李祥林 胡道田 吳瀚

（蕪湖華衍水務(wù)有限公司，安徽蕪湖 241000）

1.背景介紹

1.1 水廠介紹、原水介紹

某水廠采用常規(guī)的平流沉淀池加V型濾池的水處理工藝，消毒劑和絮凝劑分別采用液氯和聚合氯化鋁。在水處理的資源再利用方面率先加入了污泥處理系統(tǒng)。即對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)制、濃縮、脫水、穩(wěn)定、干化等無害化加工過程，不僅提高了原水的利用率，還滿足了環(huán)保的要求。

長江水該流段水質(zhì)變化具有較明顯的季節(jié)性規(guī)律。原水濁度在7～10月間較高，2015―2020年原水濁度最大值達(dá)到170NTU，其他月平均值在20NTU～50NTU左右；pH值常年在7.8～8.3；CODMn常年在2.2mg/L～3.0mg/L；溶解氧1～3月在6.0mg/L～6.3mg/L，其他月份在6.5mg/L～7.0mg/L；總磷常年在0.04mg/L～0.08mg/L；總氮常年在0.3mg/L～0.7mg/L；鐵常年在0.1mg/L～0.7mg/L；氨氮12～4月在0.6mg/L～ 0.9mg/L，其他月份在0.1mg/L～0.4mg/L。綜上所示，水廠總體原水水質(zhì)達(dá)到或優(yōu)于GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中II類標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 基本自用水結(jié)構(gòu)分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該水廠自用水中，濾池反沖洗水量最大，為107.26萬m3/a，占46.10%；沉淀池排泥水量次之，為84.18萬m3/a，占36.18%；絮凝池排泥水量再次之，為39.63萬m3/a，占17.03%；三者占自用水量的99.31%，而其他用水僅為1.58萬m3/a，占0.69%。因此，在進(jìn)行節(jié)水策略研究及示范研究時(shí)將其他用水均忽略不計(jì)。

2.節(jié)水策略分析及優(yōu)化

2.1 混凝池排泥模式優(yōu)化

現(xiàn)結(jié)合本水廠水質(zhì)情況，在排泥管下方加裝在線污泥濃度測(cè)定儀，當(dāng)開啟排泥閥排泥時(shí)，將污泥排出后，污泥濃度降至標(biāo)準(zhǔn)下，自動(dòng)關(guān)閉排泥閥。根據(jù)實(shí)際情況，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出每天排泥閥開啟時(shí)間僅為之前的1/3。長期平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，可節(jié)約用水。

2.2 新方案效果呈現(xiàn)

原來混凝池每天排泥需消耗水量為π0.2m×0.2m×1.5m/s×2min×48=1085.70m3，一年消耗用水量為39.63萬t。加裝在線污泥濃度測(cè)定儀后，每年可節(jié)約用水量26.42 萬 t。

2.2.1 沉淀池積泥規(guī)律

一般平流沉淀池前部為進(jìn)水區(qū)，后部為出水區(qū)，下部為存泥區(qū)，中部為沉淀區(qū)。沉淀池底部積泥從沉淀池前端至末端呈逐步減少走勢(shì)，特別是沉淀池前端1/3部分的積泥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后端。為了排出進(jìn)水端較多積泥，并且節(jié)約用水，我們需要改變目前刮泥機(jī)往返一次的運(yùn)行模式。我們進(jìn)行試驗(yàn)來分析制定出具體的優(yōu)化方案。

2.2.2 制定新方案

針對(duì)原運(yùn)行方案中，吸泥機(jī)返回（從沉淀池出水端運(yùn)行至進(jìn)水端）過程時(shí)，靠近出水端排泥水較清澈，而運(yùn)行至后半段（靠近進(jìn)水端一側(cè)）排泥水仍較渾濁的現(xiàn)象，查閱相關(guān)資料，并結(jié)合實(shí)際情況，考慮沉淀池底部存泥區(qū)存泥分布不均勻，主要集中在靠近進(jìn)水端部分。由此制定出新方案如圖1：

