水力循环加速澄清池结构原理

作者:大发黄金版网页app | 2020-06-14 18:29

  水力循环加速澄清池结构原理 原水加压后,进入进水管,同时,混凝剂经计量泵打入进水管中与原水混合。 加了混凝剂的原水由喷嘴喷出,通过混合室进入喉管。当原水被喷出喷嘴,进 入喉管时,由于流速高,在混合室中造成了负压并将池底大量的回流的活性泥 渣吸入混合室。水的快速流动使水、混凝剂和泥渣得到充分的混合。当水流到 第一反应室时,混凝剂已完成了电离、水解、成核,并已开始凝聚形成细小的 凝絮。 在水流到第二反应室的过程中, 由于流通截面逐渐变大, 流速逐渐减小, 凝絮长大,形成泥渣。当水流到分离室后,由于流速下降,泥渣在重力作用下 和水分离,分离出的清水进入集水槽中,泥渣沉降,活性的泥渣参加循环,无 活性的泥渣则通过底部排污排出。 2.2 水力循环加速澄清池操作 2.2.1 水力循环加速澄清池启动前检查 2.2.1.1 新池或检修后启动,应对池内各部位、水室进行检查,池内应无杂物、 无积泥,各管道应畅通。 2.2.1.2 澄清池各阀门应严密、操作灵活,底排阀关闭。 2.2.1.3 加药泵处于良好的备用状态。 2.2.1.4 配好一定浓度的凝聚剂液,按比重控制(d=1.05—1.07) 。 2.2.2 净水剂配制和无堵塞液下泵操作 2.2.2.1 检查地下药池及地上药箱药位,检查药箱进药阀应开启。 2.2.2.2 盘转靠背轮,开出药阀(防憋压) ,开冷却水阀(防烧机械密封) ,开 灌引水二次阀、灌满引水后启动泵抽药。 2.2.2.3 灌引水一次阀开度检修已调节好运行不要动,二次阀开半转(因用的是 消防水压力大)有水就可以了,因冷却水运行中不能中断故灌引水二次阀运行 中不能关闭。 2.2.2.4 转药结束无堵塞液下泵停运后,灌引水二次阀、泵出药阀必须关闭。 2.2.2.5 每月各单日白班向计量箱转药,每次转药计量箱必须加至 2m 以上。 2.2.3 水力循环加速澄清池的投运 2.2.3.1 启动升压泵,开启水力池进水伐,缓慢开,量要小,以控制反应斗水位 与反应室水位上升速度基本平衡为准,主要是为了防止反应斗水位上升过快, 而负重损坏。同时投入加药系统,其量为正常情况的 2—3 倍。 2.2.3.2 待形成活性泥渣层后,再逐次增大进水速度至额定流量,并调整好加 药量为正常值。 2.2.3.3 间歇运行:停运10 小时重新启动要底部排除一些泥渣松动一下;24 小时以上要把池内积泥排空,按检修后池子启动步骤操作。 2.2.4 水力循环加速澄清池的停运 2.2.4.1 关闭升压泵出水阀和水力池进水伐,停止加药。 (如果,几个池子同用 一台升压泵并联运行,只要关闭需停运池子的进水阀即可,并调整好运行池子 的加药量和池子进水量) 。 2.2.4.2 按下升压泵停止按钮,停止升压泵。 2.2.5 加药量的调整 2.2.5.1 以澄清池出水浊度≤15mg/l 标准为调整原则。 2.2.5.2 根据水质和水量调整加药量。 2.2.5.3 加药量少:水质不清,沉淀区入口矾花少而小。 2.2.5.4 加药量多:水质呈乳白色,矾花多大。 2.2.5.5 加药量适量,水质清,可见明显矾花,但集水槽及附近清水区没有矾 花。 2.2.6 水力池运行注意事项 2.2.6.1 定期检查各处水位,不得缺水和大量溢水。 2.2.6.2 经常检查加药系统防止溢药或因堵塞等其它原因脱药。 