汉中市石门水厂技改工程设计

汉中市石门水厂技改工程浅述李和乘[中国市政工程西北设计研究院有限公司甘肃兰州730000]【摘要】本文通过汉中市石门水厂技改工程设计实例，重点论述介绍了水厂技改设计中对原有工艺的优化及污泥处理设施的增加，以达到工程设计要求。【关键词】水厂技改污泥处理设施1工程背景汉中市石门水厂设计规模为10×104m3/d，2004年正式建成（一直未投入运行），当时水厂设计处理标准执行《生活饮用水卫生标准》（GB5749—1985）的规定，出厂水浊度要求不大于3NTU。随着汉中市用水量的增加，需启用该水厂，故针对水厂原设计中存在的一些问题进行改造。2水厂现状2.1原水水质水厂原水为石门水库水，水质符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ类水体标准。2.2处理标准水厂设计处理标准执行《生活饮用水卫生标准》（GB5749—1985）的规定，出厂水浊度要求不大于3NTU。2.3水厂原工艺流程水厂采用混凝沉淀+过滤的处理工艺，工艺流程如下：↓设格栅↓加药（PAC）原水→取水口→流量计→混合器→配水井→网格絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→清水池→流量计→重力输水↓Cl2平流沉淀池→V型滤池→清水池→流量计→重力输水2.4水厂原工艺设计存在问题1、石门水厂设计处理标准执行《生活饮用水卫生标准》（GB5749—1985）的规定，出厂水浊度要求不大于3NTU，不能满足目前国家生活饮用水卫生标准《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）的规定，出厂水浊度要求不大于1NTU。2、原设计取水口格栅间隙太大，无法满足对水中漂浮物的隔离和栅除，且自动化水平低。3、按照水库水源的特点，需设置前加氯。4、原设计未考虑到石门水库水源冬季可能是低温低浊的水质特点，未考虑相应的工程措施。5、原设计药剂混合采用管式静态混合器，不能适应水量及水质的变化。6、原设计平流沉淀池的停留时间为1.5小时，为现行规范的下限要求，不满足实际运行的经验要求，需改造。7、原设计网格絮凝池内网格破损严重，已无法再使用。8、原设计V型滤池的设计滤速为8.68m/h，太大，很难保证滤池出水达到1NTU以下。9、后加氯采用2mg/L偏高，造成加氯机.选用10kg/h规格偏大，且采用液氯不符合汉中市的供货实际，同时不安全。10、原设计中有滤池反冲废水回收系统，但无污泥处理系统，不利于节省水量，保护环境，满足环保要求。11、原设计未考虑水源原水水质可能出现突发情况，未考虑应急措施。12、原设计滤池反冲洗水泵冲洗量不够，反冲洗风机及水泵未考虑变频，运行中无法调整冲洗强度。3技改工艺方案3.1设计规模水厂改造规模：100000m3/d，自用水系数10%；3.2工艺流程本次改造在原有工艺基础上进行调整，强化混合、反应沉淀和过滤能力；增加低温低浊投加水玻璃的工艺方案，同时考虑水质微污染时增加预处理的应急预案，投加粉末活性炭，具体工艺流程如下：PAC粉末活性炭（应急时）↓ClO2↓↓↓水玻璃取水口→阀门井→细格栅及巴式计量槽→配水井→机械混合→网格絮凝池→↓ClO2平流＋斜板沉淀池→V型滤池→清水池→流量计→输配水3.3工艺设计1、细格栅（1座，新建）设计规模10万m3/d，自用水系数10%；由于取水进水闸原设计格栅为人工格网，间隙太大，无法满足对水中漂浮物的隔离和栅除，且自动化水平低，本次在取水口控制闸室后空地上新建细格栅1座，细格栅与巴氏计量槽合建，取消原计量井。①细格栅格栅及巴氏计量槽为地上式合建钢筋混凝土结构。格栅及巴氏计量槽尺寸21.4×8.6×2.1m，四条格栅槽，可独立运行。格栅前、后分别设有手电两用渠道插板闸，尺寸为1600×1700mm，设转网式清污机4台，过栅流速0.9m/s，单台设备宽度1700mm，间隙3mm，安装倾角65º，功率1.75KW，格栅运行采用栅前后水位差计控制开停，用无轴螺旋输送机排渣。