引言
凈水廠多數采用常規處理工藝, 濾池是常規凈水工藝中去除懸浮物的最后一道工序, 主要是去除沉淀或澄清后水中的剩余濁度, 過濾不僅僅進一步降低水的濁度, 且水中的有機物、細菌、甚至病毒也會隨著濁度的降低而被去除, 為后續消毒創造有利條件;因此過濾在生活飲用水處理過程中, 是不可缺少的重要環節。
1. 津濱水廠V型濾池現狀
1.1 設計參數
津濱水廠于2010年投產運行, 砂濾站采用法國得利滿公司“V”型濾池專利技術, 恒水位、恒流量的氣水反沖洗重力式濾池, 底部無承托層, 濾料為均質石英砂濾料, 濾料粒徑范圍:0.9—1.2mm, 厚度1.30米, d10=0.90, k60<1.6;共20組濾池, 單組面積為149m2, 單池處理水量1093.5m3/h, 濾速7.3m/h, 氣水反沖洗, 沖洗參數:單獨氣沖:氣沖強度q=15l/s.m2, t=1—2min;氣水同時沖洗:氣沖強度q=15l/s.m2, 水沖強度q=2l/s.m2, t=3—5min;單獨水沖:水沖強度q=4l/h.m2, t=3—5min;在后兩個階段伴隨表面掃洗, 掃洗強度q=2l/s.m2。
1.2 V型濾池現狀
1.2.1 存在的問題
近幾年, 特別是夏季灤河水源時期, 濾池的運行周期急劇短, 嚴重時才6-7小時, 濾池沖洗次數增多, 減少產水水量, 且濾池的截污率低, 在35%左右, 為保證產水水質、水量, 要降低濾前水濁度, 提高混凝藥劑投加量, 致使產水成本提高。
1.2.2 均質石英砂濾料情況
結合我廠濾料情況, 我們對相關單位的均質濾料進行了解, 考慮同城同水源, 與新開河水廠的均質石英砂濾料進行詳細對比、分析。
兩水廠均質石英砂濾料篩上重百分比平均數, 詳見下表一:
1.3 濾料問題分析:
從上表數據看出, 我廠濾料粒徑在1.0—1.25mm之間的較多, 占66%左右;0.9-1.0mm很少, 11%左右;<0.9mm占20%;>1.25mm濾料占3%左右;以上數據說明濾料粒徑差別很大, 分布極不均勻, 濾池表層濾料細, 濾料間孔隙率減小, 運行中表層濾料孔隙很快被截留的絮體充滿, 僅僅是表層濾料發揮了功能, 中、下部濾料未能發揮作用, 導致濾池運行周期縮短;近8年的使用, 濾料也發生破碎、形體改變, 濾料參數改變, 濾池功能下降, 運行周期短, 產水量降低。
新開河水廠濾池截污率在60-70%, 從表中的數據也看出, 其均質濾料的均勻度尚可。
2. 新均質濾料粒徑調整及濾料購置參數的確定
結合以上分析, 對濾料配比調整, 為保證試驗效果, 確定更新一組濾池濾料, 進行生產試驗。
通過調整粒徑比例, 來調整均勻度, 購置濾料參數如下: (1) 粒徑范圍:0.9——1.25mm; (2) 有效粒徑:d10=0.87——0.91mm; (3) 不均勻系數:k80<1.33; (4) 粒徑重量百分比要求:粒徑0.9——1.25mm區間的不低于87%;粒徑0.9——1.0mm占38% (含) 以上;>1.25mm的粒徑不大于2%;<0.8mm的粒徑不大于1%。
3. 更新的濾池和沖洗參數確定
A池的運行周期較短, 更換A池濾料進行試驗;F池的運行周期較長, 與A池對應, 相同的濾前水, 運行數據對比更有意義, 則選擇A、F池兩組濾池進行生產運行對比分析。