2.2.6.3 澄清池底排运行正常。 2.2.6.4 取样管应定期用压力水冲洗以防堵塞。 2.2.7 水力池排污 2.2.7.1 因泥渣层高需排泥时,注意监视水位。 2.2.7.2 排泥时间流量应根据实际情况而定。 2.2.7.3 排泥时应注意巡视,防止异常发生。 2.2.7.4 混合室和反应室泥渣浓度不断升高,出水水质超标时须排污,排污时, 人不得离开现场。 水力循环澄清池改造设计及实践 胡锋平 方永中 江立文 程继曾 廖春年 马道木 3 提要 介绍了上饶铁路东门给水所 160m /h 水力循环澄清池的改 造设计。按设计要求,单池产水量由 160m3/h 提高到 320m3/h。经过两 年多的运行表明: 改造后的水力循环澄清池出水浊度比未改造 160m3/h 水力循环澄清池出水浊度低,稳定在 8 度以下,且耐冲击负荷能力加 强。 关键词 水力循环澄清池 改造 设计 实践 上饶铁路东门给水所的给水改扩建工程是将原 1.2 万 m3/d 的供水 规模扩建成 2 万 m3/d,(主要工程内容为将两座单池水量 160m3/h 的水 力循环澄清池改造成单池水量为 320m3/h,增加一座 320m3/h 重力式无 阀滤池)。该工程竣工后已稳定运行两年多,效果明显。本文介绍水力 循环澄清池改造设计的主要技术内容及运行管理情况。 1 水力循环澄清池改造设计 1.1 改造设计思路 为克服传统水力循环澄清池的缺点,提高产水量及改造后的水力 循环澄清池对水质、水量的适应性,本水力循环澄清池的改造设计主 要从以下几方面着手:(1)提高混凝效果。水力循环澄清池主要依靠活 性泥渣层的接触絮凝作用达到澄清效果,在改造时,增加网格絮凝过 程,提高脱稳颗粒碰撞引起的絮凝作用。(2)提高沉淀效果。传统水力 循环澄清池沉淀区的上升流速为 1mm/s,通过增加斜管,提高分离区 的上升流速为 2.5mm/s~3.0mm/s。(3)提高容积有效利用率,延长絮 凝和沉淀时间。如降低回流比(改造后回流比按 1∶2 进行设计);通过 延长第二絮凝区与沉淀区之间的隔墙以提高絮凝区和沉淀区的有效容 积利用率;缩短喉管长度,使喉管周围的容积得到有效利用。 1.2 改造后的工作原理 投加混凝剂的原水,经管道混合后,从池底进入,先经喷嘴喷入 喉管,在喉管下部喇叭口附近形成真空吸入活性悬浮泥渣,原水与回 流泥渣在喉管中快速混合,进入第一絮凝室和第二絮凝室。在第一、 第二絮凝室中完成絮凝过程,一方面,通过接触絮凝,脱稳杂质被活 性泥渣阻留下来,另一方面,当水流通过网格时,相继收缩、扩大、 形成涡流,通过小旋涡加速颗粒碰撞,形成絮凝体。第二絮凝室的泥 水混合物通过斜管沉淀区,泥水分离后,清水经集水槽收集进入重力 式无阀滤池;而分离后的活性泥渣,一部分通过回流进入第一絮凝室, 另一部分剩余泥渣通过排泥斗排放。 1.3 改造设计要点 (1)反应筒型式的改变,原反应筒为倒锥体,改为柱体加锥体(如 图 1),增加絮凝区的容积,标准图中反应筒尺寸为 D2 100mm×350mm, H=3 800mm,改造后的反应筒尺寸:柱体部分为 D=2 100mm,H=3 200mm,倒锥体部分为 D2 100mm×350mm,H=1 750mm。经改造后,絮 凝区容积增大。 图 1 水力循环澄清池改造示意 ①②……? B11 ?:自水流方向增加网格层数 (2)第一反应区和第二反应区增设网格,网格采用截面积 B×H=30mm×20mm 的松木条,以? NAE80 ? 