皙全純水設(shè)備對(duì)給水廠短流程與長(zhǎng)流程處理工藝比較
【純水設(shè)備http://www.hepinggang.cn】為解決城市供水不足的問題,將主要用于凈化水下超濾膜池的短程地表水處理系統(tǒng)擴(kuò)展到全市第三家水廠。從區(qū)域、加工技術(shù)、水質(zhì)、藥品消耗,能源消耗和運(yùn)行維護(hù)過程和工廠使用相同的原水和傳統(tǒng)——先進(jìn)的處理工藝系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)有低濁度水操作,處理效率高,等。同時(shí)也存在于有機(jī)污染物處理能力較低,操作維護(hù)和管理要求高。為其他擴(kuò)建和新建水廠提供參考。
a市有2套地表水處理系統(tǒng)。3水廠,一套是短流程處理系統(tǒng)。另一套是傳統(tǒng)的深度長(zhǎng)工藝處理系統(tǒng),以高密度澄清器(以下簡(jiǎn)稱高密度槽)、v型過濾器和臭氧活性炭為主要工藝。澄清膜池作為一種新型超濾技術(shù),具有占地面積小、施工速度快、原水水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。高密度池、v型濾池、臭氧活性炭的聯(lián)合應(yīng)用,具有工藝工段完整、水質(zhì)保證高的優(yōu)點(diǎn)。兩種加工系統(tǒng)各有特點(diǎn),在操作上各有優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)如下: 工業(yè)純水設(shè)備
流程介紹純水設(shè)備
1.1澄清膜池短工藝系統(tǒng)
除次氯酸鈉和粉狀活性炭外,無其他預(yù)處理工藝,澄清膜池后無其他深度處理工藝。澄清膜池是北京水集團(tuán)的專利技術(shù),其特點(diǎn)是傳統(tǒng)處理與膜過濾處理在高度集約化的結(jié)構(gòu)中融合。短流程技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱M流程)如圖1所示。
短流程技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱M流程)如圖所示
M工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù):滿載80000 M3/d,混合時(shí)間78s,絮凝時(shí)間13.2min。澄清水通量膜池設(shè)計(jì)24.4 L /(㎡˙h),膜池始終保持在45分鐘。最大的跨膜壓差(TMP)60 kpa。
澄清池膜反沖洗接頭之間的氣體和水用來沖洗,水反沖洗強(qiáng)度60 l /(㎡˙h),1.2 m /氣沖洗強(qiáng)度(h˙)?;亓鳑_洗每60 ~ 90min進(jìn)行一次,空氣-水混合物在30 ~ 80min沖洗90 ~ 120s。澄清膜池設(shè)置側(cè)泥和底泥,底泥排出時(shí)間為8 ~ 24h,每次排出1 ~ 5min。
膜組件的保養(yǎng)化學(xué)清洗周期為6~15d,每次持續(xù)6~ 24h。使用200 mg / L NaClO解決方案。
1.2傳統(tǒng)的深流程系統(tǒng)
長(zhǎng)工藝處理系統(tǒng)的常規(guī)工藝是高密度v型過濾,深工藝與臭氧活性炭結(jié)合,前端輔以臭氧前處理工藝。高密度水箱是由德力曼公司開發(fā)的集絮凝、沉淀、污泥濃縮、污泥回流為一體的高效水處理結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備
過程處理(以下簡(jiǎn)稱S過程) 實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備
主要設(shè)計(jì)參數(shù)為:滿載150000 m3 /d,預(yù)臭氧用量0 ~ 2mg/L,接觸時(shí)間5.6min。高密度混合時(shí)間為2min,絮凝時(shí)間為11min,降水時(shí)間為50min。凝固后時(shí)間0.5min。