圖1 吸泥機(jī)運(yùn)行對(duì)比圖

第一天：吸泥機(jī)由沉淀池進(jìn)水端出發(fā)，至中間一節(jié)點(diǎn)，再返回至進(jìn)水端，最后由進(jìn)水端運(yùn)行至出水端停止。

第二天：吸泥機(jī)由沉淀池出水端出發(fā)，運(yùn)行至進(jìn)水端，再由進(jìn)水端運(yùn)行至中間一節(jié)點(diǎn)，最后返回進(jìn)水端停止。

由交替運(yùn)行，新方案周期仍是每日運(yùn)行一次，行程進(jìn)行了改善。

2.2.3 制定采樣試驗(yàn)

制定吸泥機(jī)排泥水采樣實(shí)驗(yàn)：在沉淀池各段設(shè)置吸泥機(jī)排泥水采樣點(diǎn)，使用1000mL量杯在指定采樣點(diǎn)進(jìn)行的采樣，取回靜置2h（觀察發(fā)現(xiàn)2h后泥漿沉降變化很小），使排泥水自然沉降后，觀察試管中的泥位，算出其與原1000mL水位的百分比，定為泥位占比。

以沉淀池池底排泥閥（分布在排水槽兩側(cè)）為參考，設(shè)定采樣點(diǎn)。

一期沉淀池：沉淀池長97m，排泥閥共3個(gè)，（由進(jìn)水端向出水端方向），分別在沉淀池16m、36m和90m處，則可設(shè)定8個(gè)采樣點(diǎn)，分別是：0m、16m、36m、50m、63m、77m、90m和97m處。

二期沉淀池：沉淀池長120m，排泥閥共3個(gè)，（由進(jìn)水端向出水端方向）分別在沉淀池30m、60m和90m處，則可設(shè)定9個(gè)采樣點(diǎn)，分別是：0m、15m、30m、45m、60m、75m、90m、105m和120m處。

按照吸泥機(jī)原運(yùn)行方式，對(duì)兩期吸泥機(jī)往返都進(jìn)行一次全程采樣測(cè)量，并繪制曲線如圖2～圖5所示。

圖2 一期：吸泥機(jī)由沉淀池進(jìn)水端運(yùn)行至出水端方向

圖3 一期：吸泥機(jī)由沉淀池出水端運(yùn)行至進(jìn)水端方向（返程）

圖4 二期：吸泥機(jī)由沉淀池進(jìn)水端運(yùn)行至出水端方向

圖5 二期：吸泥機(jī)由沉淀池出水端運(yùn)行至進(jìn)水端方向（返程）

根據(jù)沉淀池積泥規(guī)律以及以上采樣試驗(yàn)可知，沉淀池靠近配水花墻一端，池底積泥較多較集中，接近沉淀池中間以及集水槽部分，池底積泥逐漸趨于平穩(wěn)，積泥較少，而靠近沉淀池出水端幾米處，分析由于集（出）水槽位于此處，故此處水流由水平流變?yōu)橄蛏狭鳎斐闪朔e泥排出量陡增，如吸泥機(jī)可行駛到位，則影響不大。

故在新方案中，根據(jù)以上試驗(yàn)及近期跟蹤觀察，吸泥機(jī)節(jié)點(diǎn)可設(shè)置在一期靠近沉淀池進(jìn)水端41m（約總長3/7處），二期靠近沉淀池進(jìn)水端48m（約總長2/5處）。

2.2.4 新方案的實(shí)施

節(jié)點(diǎn)確定后，按照新方案運(yùn)行了兩期吸泥機(jī)，并針對(duì)第一天中吸泥機(jī)最后由進(jìn)水端運(yùn)行至出水端停止整個(gè)過程，同樣進(jìn)行了排泥水采樣試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，檢查排泥效果，并繪制曲線如圖6～圖7所示。

圖6 一期： 泥位占比圖

圖7 二期：泥位占比圖

2.2.5 新方案效果呈現(xiàn)