3 毛竹钉固定,网格共 11 层,分四段。第一段一层,网 眼净空尺寸为 20mm×20mm(1 层); 第二段 4 层, 网眼净空尺寸为 25mm×25mm(2~5 层);第三段 4 层,网眼净空尺寸为 30mm×30mm(6~9 层);第四段 2 层,网眼净 空尺寸为 35mm×35mm(10~11 层)。 (3)沉淀区增设聚氯乙稀斜管,孔径为 25mm,壁厚 0.5mm,长 1 000mm,倾角 60°。以提高沉淀区的沉淀效果(沉淀区的上升流速设计为 2.0mm/s)。 (4)缩短喉管长度,传统水力循环澄清池水流在喉管中停留时间为 0.5s~ 0.7s,本设计采用 0.1s,喉管长度由 1 350mm 改为 250mm,可增加絮凝区体积。 (5)喷嘴出口流速较传统水力循环澄清池出口流速(7m/s)低, 喷嘴出口直径为 150mm,出口流速 5.3m/s,降低了能耗。 (6)沉淀区与反应区间的隔墙向下延长 1m, 以增加反应区与沉淀区的容积, 提 高澄清区的容积利用率。 (7)改变集水槽尺寸(图中未示出)。环形集水槽由 230mm×436mm 改为 300mm×436mm,总集水槽由 310mm×436mm 改为 600mm×436mm。 (8)水力循环澄清池进水管(除池底以下的进水管 DN250 不变)出水管管径改为 DN300。池底以下的进水管 DN250 不变,这考虑两方面的原因:一有利于混合,另 改变管径,施工困难。 (9)排泥装置采用原设计不变。 2 运行情况分析 东门给水所水源取自信江, 进水浊度在 10 度~700 度, 本工程于 1996 年在一 座澄清池改造完毕后投入运行,经两年多的运行,投药量平均为 7mg/L,产水量比 改造前增加了一倍以上,出水浊度比该厂另一座未经改造的澄清池低,均在 8 度 以下,并且未由于水质水量变化,发生过翻池现象而影响供水,相反,未改造的 水力循环澄清池却发生过翻池现象,说明改造后的水力循环澄清池对水量、水质 的适应能力较强。 3 运行中存在的问题及解决方法 网格上滋生藻类及通过吸水管进入的悬浮物经过一段时间的运行之后,堵塞 最下层网格(图 1 中第一层),由于网格孔眼尺寸逐渐增大,对其它层网格影响不 大, 在设计时在反应筒倒锥体段开设人孔, 每年放空清孔 1~2 次。 藻类生长旺季, 可在泵前加氯以控制藻类生长,减轻网格堵塞。 4 结束语 东门给水所水力循环澄清池改造工程单池改造投资 24 万元, 产水量由 160m3/h 提高到 320m3/h。出水浊度较该厂未改造的 160m3/h 水力循环澄清池出水浊度低, 稳定在 8 度以下,对水质水量的适应性加强,占地面积小,投资少。 作者通讯处: 作者通讯处:330013 华东交通大学土木系 电话: 电线 徐大伟,等. 水力循环澄清池的改进与设计. 中国给水排水,1998,14(2) 王绍文. 惯性效应在絮凝中的动力学作用. 中国给水排水,1998,14(2) 机械加速澄清池的运行管理 1 前言 九十年代以来,随着包钢钢铁生产工艺的发展和技术改造的不断深入,新增的生产设备大多需使用高清洁 度的水做为生产用水,若直接以黄河一次沉淀新水作为工业用水,将无法满足新工艺、新设备的要求。为 此,必须对其进行二次净化处理。 