v型濾池設(shè)計(jì),過濾速率為7.95m/h,氣-水聯(lián)合反沖洗。臭氧用量為0 ~ 2.5mg/L,接觸時(shí)間15.8min。碳吸附罐的設(shè)計(jì)接觸時(shí)間為9.84min,分別用水沖洗。
建筑面積比較工業(yè)純水設(shè)備
在澄清膜池中,吸附、沉淀和膜處理在同一池類型中高度集成,池內(nèi)上升速度(約2mm/s)較高,占用空間較小,效率較高。而高密度水箱結(jié)合絮凝、沉淀、污泥濃度和回流,采用較高的上升速度(約4mm/s),占地面積相對(duì)較小。但s工藝有臭氧前處理、v型濾池處理和臭氧活性炭深度處理,所以總體占用面積仍然較大。比較兩種工藝的占地面積,如表1所示。
比較兩種工藝的建筑面積
在單位體積用水量方面,M工藝比S工藝小40%,面積小的優(yōu)勢(shì)非常明顯。
從功能上看,M工藝處理臭氧前處理和臭氧活性炭復(fù)合深度處理工藝比S工藝少,縮短了處理時(shí)間。這也是M過程比S過程占用更小面積的主要原因。只從高密度池、v型過濾器、附屬設(shè)施和設(shè)備的計(jì)量,總面積相比之下,總面積5160㎡,單位水面積0.034㎡,仍有超過17%的過程。而高密度v型濾池是一種負(fù)荷較大、面積較小的過濾工藝,表明澄清膜池在節(jié)約建設(shè)用地方面具有很大優(yōu)勢(shì)。
過程與水質(zhì)
在S過程中,pre - ozone有助于微團(tuán)聚體的形成和降水效率的提高,這也對(duì)原水中藻類和有機(jī)物的去除有一定的影響。高密度池外污泥循環(huán)可控,沉淀池的泥沙回流至絮凝池(回流流速為1% ~ 4%),加入PAM。絮凝效果很好。斜管上部清水區(qū)濁度在1NTU下可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定,但降水區(qū)上升速度大于4mm/s。
而澄清膜池設(shè)計(jì)是希望在膜池中部形成懸浮泥渣層,但本廠原水濁度長(zhǎng)期在2NTU左右,膜池為上向流,絮體細(xì)碎,很難形成懸浮的泥渣,這導(dǎo)致大量絮體進(jìn)入膜區(qū),膜過濾過程中吸附到膜絲上,造成膜絲的覆蓋堵塞。另外,懸浮泥渣層的形成需要一定的時(shí)間,其運(yùn)行也要求盡可能穩(wěn)定的環(huán)境,但膜池需要停水反沖洗(周期60~90min),維護(hù)性化學(xué)清洗(周期6~15d,全池排空),此類操作干擾懸浮泥渣層的形成。
超濾處理為M工藝的核心工藝,其可以去除絮體和膠體,對(duì)溶解物則沒有明顯的去除效果。由于其膜孔非常?。?/span>0.04μm),使得其出水濁度非常低(0.1NTU以下),與V型濾池相比(0.2NTU左右),在濁度和顆粒數(shù)去除方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)。而濁度為綜合性指標(biāo),其處于低水平,意味著水中雜質(zhì)少,水品質(zhì)較高。純水設(shè)備
M工藝沒有后續(xù)深度處理工藝,而S工藝的臭氧活性炭工藝可以進(jìn)一步去除有機(jī)物,控制消毒副產(chǎn)物。2014年夏季M工藝出現(xiàn)了消毒副產(chǎn)物過高的問題,如表2所示。將預(yù)加氯降低,并投加粉末活性炭,膜池出水消毒副產(chǎn)物指標(biāo)明顯降低。同期,S工藝使用相同原水而沒有消毒副產(chǎn)物達(dá)到臨界值的問題,其三鹵甲烷總量在0.5mg/L以下。分析表3數(shù)據(jù)(2017年夏季5月),超濾膜池出水和V型濾池出水的三氯甲烷的數(shù)值基本相同,但活性炭吸附池出水的三氯甲烷則比V型濾池出水減少50%,其他消毒副產(chǎn)物指標(biāo)的數(shù)據(jù)也有類似關(guān)系。這說明,超濾膜濾池可以代替并優(yōu)于V型濾池的作用,但無法代替活性炭吸附池的作用,如果有條件,在超濾膜濾池后應(yīng)增加臭氧活性炭的工藝,以確保出廠水水質(zhì)。
以確保出廠水水質(zhì)工業(yè)純水設(shè)備