采用新方案運(yùn)行后，吸泥機(jī)在完成排泥過程中，各段排泥較徹底，基本解決了沉淀水進(jìn)水端一側(cè)排泥水含固率高，中間含固率低的問題，減少了不必要的水量電量的浪費(fèi)，對(duì)保證沉淀水出水水質(zhì)也起到一定的作用。根據(jù)資料與實(shí)際結(jié)合，估算一期兩臺(tái)吸泥機(jī)每小時(shí)排水量大約為600t，二期800t。根據(jù)新方案，每日，一期可少運(yùn)行0.21h，二期可少運(yùn)行0.35h，計(jì)算可得每日共可節(jié)省排水量約400t，全年可節(jié)省15萬t水量。查閱資料可知，7、8、9月份原水濁度將有所提高，且處在高峰供水期間，可適當(dāng)延長節(jié)點(diǎn)距離，合理調(diào)整運(yùn)行方案。

2.3 濾池分析及優(yōu)化

濾池的反沖洗過程是指用過濾后的清潔水對(duì)濾層進(jìn)行清潔工作，以清洗掉濾層在運(yùn)行周期內(nèi)所截留的懸浮固體。該廠分一二兩期，一期V型濾池共12格，12格總過濾面積976.86m2，濾速V=7.3m/d。二期V型濾池共14格，14格總過濾面積976.86m2，濾速V=7.87m/d。濾料選用天然海砂均粒濾料過濾，砂粒徑do=0.95-1.35mm，濾層厚1.2m，支撐層0.05m，粒徑do=4-8mm，設(shè)計(jì)恒水過濾，過濾水頭1.25m，長柄濾頭配水。

2.3.1 濾池反沖洗方式

反沖洗設(shè)備包括：水沖設(shè)3臺(tái)反沖洗泵（兩用一備）；氣沖設(shè)3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)（兩用一備），通過變頻器進(jìn)行調(diào)速。氣水反沖洗一般采用先氣、后氣水同時(shí)、最后水沖的三段式?jīng)_洗方式。

2.3.2 新方案效果呈現(xiàn)

采用新方案運(yùn)行后，濾池在過濾過程中，既能保證出水水質(zhì)，又減少了水資源的浪費(fèi)。根據(jù)資料與實(shí)際結(jié)合，在現(xiàn)有的清洗濾池周期下，估算每個(gè)周期可節(jié)省水5L/m2s×976.86m2×2×3min=1758.35m3。已知該水廠清洗濾池周期為2d，故全年可節(jié)省水量約32.18萬t水。

2.4 綠化用水分析及優(yōu)化

2.4.1 綠化用水標(biāo)準(zhǔn)

綠化用水水質(zhì)國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T 25499-2010城市污水再生，綠化用水對(duì)市政綠地所需用的水量，國家規(guī)定的用水在每個(gè)地區(qū)都不一樣。其中，一般園區(qū)或是企業(yè)草坪每平方米每年可以按照0.3m3水計(jì)算。

2.4.2 優(yōu)化方案

原先的綠化用水采用清水庫的水，現(xiàn)改為回用水池的水，依照綠化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該水廠的綠化用水每年可節(jié)省水量約為72000m2×20%×0.3m3/m2=4320m3。

3.經(jīng)濟(jì)性分析

通過分析，如采取上述辦法，可有效的降低自用水量。經(jīng)過計(jì)算，某水廠每年可節(jié)約水量26.42萬t+15萬t+32.18萬t+0.43萬t=74.03萬t。可直接節(jié)約水資源費(fèi)0.08元/t×74.03萬t=5.92萬元，取水成本0.15元/t×74.03萬t=11.10萬元，合計(jì)共節(jié)約17.02萬元。

4.結(jié)論

（1）絮凝池排泥通過加裝污泥濁度儀改變排泥時(shí)間，實(shí)現(xiàn)可控制的自動(dòng)排泥，較以往大大節(jié)約了用水量。（2）結(jié)合該水廠情況，通過改變刮泥機(jī)往返一次的運(yùn)行模式，采用更優(yōu)化的方案，從而達(dá)到了實(shí)現(xiàn)節(jié)約排泥用水的目的。（3）在不改變?yōu)V池清洗周期的前提下，調(diào)整反沖洗模式和沖洗時(shí)間，可大大降低反沖洗用水量。（4）當(dāng)回用水達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，綠化用水可全部取自回用水池，以達(dá)到節(jié)約用水的目的。