楊建新

(天津市自來(lái)水集團(tuán)有限公司，天津300040)

1 概述

水廠是給水工程的核心部分，是控制水質(zhì)、凈化水質(zhì)的主要環(huán)節(jié)[1]。給水處理的主要任務(wù)和目的是通過(guò)必要的處理方法去除水中的雜質(zhì)，以得到價(jià)格合理、水質(zhì)優(yōu)良和安全的生活用水，并提供符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的工業(yè)生產(chǎn)用水[2]。水廠無(wú)論是水處理工藝還是污泥處理工藝，都需要滿足環(huán)保要求。1990年以前，水廠排泥水處理在國(guó)內(nèi)幾乎是空白，但目前水廠所排出的生產(chǎn)廢水對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題越來(lái)越引起關(guān)注[3]，我國(guó)近2800座城市自來(lái)水廠將陸續(xù)著手建設(shè)排泥水處理工程[4]。

水廠凈水工藝的選擇和主要構(gòu)筑物的選型，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和處理后水質(zhì)要求確定。在水廠建成后首先要進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試，其運(yùn)行必須結(jié)合當(dāng)?shù)夭僮鞴芾項(xiàng)l件，同時(shí)根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策制定符合水廠實(shí)際情況的制度、規(guī)則，保障安全、穩(wěn)定供水。

2 水廠調(diào)試

一般情況下，水廠設(shè)備安裝進(jìn)入尾聲時(shí)，就要計(jì)劃在各相關(guān)條件滿足的情況下進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段。設(shè)備調(diào)試主要分三步：第一步為各單體設(shè)備單機(jī)調(diào)試，包括空載和帶負(fù)荷試車；第二步為帶負(fù)荷聯(lián)動(dòng)調(diào)試，在單項(xiàng)調(diào)試驗(yàn)收正常后開(kāi)始；第三步為聯(lián)動(dòng)調(diào)試通水正常之后的工藝系統(tǒng)性能調(diào)試。

2.1 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)入調(diào)試階段之前，逐項(xiàng)檢查已完工部分的工程情況，主要包括土建工程檢查、管道井室檢查、設(shè)備檢查和電控儀表檢查。

2.2 主要設(shè)備的單機(jī)調(diào)試

2.2.1 送水泵調(diào)試

先確保泵和電機(jī)在聯(lián)軸器處精確對(duì)中。泵在啟動(dòng)前必須很好地放氣并用自來(lái)水灌注，泵進(jìn)口管路中的截止閥必須打開(kāi)，出水閥為關(guān)閉狀態(tài)。合閘后，若電機(jī)不轉(zhuǎn)，應(yīng)迅速、果斷地拉閘，以免燒壞電機(jī)。電機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)注意觀察電機(jī)和電流表，若有異常立即停機(jī)。

2.2.2 隔膜計(jì)量泵

先根據(jù)泵的使用環(huán)境溫度，向傳動(dòng)箱體內(nèi)加入適量的潤(rùn)滑油至油位線。釋放管路和隔膜油腔的所有背壓以排盡空氣，降低隔膜油腔的泄壓安全閥處的壓力，直到空氣排凈。其次，按額定壓力值的25%、50%、75%和100%逐級(jí)升壓，在每一級(jí)排出壓力下，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不應(yīng)少于15 min。最后，在額定排出壓力下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1 h。

2.3 聯(lián)機(jī)調(diào)試

通水試車是在整套系統(tǒng)的設(shè)備均已完成單機(jī)調(diào)試且合格的基礎(chǔ)上，按照工藝流程的劃分，從無(wú)負(fù)荷聯(lián)動(dòng)試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)渡到系統(tǒng)通水，以檢驗(yàn)整個(gè)工藝系統(tǒng)是否通暢，實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷下的水質(zhì)達(dá)標(biāo)送水。

鋪設(shè)臨時(shí)管，引入調(diào)試啟動(dòng)水源清刷清水池。利用啟動(dòng)水源將砂濾池逐個(gè)反沖洗，直至干凈。配置適宜濃度的混凝劑，對(duì)當(dāng)日原水開(kāi)展混凝燒杯試驗(yàn)，提供準(zhǔn)確的加藥量數(shù)據(jù)。