表4以常規(guī)水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行兩套系統(tǒng)出水水質(zhì)的對(duì)比。超濾出水的濁度明顯低于V型濾池和活性炭吸附池的出水濁度。藻類方面,超濾出水的藻類比V型濾池和活性炭吸附池的出水藻類低50%以上。但在耗氧量的指標(biāo)上,超濾出水明顯高于活性炭吸附池出水,同時(shí)也高于V型濾池出水,這是因?yàn)槭⑸盀V料有一定的厚度,濾料上也有一定微生物的形成,會(huì)降解水中的有機(jī)物,另外,石英砂濾料也有較強(qiáng)的吸附作用。臭味、色度均符合標(biāo)準(zhǔn),pH的差異則主要是檢測(cè)誤差和藥劑投加不同造成的。
M工藝調(diào)試階段,采用的混凝劑是PAC,膜池出水殘余鋁為0.2mg/L左右,出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象,而同期S工藝的混凝劑也為PAC,但其沒有殘余鋁超標(biāo)的問題。此情況表明,超濾短流程系統(tǒng)存在殘余鋁超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn),所以該工藝在選用混凝劑時(shí),應(yīng)盡量避免選用鋁鹽。
綜上數(shù)據(jù)表明,在過濾性能去除為主的指標(biāo)上,超濾更好,而吸附或分解作用去除的指標(biāo)上,V型濾池和活性炭吸附池的出水則更占優(yōu)勢(shì)。從水質(zhì)角度評(píng)價(jià),在原水水質(zhì)正常情況下,以澄清膜池為核心的短流程M工藝具有較大優(yōu)勢(shì),而如果原水中有較難處理的溶解性有機(jī)物,則工藝完備的S工藝會(huì)更合適。
混凝劑及藥耗比較
S工藝投加的藥劑主要有預(yù)臭氧、三氯化鐵、聚氯化鋁、PAM、臭氧。M工藝投加藥劑為三氯化鐵,次氯酸鈉,統(tǒng)計(jì)藥劑使用如表5和表6。
統(tǒng)計(jì)藥劑使用如表5和表6
比較混凝劑消耗量,M工藝混凝劑種類少,用量為S工藝的10%~40%。但M工藝因維護(hù)性化學(xué)清洗的需要,有次氯酸鈉的消耗,其清洗周期一般為6d,每天維護(hù)性化學(xué)清洗2座膜池單耗為17mg/L。
另外超濾膜恢復(fù)性化學(xué)清洗每年2次,使用次氯酸鈉、氫氧化鈉、檸檬酸,總藥劑量分別為14400kg(10%商品藥液)、24000kg(45%商品藥液)、24000kg(99.9%商品藥劑),按每天平均水量5萬(wàn)m3/d計(jì),則合算清洗藥劑投加量分別為0.8mg/L、1.3mg/L、1.3mg/L,其數(shù)值很小。總體M工藝比S工藝藥耗少。純水設(shè)備
電耗比較
S工藝以高程差為各工藝段運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)力,其動(dòng)力消耗主要為加藥、攪拌、污泥回流、沖洗等工作。M工藝?yán)煤缥鼮轵?qū)動(dòng)力,也屬高程差的驅(qū)動(dòng)力。但超濾沖洗非常頻繁,所以其電耗比S工藝稍高,如表7所示。
所以其電耗比S工藝稍高工業(yè)純水設(shè)備
從表7中看出,水量越大,則單耗越低,比較相同負(fù)荷率的電耗,M工藝比S工藝高27%,這主要是其沖洗電耗較高所致??紤]到S工藝用電統(tǒng)計(jì)包括了臭氧和活性炭池的用電,如果去掉這兩個(gè)工藝段的用電,則差值更大。但水廠運(yùn)行,取水電量和配水電量占全廠電量的80%~90%,凈水處理工藝電耗對(duì)水廠綜合電耗影響較小。
運(yùn)行及維修管理比較
S工藝工段較多,但操作簡(jiǎn)單,高密池、臭氧系統(tǒng)運(yùn)行無需人工干預(yù),V型濾池和活性炭吸附池沖洗,都為定時(shí)自動(dòng)沖洗,且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定,運(yùn)行人員定時(shí)巡視即可。M工藝混合絮凝部分無需人工干預(yù),但膜池沖洗頻繁,需要時(shí)刻注意出水閥門開度和跨膜壓差的變化,每6d進(jìn)行1次維護(hù)性清洗,排水、上藥、上水需要運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)操作,每年2次的恢復(fù)性化學(xué)清洗勞動(dòng)強(qiáng)度也非常大。而且高負(fù)荷下(80%以上),超濾膜很容易出現(xiàn)跨膜壓差快速增長(zhǎng)的問題,膜池運(yùn)行異常情況發(fā)生的頻率非常高,需要運(yùn)行人員注意力高度集中,其運(yùn)行難度要遠(yuǎn)大于常規(guī)工藝。