澄清池是集混凝、反应、沉淀于一体的净水构筑物,它是给水处理中最常见的水处理设施之一;而机械加 速澄池以其处理效率高、适应性强,对处理高浊度水有一定适应性等优点[1],成为包钢对黄河新水进行二 次净化的必然选择。 目前,包钢给水厂共有机械加速澄清池 10 座,池型有 φ19.6m和 φ25m两种。其任务是将浊度 100~200(N TU)的黄河一次沉淀水净化为浊度小于 20(NUT)的澄清水池,澄清水供给冶炼、轧钢、焦化、氧气等 厂做生产用水或供给厂区生活水处理系统。在实际运行中,发现澄清池的出水水质并不理想,有时高达 50(NUT)。 为此,对澄清池出水水质差的频率和原因进行分析,提出了按来水水质和供水负荷的变化来调 整机械加速澄清池运行参数的办法,经 2 个月运行测试,效果良好。 澄清池工作原理[2] 2 采用混凝沉淀法去除水中悬浮颗粒的工艺包括水和药剂的混合,反应以及絮凝体与水的分离三个阶段,澄 清池是将这三个过程集于一个构筑物中完成的一种非凡形式的设施。 澄清池的工作原理是:原水在澄清池 中由下向上流动,澄清池中有一层呈悬浮状态的泥渣,泥渣层由于重力作用在上升水流中处于动态平衡状 态;当原水中的悬浮颗粒与混凝剂作用而形成的微小絮凝体随水流通过泥渣层时,在运动中与泥渣层相对 较大的泥渣接触碰撞就被吸附在泥渣颗粒表面而迅速除去,使水获得澄清;清水经由澄清池上部的清水槽 被收集排出。因此,保持悬浮状态的、浓度稳定且均匀分布的泥渣区是保证澄清池处理效果的要害,也是 所有澄清池的共同特点;根据泥渣与原水的接触方式,澄清池可分为泥渣循环分离型和悬浮泥渣过滤型两 种类型。 机械加速澄清池属于泥渣循环分离型,它是借助机械抽升作用,使泥渣在垂直方向不断循环,捕捉原水中形 成的絮凝体,并在分离区加以分离;其特点是充分利用已形成泥渣的活性,增加碰撞机会,强化碰撞几率,提 高处理设备的功能。在机械加速澄清池中心安装有机械搅拌设备,上部为提升叶轮,下部为搅拌浆,两者安 装在同一轴上;提升叶轮将混合泥水提升至第二反应室,而搅拌浆使第一混合反应室的泥渣循环流动与拟 处理原水进行混合和反应。 在实际运行中,投药后的原水经进水管、配水槽进入第一混合反应室中,与回流泥渣混合并完成药剂与水 的混合和反应过程;混合泥水从池中心提升至第二反应室,继续完成混凝过程;然后经由导流筒进入分离室 完成泥水分离过程。 对于具体的澄清池而言,处理效果取决于搅拌强度、回流泥渣量及其浓度;搅拌强度以药剂与水完全混合 而又不打坏絮凝体为好,回流泥渣量Q′可通过调整提升叶轮的转数n或叶轮的高度B来控制,一般为处理 原水流量Q的 3~5 倍,而泥渣浓度可通过调整回流量或调整排泥量来控制。因此,合理调整机械搅拌设备 的运行参数可以控制机械加速澄清池的运行效果。 机械加速澄清池运行效果分析 3 3.1 出水浊度超标频率统计 以机械加速澄清池的设计指标,出水浊度不小于 20(NTU)为标准,对包钢给水厂一车间 φ25m和四车间 φ19.6m的机械加速澄清池 1999 年 1~5 月份出水水质的超标情况分别进行统计,结果见表 1。从表 1 可 知:监测期内机械加速澄清池出水浊度超过 20 度的频率平均为 3208,属于严重超标;造成出水水质超标的 因素较多,因此各月的超标率无规律可循。 表 1 澄清池出水水质超标情况统计表 3.2 出水浊度超标范围频数分析 为了解机械加速澄清池出水浊度超标范围的分布情况,采用频率数分布法进行综合分析。 