②巴氏计量槽巴氏计量槽与格栅合建，设计水量：10万m3/d，设计量槽一条，槽宽1800mm,设玻璃钢计量槽1个，计量水量范围：30～1500L/S,喉宽b=1.0m。2、机械混合池（取消原设计管式混合器，新增机械混合池2座，）设计规模10万m3/d，自用水系数10%；原设计混合采用管式混合器，不能适应水量及水质的变化，本次改造取消管式混合器，在网格絮凝池前新建机械混合池；混凝剂、助凝剂、粉末活性炭投加点设在混合池内。机械搅拌混合池与反应池对应，共设2座，采用单级推进式桨叶搅拌器，单座尺寸L×B×H=3×3×2.5m，每座内设1台推进式桨叶搅拌器，搅拌功率N=7.5KW，电机功率N=11KW，D=1.5m转速r=38rpm。3、网格絮凝池（2座，更换网格）设计规模10万m3/d，自用水系数10%；本次改造内容：更换原有PVC网格，①网格平面尺寸L×B=1460mm×1570mm，网孔80mm×80mm，不锈钢材质，数量42块；②网格平面尺寸L×B=1400mm×2300mm，网孔100mm×100mm不锈钢材质，数量24块；4、平流沉淀池（2座，改造为平流+斜板复合沉淀池）原有平流沉淀池停留时间1.5小时（规范要求1.5～3.0h），为现行规范的下限要求，不满足实际运行的经验要求，需要进行改造，在平流沉淀池尾部增加斜板沉淀。改造设计采用平流沉淀池+斜板沉淀，该池型设计着眼点是根据原水冬季低温低浊，雨季可能有高浊的水质特性，将平流池抗冲击负荷与斜板池更适于处理低温低浊水的优点结合起来，在保证原平流沉淀池长度不变的情况下，增大了沉淀面积。沉淀池共设2座，每座分为2组，原有沉淀池池长为65m，沉淀时间为1.5h，水平流速为12mm/s，宽度为7.5m，有效水深为3.5m，由于水源存在低温低浊的情况，故沉淀时间设计不够,故本次将其改造成平流+斜板沉淀池。设计沉淀池出水水质一般控制在3NTU以下，以保证滤池出水小于1NTU，力争达到0.5NTU。改造内容如下：①池体改造，平流段保留44m长度，实际水平流速12.4mm/s，平流段沉淀时间为61min，将后面21m改造为上向流斜板沉淀池，以提高沉淀效率。斜板沉淀池表面负荷为7.5m3/(m2·h)，颗粒沉降速度为u=0.5mm/s，斜板倾角为θ=60°，斜长为1.0m，斜板垂直间距d=100mm，沉淀时间为29min，斜板沉淀池出水设4条指形集水支槽集水平流沉淀池，集水支槽汇至一个集水总槽。平流至斜板采用配水花墙配水，过孔流速为0.085m/s；斜板及骨架、档板均采用ABS材料，单格数量183块，L×B=15000X1000，材质技术及卫生性能应满足有关国家标准；采用静压式穿孔排泥管排泥，单格设DN200气动快开平板刀闸阀28个，DN200手动闸阀28个。②更换原平流沉淀池桁车式吸泥机2套，参数Q=200m3/h，N=0.75/2.2kw。5、滤池（1座2组共6格，再新增2格）原设计V型滤池的设计滤速为8.68m/h，太大，很难保证滤池出水达到1NTU以下，由于原设计滤池与反冲洗间合建，滤池全厂共分2组，每组3格，共6格，单格滤池尺寸11×8m，双排布置，中间为管廊间。本次滤池改造，在滤池的前段再增加2格，增加的单格滤池尺寸与原尺寸相同，布置形式不变，为双排布置，中间为管廊间，改造后的主要设计尺寸如下：○1单格滤池尺寸11×8m；○2单格过滤面积88m2；○3滤池改造后总尺寸40.0×36.6m；○4滤池总高4.5m；○5滤料厚度1.30m；○6滤料上水深1.3m；○7配水配气区高度0.9m；○8超高池内0.9m○9长柄滤头56个/m2，滤头板厚0.10m；○10滤料平均有效粒径0.95mm，不均匀系数K80≤1.3。主要设计参数：○1设计供水规模10万m3/d.厂区自用水系数10%○2滤速：V=6.4m/h；○3强制滤速：V=7.32m/h；○4水反冲洗强度：原设计q水=4.0L/s·m2，本次改造为q水=5.0L/s·m2○5气反冲洗强度q气=17L/s·m2沉淀水进入滤池配水渠道经两级配水后，均匀地分配给8格滤池；滤后水通过设在滤池中间管廊的出水管流入管廊底部的滤后水集水渠，最后进入清水池。