S工藝投產(chǎn)已有9年,高密池、V型濾池、臭氧系統(tǒng)、活性炭吸附池等配套設(shè)備極少出現(xiàn)問題,只要定期進(jìn)行基本的維護(hù)保養(yǎng)即可,設(shè)備出現(xiàn)問題也不會(huì)對(duì)全系統(tǒng)運(yùn)行造成較大影響;活性炭3年換1次,工作量比較大。總體評(píng)價(jià),S工藝設(shè)備運(yùn)行故障率不高,維修工作量相對(duì)較小。
而M工藝投產(chǎn)至今約4年,由于動(dòng)作頻繁,其閥門接連出現(xiàn)突發(fā)故障,大部分為銷鍵斷裂;抽真空、反沖洗水泵一旦出現(xiàn)電控系統(tǒng)損壞,即造成系統(tǒng)癱瘓;每年2次超濾膜離線恢復(fù)性化學(xué)清洗也需要大量的人力物力支出。對(duì)比2套流程,超濾系統(tǒng)運(yùn)行非常依賴設(shè)備,依賴自控體系,某些設(shè)備一旦損壞,會(huì)對(duì)全系統(tǒng)運(yùn)行造成影響,再有超濾膜日常反沖洗60~90min1次,設(shè)備動(dòng)作頻繁,疲勞損傷大,容易出現(xiàn)故障。綜合比較,M工藝的維修工作量遠(yuǎn)大于S工藝的維修工作量。純水設(shè)備
總結(jié)
總結(jié)澄清膜池短流程處理系統(tǒng)和高密池、V型濾池、臭氧活性炭長(zhǎng)流程處理系統(tǒng)在運(yùn)行中的不同表現(xiàn),得出以下結(jié)論:
(1)澄清膜池短流程工藝效率高,占地面積較小,適合水廠建設(shè)用地緊張或應(yīng)急擴(kuò)建改造等項(xiàng)目。
(2)原水優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定,以較低濁度為主的水廠建設(shè)項(xiàng)目,短流程的澄清膜池工藝可滿足要求。而水質(zhì)較復(fù)雜,有機(jī)物含量高,則需增加預(yù)處理和深度處理工藝,以保證出廠水水質(zhì)合格。工業(yè)純水設(shè)備
(3)高密池工藝混凝劑藥耗高,澄清膜池工藝混凝劑藥耗較低,總體澄清膜池短流程工藝藥劑消耗較少。
(4)澄清膜池系統(tǒng)常規(guī)沖洗、維護(hù)性清洗及恢復(fù)性清洗涉及設(shè)備設(shè)施較多,工序復(fù)雜、操作頻繁、能耗較大。常規(guī)-深度長(zhǎng)處理流程設(shè)備設(shè)施工序簡(jiǎn)單,能耗較低。
(5)以超濾系統(tǒng)直接代替沉淀和過濾功能,存在超濾膜運(yùn)行環(huán)境難以控制,跨膜壓差增長(zhǎng)快速,超濾系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)工作量較大的問題。在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上增加預(yù)臭氧、臭氧活性炭等工藝,減輕各工藝段處理壓力,則系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,設(shè)備故障率低。
(6)根據(jù)比較結(jié)果,建議水廠建設(shè)盡量保證建設(shè)用地,最好采用工藝段齊全的處理系統(tǒng),超濾工藝可作為最后一道處理工藝段,這樣既可保證出廠水的品質(zhì),又能保證運(yùn)行維護(hù)工作量可控,水廠總體運(yùn)行穩(wěn)定。純水設(shè)備
微信對(duì)原文有刪減。原文標(biāo)題“澄清膜池短流程與常規(guī)-深度長(zhǎng)流程運(yùn)行比較研究”;作者:方帷韜、何華、曹楠、孫繼坤、孫福強(qiáng)、劉永康;作者單位:北京市自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司。刊登于《給水排水》2018年第8期。純水設(shè)備,工業(yè)純水設(shè)備, 蘇州水處理設(shè)備,醫(yī)用GMP純化水設(shè)備 ,醫(yī)用水處理設(shè)備。
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