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南水北调中线配套净水厂加药加氯系统设计实例
更新时间:2016-10-19 来源:《工业用水与废水》 作者:王拓,邱娜,张竑

摘要:某新建净水厂工程所处理原水来自南水北调中线输水工程,净水厂设计规模为8×104 m3/d,其中生活供水规模为3×104 m3/d,工业供水规模为5×104 m3/d。结合进水水质,保证不同供水水质达标,分别对生活供水及工业供水投加药剂。对该厂加药及加氯系统设计特点和药剂成本作了简单介绍。

南水北调中线工程从丹江口水库引水,经输水干渠向京津冀等北方地区调水,解决沿线20多座大中城市的缺水问题。丹江口水库水质符合GB3838-2002(地表水环境质量标准》Ⅱ类标准,且属贫营养化状态,但经由一千余公里的输水过程,特别是某些区段的明渠输水。会造成原水二次污染。本工程为新建净水厂,位于河北省境内,取水自石津干渠.对加氯加药系统设计综合考虑了原水水质以及可能存在的污染问题,对于其它南水北调配套新建净水厂设计。有一定的借鉴意义。

1、净水厂设计流程

1.1设计水质

丹江口水库水质浊度平均为8NTU,秋汛过后明显上升;丹江El水pH值稍高;色度一般在10度以下;CODmn的质量浓度小于3mg/L;UV254约为0.05cm-1;无臭味和肉眼可见物;藻类平均超过l×106个/L,水中绿藻、硅藻居多;丹江口水库总体水质良好。符合GB3838-2002中的Ⅱ类标准。水中溶解性有机物(DOC)分子质量为1.Oku以下及1.0~4.5ku占较大比例。这说明丹江口水体中溶解性有机物以中、小分子质量存在形式为主。

1.2水处理流程

净水厂设计规模为8X104m3/d,其中生活供水规模为3X104m3/d,水质满足GB5749-2006{生活饮用水卫生标准》的要求;工业供水规模为5X104m3/d,水质采用GB/T19923-2005((城市污水再生利用工业用水水质》的要求。水处理工艺为常规处理。生活用水经混凝反应沉淀池、V型滤池处理后进人生活用水清水池。在工业用水处理过程中,当原水水质良好,浊度不高于5NTU,其它指标也都满足工业用水要求时。只需加氯处理后即可进入工业用水清水池;当原水水质不满足要求时,工业用水处理流程与生活用水处理流程相同。净水处理工艺流程如图1所示。

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2、加氯系统

2.1消毒工艺选择生活饮用水必须进行消毒,以保证用户安全用水。常见的消毒方式有液氯消毒、二氧化氯消毒、次氯酸钠消毒、紫外线消毒和臭氧消毒。

(1)液氯消毒

液氯消毒是我国城市给水中普遍采用的消毒方式,已有非常成熟的运行管理经验。液氯消毒具有运行成本低、操作简单、具有余氯的持续消毒作用等优点,但液氯消毒需要氯库贮存液氯:氯气有毒,使用时需注意安全,需增加漏氯吸收装置;原水有机物高时会产生有机氯化物。

(2)二氧化氯消毒

二氧化氯具有强氧化性。较自由氯的杀菌效果好,投加量少,接触时间短,余氯保持时间长,且不会生成有机氯化物,是近年来广泛应用的消毒方式。其缺点是不宜贮存,一般需现场制取使用,成本较液氯稍高。

(3)次氯酸钠消毒

次氯酸钠是一种强氧化剂。通过水解反应生成次氯酸,具有与其它氯的衍生物相同的氧化和消毒作用。次氯酸钠需现场制取,就地投加,不经贮运.操作简单。

(4)紫外线消毒

紫外线消毒原理是利用紫外光的能量破坏水体中各种病毒、细菌及其它致病体的DNA,使其失去复制能力或活性而死亡。紫外线杀菌效率高,需要的接触时间短;由于不投加任何化学药剂,不改变水的物理、化学性质,不会产生有机氯化物和氯酚味。但紫外线消毒没有持续的消毒作用,不宜单独使用;且电耗较高,灯管寿命还有待提高,设备维护量大。

(5)臭氧消毒

臭氧具有强氧化能力,为最活泼的氧化剂之一,对微生物、病毒、芽孢等具有杀伤力,消毒效果好,接触时间短:能除臭、去色及去除铁、锰等物质;不会产生有机氯化物。但臭氧在水中不稳定,易挥发,无持续消毒作用,不宜单独使用;且臭氧需现场制备,投资大、运行成本高。分析比较表明。次氯酸钠发生器操作简单,运行操作安全可靠,成本低,也减少了液氯、盐酸、氯酸钠采购运输的困难;本工程原水水质良好,完全适合使用次氯酸钠消毒。所以本方案拟采用次氯酸钠消毒方法进行消毒。

2.2加氯系统设计

加氯间平面尺寸为15.6m×12.4m。加氯间由溶盐区、次氯酸钠发生区和加氯区组成。

消毒剂为有效氯质量分数O.8%的次氯酸钠溶液,采用电解食盐制备。水厂加氯点共5处:生活用水处理3处.分为滤前加氯、滤后加氯和出厂水补氯,滤前加氯点设在反应池中,滤后加氯点设在生活用水清水池进水管上。出厂水补氯设置在生活用水清水池出水管上;工业用水处理2处,分为前加氯和出厂水补氯.前加氯点设在稳压池工业出水总管上(工业用水清水池与直供管分流前),出厂水补氯设置在工业用水清水池出水管上。生活用水滤后加氯采用复合环自动控制。即首先根据生活用水清水池进水量自动增减投加量.然后再根据出水的余氯量自动调节投加量。出厂水补氯采用负反馈自动控制。即根据出厂水余量自动调节投加量。为排除食盐电解制备次氯酸钠溶液过程中产生的氢气。在投加间设置2台鼓风机。通过管道将次氯酸钠贮池中的氢气吹除。