为了保证滤池在整个过滤过程中出水量均等，滤池出水阀采用气动调节蝶阀，该阀可随滤池过滤水位变化自动调节其开启度，通过控制过滤过程中过滤水头实现匀速过滤。滤池反冲洗水和反冲洗气分别是由设在反冲洗间的两台反冲洗水泵和鼓风机提供的，反冲洗时，先进气反冲1～2分钟，主要是为了在滤板底部形成一稳定厚度的气垫层，以保证在反冲洗过程中配气的均匀性；然后进水，进行气水同时反冲洗4～6分钟；主要去除过滤过程中截留在滤料上的污物，并使其上浮排出池外；最后再单独用水漂洗6～8分钟，彻底清除滤料中间的污物，并可保证初滤水水质。在反冲洗过程中，根据实际需要，配以表面扫洗，以提高反冲洗效果。为了防止滤池进水量变化太大，设计中在滤池配水渠上设有溢流堰，以保证过滤的安全可靠。滤池控制系统设在两组滤池中间二层的控制室里。滤池反冲洗按滤池液位（水头损失）或每天一次冲洗，每次冲洗一格滤池进行设计；全反冲洗过程可利用PLC进行调整与控制。反冲洗间结构尺寸不变，将原设计3台反冲洗泵更换，更换后设备参数：反冲洗泵3台，二用一备，其中一台变频，单台反冲洗泵参数Q=792m3/h，H=12m，N=45KW；反冲洗供气罗茨风机利用原有风机，本次罗茨风机增加一台变频器。从而解决了设计滤池反冲洗水泵冲洗量不够，运行中无法调整冲洗强度的问题。滤池反冲废水进入石门水厂原有的回流水池，水池内设有潜污泵，反冲废水经提升后回流至水厂前端的配水井内。6、排泥水调节池（1座2格，新增）排泥水调节池用以收集网格絮凝、平流斜板复合沉淀池排泥水和离心机脱水废液，并进行水量调节，用泵24h均匀将排泥废水提升至污泥浓缩池配泥井。网格絮凝、平流斜板复合沉淀池排泥量为2912m³/d（排泥含水率99.5%，干泥量14.56t/d），离心脱水机滤后水量655.2m³/d，设计排泥水调节池容积1782m3。每格中各设置推流式潜水搅拌器2台，共4台，每台∅=650mm功率N=5.5kW。池内设潜水排污泵3台，2用1备，单台参数Q=75m3/h，H=16m，N=5.5kW；水泵开启台数由水位计自动控制。7、重力浓缩池（2座，新增）污泥浓缩池包括浓缩池2座，配泥井1座，污泥提升泵房1座。①污泥浓缩池浓缩池设计进泥水流量2912m3/d，含水率99.5%的排泥废水，处理目标为浓缩至98%以下。设计采用辐流式中心进水周边出水浓缩池2座，池体直径20m，污泥含固率0.5%，污泥固体浓度Co=5Kg/m3，固体通量0.98Kg/(㎡.h)，液面负荷0.196m3/(㎡.h)；池体采用圆形钢筋混凝土结构，池深4.5m，包括超高0.5m，上清液出水区0.8m。泥水分离区2.4m，泥浓缩区及压缩区0.8m。池内各设D=20m浓缩池用中心传动刮泥机一台，功率为N=1.5KW。池内设泥位计一台。监测池中泥位变化情况，辅助控制出泥管阀门开停或开启量。为控制排泥浓度，在每座池底排泥管上安装测泥浓度计。进泥水管道上设置静态混合器一处。需要时可投加一定量PAM，用来保证排放足够好的上清液水质。排泥管径DN150，各设手动排泥阀、手动检修阀一台。出水管DN150。②配泥井将排泥水调节池来水均匀地分配至2座浓缩池。配泥井为敞口式矩形钢筋混凝土结构，长4.55m，宽度3.25m，深度6.0m（包括0.5m超高）。配泥井中设∅=200mm铸铁镶铜圆闸门2套。③污泥提升泵房将浓缩后的污泥提升至脱水机。泵房为半地下式矩形钢筋混凝土结构，长6.2m，宽度9.8m，地下深度2.81m。污泥提升泵选型：选用转子泵3台，二用一备，转子泵流量Q=30.3m3/h，H=8.6mN=5.5KW；转子泵前设污泥切割机。8.脱水机房（1座，新增）设计进泥量728m3/d，流量为30.34m3/h，脱水机进泥含水率98.00%，出泥渣含水率80%，脱水后污泥量3.03m3/h，体积为72.8m3/d。设两台离心脱水机。水处理构筑物排出的泥其主要成分为无机物，选用离子浓度较高的阴离子有