利用次氯酸鈉消毒計(jì)量泵對(duì)清水池進(jìn)行消毒，控制有效氯為20 mg/L，浸泡24 h以上。將該清水池內(nèi)消毒用積水全部排空，等待投入運(yùn)行使用。

3 水廠運(yùn)行

水處理工藝流程為進(jìn)水泵房—機(jī)械混合池—水力絮凝池—平流沉淀池—V型濾池—清水池—送水泵房及配電間—出廠管網(wǎng)。污泥處理流程為排水池—排泥池—污泥濃縮池—均衡池—脫水車間，泥餅進(jìn)行外運(yùn)處置。

目前水廠對(duì)主要的生產(chǎn)指標(biāo)，包括余氯、濁度、流量、水壓等均實(shí)現(xiàn)了在線檢測(cè)。加藥系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)、沉淀池排泥系統(tǒng)、濾池反沖洗系統(tǒng)、泵房加壓系統(tǒng)等過(guò)程均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了出水水質(zhì)，提升了運(yùn)行管理水平，工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 水廠處理工藝流程

3.1 水處理工藝單體

3.1.1 取水口與管道

該工程規(guī)模為5×104m3/d，從明渠取水，鋪設(shè)2根DN800鋼制水源管道，互為備用。

3.1.2 進(jìn)水泵房

進(jìn)水泵房設(shè)雙吸泵6臺(tái)(4用2備)，單臺(tái)水泵性能：Q=550 m3/h，H=15 m，N=37 kW。

3.1.3 配水井

進(jìn)、出水管處設(shè)手動(dòng)提扳閘，以便2個(gè)系列水量均勻配置，設(shè)置1座配水井，水力停留時(shí)間為78 s。

3.1.4 機(jī)械混合池

分為2個(gè)系列，每個(gè)系列分為2座，串聯(lián)使用。在第一級(jí)投加三氯化鐵，第二級(jí)投加聚合氯化鋁，單級(jí)混合時(shí)間為60 s。

3.1.5 絮凝池

絮凝池建于沉淀池前部，設(shè)2座，絮凝時(shí)間為21 min，有效水深為5.0 m。

3.1.6 斜管沉淀池

斜管池設(shè)4座，單座斜管面積為88 m2，斜管采用塑料片熱壓六邊形蜂窩管。排泥采用中心傳動(dòng)式刮泥機(jī)，刮泥機(jī)每日運(yùn)行2次，當(dāng)進(jìn)水濁度較高時(shí)，可增加運(yùn)行次數(shù)或連續(xù)運(yùn)行。

3.1.7 砂濾站

濾池采用V型濾池，設(shè)計(jì)濾速為6.75 m/h，采用氣水聯(lián)合反沖洗形式，反沖洗時(shí)間約為10 min。濾料采用單層均粒石英砂濾料，需要嚴(yán)格按照濾料篩分曲線的要求執(zhí)行，見(jiàn)圖2。

圖2 濾料篩分曲線

在濾池的進(jìn)水渠設(shè)有氣動(dòng)閘板閥，在反沖洗進(jìn)水管、進(jìn)氣管和濾池排水管上均設(shè)有氣動(dòng)蝶閥，濾池出水管上設(shè)有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，在濾池內(nèi)設(shè)有液位計(jì)和水頭損失儀。

3.1.8 清水池

新建2座清水池，總?cè)莘e為6 912 m3，調(diào)節(jié)能力達(dá)到供水規(guī)模的13.8%。

3.1.9 送水泵房及變配電間

送水泵房?jī)?nèi)設(shè)5臺(tái)水泵，分為2組，其中小泵2臺(tái)，1用1備，1臺(tái)變頻，單臺(tái)水泵性能：Q=570 m3/h，H=40.0 m，η≥80%，N=90 kW。大泵3臺(tái)，2用1備，1臺(tái)變頻，單臺(tái)水泵性能：Q=1 130 m3/h，H=40.0 m，η≥80%，N=185 kW。