加氯间设计参数如下:生活用水滤前加氯最大投加量为2.0mg/L(有效氯),滤后加氯最大投加量为1.0mg/L(有效氯),出厂水补氯最大投加量为1.0mg/L(有效氯);工业用水滤前加氯最大投加量为2.0mg/L(有效氯),出厂水补氯最大投加量为1.0mg/L(有效氯)。次氯酸钠发生器2台(1用1备),单台能力10kg/h。加氯泵配置7台(5用2备),采用隔膜计量泵,单泵最大流量为500L/h,扬程为30m。

3、加药系统

3.1药剂种类及投加位置

本工程药剂投加种类较多,有应急投加药剂、生产投加药剂和强化处理效果投加药剂等.去除目标物和作用不尽相同。本节主要研究药剂的先后投加次序、投加点和药剂投加量。以发挥药剂处理的最大效果。

药剂投加的种类主要有:粉末活性炭、高锰酸钾(KMnO4)、聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、次氯酸钠消毒液等,投加点位置分析如下。

(1)KMnO4

KMnO4预氧化投加主要可以强化混凝,提高对有机物的去除能力,并应对突发污染事件。KMnO4采用湿式投加,投加点为进水泵房前池。

(2)粉末活性炭

粉末活性炭主要在突发水质污染时投加.应对有机物污染和高嗅味。粉末活性炭投加后需要有充分的接触时间,接触停留时间越长处理效果越好,同时为避免粉末活性炭与KMnO4同时投加相互作用影响处理效果,粉末活性炭投加点共设有2处,分别在进水泵站前池和稳压池后的进水总管上。粉末活性炭与KMnO4不同时在泵站前池投加。运行中具体投加位置可根据原水水质情况灵活掌握。

(3)絮凝剂和助凝剂

絮凝剂投加的关键在于快速均匀混合,混合后尽快进入絮凝池,如果进入絮凝池时间较长,则絮凝效果较差。絮凝剂PAC投加点位于沉淀池前混合池内,混合搅拌机下安装环形加药管。助凝剂PAM投加在二级絮凝池内。

(4)临时加碱

在以往的工程中发现.我国南方地区引用水源存在pH值偏低的情况,所以本水厂在设计时考虑根据管网内水的pH值变化情况,在加药问内利用KMnO4投加装置,需要时投加NaOH,以防止管网内水质突变。

3.2加药系统设计

加药间平面尺寸为29.9mX15.6m。加药间内设有絮凝剂投加系统、助凝剂投加系统、KMnO投加系统及粉末活性炭投加系统.并预留l套药剂制备和投加的场地。加药间各投加系统的设计参数如下:

(1)絮凝剂投加系统

絮凝剂为PAC,采用湿式投加,投加点为混合池。PAC原液按商品液体考虑,其Al2O3,有效成分按10%计。室外设置地下式贮液池1座,分2格,总有效容积为100m3。,PAC地下式贮液池每格内设置耐腐蚀液下泵1台,流量为20m3/h,扬程为7m。PAC投加采用复合环控制。即首先根据进入混合反应沉淀池水流量信号按比例控制加药量,再根据电导率仪测定值调节加药量。

PAC设计参数如下:PAC最大投加量为3Omg/L(以商品计),投加质量分数为2%(以Al203,计),投加采用隔膜计量泵,3台(2用1备),单泵最大流量为l000L/h。扬程为30m。

(2)助凝剂投加系统

助凝剂采用PAM,采用湿式投加,投加点为二级絮凝池。PAM助凝剂投加采用流量比例控制,即根据进厂水流量信号按比例自动控制加药量。PAM的制备系统由2座溶液池组成。单池有效容积为3.0m3。PAM设计参数如下:最大投加量为O.5mg/L。制备质量分数为0.5%,投加质量分数为0.1%,采用偏心螺杆泵,2台(1用1备),单泵最大流量为500L/h,扬程为30m。在线稀释装置2套。

(3)KMnO4投加系统KMnO采用湿式投加,投加点为进水泵房前池。KMnO投加采用流量比例控制,即根据进厂水流量信号按比例自动控制加药量。KMnO4的制备系统由2座溶液池组成,单池有效容积为3.0m3。

KMnO4投加系统设计参数如下:最大投加量为1.5mg/L,投加质量分数为2%,投加采用隔膜计量泵,2台(1用1备),单泵流量为400L/h,扬程为30m。

(4)粉末活性炭投加系统

粉末活性炭采用湿式投加.粉末活性炭采用成套一体化设备制备投加。制备投加系统由投料站、负压气流输送装置、料仓、投加机、射流混合装置及水增压系统组成。

设计参数如下:最大投加量为30mg/L。投加质量分数为5%-10%。上料机150kg级投料站2套,负压气流输送装置1套,流量为1000m3/h,投加机2台,流量为83.33-250.00kg/h,增压水泵2台,流量为30m3/h,压力为0.45MPa,控制方式为流量比例控制。

4、药剂成本

所用药剂数量及费用如表1所示。全年药剂总费用为387.13万元,药剂经营成本为0.133元/t。

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5、结语

丹江口水库水质良好。但长距离干渠输送对水质的影响程度难以确定.这也是南水北调中线工程沿线新建水厂普遍存在的问题。应该以丹江口水库水质为依据,同时充分考虑水质恶化的可能性,结合当地经济水平,对加氯加药系统进行设计,保障出水水质可靠。

 版权、出处:《工业用水与废水》

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