新型的给水曝气生物滤池正在被采用，在我国南方地区具有较好的适用性，在给水曝气生物滤池设计中，为实现滤池配水系统的优化，通过广州某工程实现了适应给水曝气生物滤池的最佳配水方式，为完善给水曝气生物滤池技术作出了贡献。关键词曝气生物滤池配水系统穿孔管0引言近年来，饮用水源的富营养化问题日益加剧，原水中的氨氮、有机微污染物通常是主要的超标指标。曝气生物滤池作为一种有效的给水生物预处理工艺，也开始在生物预处理工程中得到应用。但该工艺的工程经验少，工程设计中可借鉴的参数少，因此，在具体的工程中，对工程方案需要需要加以优化。本文以广州市某净水厂改造工程为例，介绍了曝气生物滤池配水系统的优化情况。1项目概况广州市某净水厂设计生产能力为70万m3/d，原水来自东江，目前呈现富营养化特征，为确保供水水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），需进行水厂技术改造，增加生物预处理工艺。该工程采用曝气生物滤池工艺，是目前采用该工艺的国内最大的水厂。2滤池配水方式比选方案给水处理中曝气生物滤池的工艺形式是由污水处理的曝气生物滤池改进形成的，虽然有Degre-ment公司推出的Biofor滤池和法国OTV公司推出的Biostyr滤池可以借鉴，但由于由于大规模采用给水曝气生物滤池的工程比较少，仍无成熟的工程经验可以借鉴，因此在给水曝气生物滤池的配水系统设计中应通过方案比选，合理确定配水系统的形式。设计中提出了三种比选方案：方案一：正常进水与反冲洗进水共用池壁预留配水方孔方案。本方案中正常进水与反冲洗进水共用池壁预留配水方孔配水，见图1。池壁预留配水方孔配水属于小阻力配水系统，是目前常见的滤池配水方式。在气水室与反冲洗配水配气槽共用的池壁上预留一定数量方形孔洞，原水或反冲洗水通过该孔洞进入滤池底部的气水室。本方案曝气生物滤池每个单池设置20个180×180mm的配水方孔。正常进水时过水流速为0.66m，水头损失⊿h=0.02m。按水冲强度8L/(m2.s)计算，反冲洗进水时过水流速为1.23m，水头损失⊿h=0.08m。方案二：正常进水采用配水方孔，反冲洗进水采用穿孔配水管方案。1滤池管廊2进水管3反冲洗进水管4配水配气槽5气水室　6配气孔7配水孔图1方案一配水方式示意图1滤池管廊2进水管3反冲洗进水管4配水配气槽5气水室6配气孔7配水方孔8穿孔配水管图2方案二配水方式示意图722011年全国给水排水技术信息网年会论文集1滤池管廊2进水管3反冲洗进水管4配水配气槽5气水室6配气孔7配水方孔8穿孔配水管图3方案三配水方式示意图本方案中正常进水采用池壁预留配水方孔配水，而反冲洗进水采用穿孔配水管配水。见图2。穿孔管配水属于大阻力配水系统。该系统的布置是在气水室中间设置一根干管，干管两侧接若干根相互平行的支管，支管下方开两排小孔，与中心线成45°角交错排列。本方案每个单池设置20个150×150mm的配水方孔，正常进水时过水流速为0.95m，水头损失⊿h=0.05m。按水冲强度8L/(m2s)计算，水反冲洗时穿孔配水管水头损失⊿h=0.98m。方案三：正常进水与反冲洗进水共用穿孔配水管方案。本方案中正常进水与反冲洗进水共用穿孔配水管配水。穿孔管布置方式与方案二相同，但配气槽和配水槽相互分开，正常进水由配水槽进入穿孔配水管的干管中。见图3。正常进水时穿孔配水管水头损失为⊿h＝0.29m；按水冲强度8L/(m2s)计算，水反冲洗时水头损失⊿h=0.98m。3方案比选方案一，正常进水与反冲洗进水共用池壁预留配水方孔配水。配水方式结构简单，水头损失小，动力消耗小，配水均匀性可满足一般滤池的要求；但当东江水中含有可沉降物质较多时，容易在滤池底部累积形成淤泥，导致配水不均等情况，严重时会堵塞滤头。方案二，正常进水采用池壁预留配水方孔配水，反冲洗进水采用穿孔配水管配水。正常进水采用配水方孔配水，有利于减少滤池的水头损失，降低系统的运行能耗。而反冲洗水配水采用穿孔管，可以通过定时对滤池底部的均匀冲洗，防止原水中易沉降悬浮物在滤池底部沉积，维持滤池运行的稳定性。此外，间隔一段时间将反冲洗空气引入穿孔管，可以有效清理滤池内积累的惰性泥砂，操作管理简单。穿孔配水管配水的缺点是结构较复杂，水头损失大，动力消耗较大。方案三，正常进水与反冲洗进水共用穿孔配水管配水。方案三相对方案二土建结构简单，但相对于方案一和二，其正常进水的水头损失增大，系统运行能耗升高。对于整个生物预处理系统而言，滤池进水流量远大于反冲洗水量，应尽量减少正常进水时的水头损失和动力消耗。因此，滤池进水适合采用水头损失较小的配水方孔方式配水。为防止原水中易沉降悬浮物在滤池底部沉积，反冲洗进水采用穿孔配水管系统是必要的，有利于维持滤池运行的稳定性。综上分析，该工程设计推荐采用方案二，即：正常进水采用池壁预留配水方孔配水，而反冲洗进水采用穿孔配水管配水。4运行效果该种配水形式的良好效果在生产性实验中也得到了证明。水厂改造工程于2010年9月建成通水，系统建成后，达到了设计要求，运行结果证明该种配水系统运行良好。5结论在给水曝气生物滤池工艺中，该种配水形式属于首创，其反冲洗水配水由配水槽改用穿孔配水管，可以有效防止原水中易沉降悬浮物在滤池底部沉积，维持滤池运行的稳定性。此外，间隔数周将反冲洗空气引入穿孔管，可以有效清理滤池内积累的惰性泥砂，操作管理简单。工程实践证明，该种配水形式是成功的，对丰富给水曝气生物滤池技术，做出了贡献。参考文献[1]《广州市新塘水厂生物预处理工程设计》中国市政工程东北设计研究总院，2009年73