根據(jù)出水流量和壓力，確定水泵啟動(dòng)臺(tái)數(shù)與變頻情況。

3.1.10 加氯加藥間

加藥采用三氯化鐵和聚合氯化鋁聯(lián)合投加，其中三氯化鐵原液濃度不低于38%，聚合氯化鋁中Al2O3的有效含量不小于10%。

加氯采用次氯酸鈉，濃度為10%的次氯酸鈉原液儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐內(nèi)，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量和在線稀釋裝置稀釋后送至投加點(diǎn)。

3.2 污泥處理工藝單體

3.2.1 排水池和回流泵房

排水池用于接納濾池反沖洗排水并將上清液回流至混合池內(nèi)，總?cè)莘e為330 m3，設(shè)1座，分2格。池內(nèi)設(shè)潛水回流泵4臺(tái)，2用2備，單泵性能：Q=43 m3/h，H=12 m，N=3.0 kW。在每格各設(shè)有1臺(tái)泵吸式吸泥機(jī)，排泥泵單泵性能：Q=50 m3/h，H=10 m，N=3.0 kW。吸泥車按每天定時(shí)開(kāi)停運(yùn)行12 h考慮。

3.2.2 排泥池和排泥泵房

排泥池接收沉淀池和排水池的排泥，混合后均勻排至污泥濃縮池，總?cè)莘e為363 m3。內(nèi)設(shè)潛污泵4臺(tái)，2用2備，單泵性能：Q=90 m3/h，H=15 m，N=7.5 kW。為防止調(diào)節(jié)池內(nèi)的污泥沉淀，在池內(nèi)設(shè)有N=3 kW潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，每格1臺(tái)。

3.2.3 污泥濃縮池

污泥濃縮池型式為輻流式連續(xù)濃縮池，設(shè)2個(gè)，單池直徑為11 m，有效水深為4.5 m，每池設(shè)半橋式周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái)，D=11 m,N=1.5 kW，共2臺(tái)。設(shè)置螺桿泵3臺(tái)，2用1備，變頻控制，單臺(tái)性能參數(shù)：Q=10～30 m3/h，H=10～12 m，N=7.5 kW。

聚合物采用干粉聚丙烯酰胺(PAM)，投加量為3 kg/t，投加濃度為0.1%。

3.2.4 污泥脫水車間

設(shè)置2座污泥均衡池，單池直徑為6 m，有效水深為3.0 m，總?cè)莘e為169.56 m3。每座均衡池內(nèi)設(shè)2臺(tái)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，D=368 mm，N=1.5 kW。污泥脫水藥劑選用陰離子型聚丙烯酰胺(PAM)，設(shè)計(jì)投加量為5 kg/tDS，藥劑制備濃度為5‰。選用3臺(tái)離心機(jī)，脫水后泥餅通過(guò)1臺(tái)水平式螺旋輸送器和1臺(tái)傾斜式螺旋輸送器送至室外罩棚。

4 水廠管理

制定相關(guān)的安全制度，保障生產(chǎn)安全，同時(shí)加強(qiáng)人員技術(shù)培訓(xùn)(表1)，定期強(qiáng)化理論和操作技能，使每個(gè)工段的職工能夠熟練操作和控制各項(xiàng)系統(tǒng)，保證穩(wěn)定運(yùn)行，并合理控制成本，節(jié)約費(fèi)用。

表1 水廠培訓(xùn)內(nèi)容

5 結(jié)語(yǔ)

水廠建成后首先需要進(jìn)行調(diào)試、試車，以檢查整個(gè)設(shè)備的供貨、安裝質(zhì)量是否符合原合同有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，調(diào)試各工序水處理構(gòu)筑物的運(yùn)行參數(shù)。其次，在日常運(yùn)行中要熟悉每個(gè)工段的運(yùn)行原理和重點(diǎn)，加強(qiáng)維護(hù)，要以先進(jìn)的自控系統(tǒng)為依托，做好整個(gè)廠區(qū)的流程管控，保證整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定。最后還要制定嚴(yán)格、詳細(xì)的管理制度，加強(qiáng)人員的技術(shù)培訓(xùn)，保障水廠的正常運(yùn)行，從而保證出廠水的水量、水壓和水質(zhì)指標(biāo)滿足要求。