我廠濾池的沖洗效果較好, 則新濾料濾池沖洗參數、沖洗強度不變, 僅對沖洗時間進行調整;新濾料濾池沖洗時間為:氣沖:1min;氣水混合沖洗:4min;單獨水沖:4min。老濾池沖洗時間不變:氣沖:1min;氣水混合沖洗:5min;單獨水沖:5min。
4. 新、老濾料濾池運行數據對比
A、F兩組濾池在近一年的生產運行試驗中, 其反沖洗后池面水濁度檢測數值相同, 且兩組濾池的濾料厚度也沒有變化。
4.1 新、老濾料的含泥量數據, 詳見下表二
從表中數據可以看出新、老濾料在沖洗前、后含泥量基本相同, 說明兩種方式的沖洗效果相同, 則可縮短沖洗時間, 節約沖洗水量和電量。
4.2 高密度沉淀池出水和A、F池的濾后水濁度變化曲線:
4.2.1 高密度沉淀池出水濁度<0.45NTU時, 濾后水濁度變化曲線詳見下圖一:
圖一:高密度沉淀池出水濁度<0.45NTU時, 兩組濾池濾前、濾后水濁度變化曲線
從圖中可以看出, 在濾前水濁度相同時, 兩組濾池濾后水濁度基本相同。
4.2.2 高密池出水濁度大于0.45NTU, 濾后水濁度變化曲線詳見下圖二
圖二:高密池出水濁度大于0.45NTU, 兩組濾池濾前、濾后水濁度變化曲線
在濾前水濁度大于0.45NTU時, 從曲線中可以看出, A池濾后水濁度要小于F池的濾后水濁度, 這說明A池的截污效果高于F池。
4.3. 運行期間阻塞值變化情況
4.3.1 相同阻塞值時, 運行阻塞值變化情況, 見下圖三
從阻塞值變化曲線可以看出, A池運行周期比F池長, A池沖洗三次時對應F池大約沖洗四次, 有時運行周期相差更大。
4.3.2設定不相同阻塞值時, 兩組濾池運行期間, 阻塞值變化情況, 見下圖四
從曲線可以看出, F池阻塞值為250cm, A池阻塞值為200cm, 0A池阻塞值F池
5. 經濟分析
5.1 新、老濾池進行一次反沖洗, 所消耗和節約的水量、電量, 詳見下表三
5.2 新濾池進行一次反沖洗, 所節省資金
計算依據:水費按4.5元/噸, 電費按0.63元/度, 生產藥劑費按55元/千噸水, 購買原水以2.0元/噸, 以下計算同。
新濾池沖洗一次費用為977元;老濾池沖洗一次費用為1220元;則新濾池沖洗一次節約費用約為243元。
5.3 新濾池一年節約的資金
在試驗中, A池進行3次反沖洗期間, F池進行4次反沖洗, 若按F池年平均周期為24小時, 每月30天計算:F池沖洗30次, A池沖洗23次;新濾池每月可節約的費用:
(1) 水費:92.15*23+460.78* (30-23) =5344.9噸, 折合資金2.4052萬元;
(2) 電量:13.05*0.63*23+68.85* (30-23) =782度, 折合資金493元;
(3) 藥劑費用:折合資金為294元;
(4) 購買原水增加資金:1.0689萬元;
(5) 新濾池每月可節省資金:1.149萬元。
(6) 新濾池一年能節省資金:16.98萬元。
5.4 節約資金與投資資金比較
更換濾料時, 濾料購置以及施工總投資資金共計40萬元, 按上述方法計算, 新濾料濾池在投入運行28個月后, 可收回投資成本。
摘要：V型濾池周期短, 沖洗增多, 產水量降低;除濁率低, 成本高。更新濾料, 來提高濾池性能;縮短沖洗時間, 新、老濾料濾池進行參數對比經濟分析。
關鍵詞：均質石英砂濾料,含泥量,濾后水濁度,阻塞值,周期
參考文獻
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