选取?25m机械 加速澄清池 4~5 个月份的 100 个超标浊度值进行统计计算,根据频数分布情况,绘制了机械加速澄清池出 水水质超标范围直方图,见图 1。 从图 1 可见,直方图属胖型,说明出水浊度超标范围分布较大;从频数分布可以看出,超标 10(NTU)以内的 频率占 63,因此采取一定的措施,将出水水质降低 10(NTU),就可使出水超标率减少 63。 图 1 机械加速澄清池出水水质超标范围直方图 浊度数据个数N=100,浊度平均值X=30.70,标准偏差S=9.64 3.3 出水浊度超标原因分析及采用的措施 根据对机械加速澄清池的运行情况以及出水水质状况的分析,得出影响机械加速澄清池澄清效果的主要 因素有:原水的浊度及温度、原水的进水压力、处理负荷(水量)、混凝剂的质量及其投加量、泥渣排放量 及排泥周期。 拟处理的原水浊度一般在 100~200(NTU)之间,它取决于黄河水的浊度和一次沉淀净化效率,当原水浊 度变化时,若不相应调整药剂投加量或澄清池的运行参数,则无法保证出水水质;当原水的温度小于 5℃时, 水中悬浮颗粒呈胶体状,现有处理工艺的效果极差,应采用改变水处理工艺、增加助凝剂等措施才能解决。 拟处理的原水来自包钢厂区的黄河新水管网,其供水压力的波动范围为 0.08~0.2MPa,由于黄河新水进 澄清池之前无稳压设备,所以管网压力波动将直接影响澄清池的出水效果。 若混凝剂质量差(有效成分偏低)以及混凝剂投加量偏小均直接影响絮凝效果,其出水水质必然超标。 由于澄清水供冶炼、轧钢等多个用户,且各用户的用水量并不均衡,而澄清池后的清水池由于其容积小,难 以起到蓄水调节作用,因此给水厂的澄清工序经常处于不均衡负荷状态,即澄清池的处理水量经常处于变 化状态,这就要求及时调整机械加速澄清池的运行参数。 澄清池的排泥影响着澄清池中泥渣层的浓度,而泥渣浓度与第二反应室的泥水沉降比有关,沉降比太小应 提高回流比,减少排泥量,沉降比太大应降低回流比,增大排泥量。当澄清池的处理水量处于不均衡状态下, 必须相应调整排泥量及排泥周期。 综上所述,在诸多影响因素中,除冬季低温低浊水的处理,需采取改变水处理工艺,增投助凝剂等措施外;其 他的影响因素均是由于澄清池的实际运行与设计参数(如处理水量、提升水量、叶轮提升高度等)有差异 所致,应采取及时调整机械加速澄清池的运行参数的办法来解决。 其中,回流量和搅拌强度应随进水水质和处理水量的变动而调整,相应的混凝剂投加量和排泥方式可以依 据有关理论计算由澄清池岗位人工控制。这样,机械加速澄清池出水超标的状况将得到极大的改善。 机械加速澄清池的运行参数的调整 4 机械加速澄清池是集混合、 反应和分离三种工艺在一个构筑物中的水处理设备,各部分运行状况相互牵制, 相互影响。一般对于具体的澄清池,其运行参数是按某个稳定的处理负荷设计的,工程建成后经调试可按 一组相对固定的参数运行;而对给水厂这样处理负荷处于不断变化的状况,其运行参数必须相应调整。 4.1 运行参数调整的依据 机械加速澄清池的运行参数:处理水量、回流比、搅拌机的转速、叶轮的提升高度等之间存在着密切的关 系,可由机械加速澄清池搅拌叶轮设计实验公式[2]表示,澄清池运行参数的调整应基于该公式。 B=60Q/Kd2n=60(3~5)Q/Kd2n(1) 式中:B—叶轮提升高度(m) Q—叶轮提升流量(m3/s),取Q=(3~5)Q Q—处理水量(m3/s)K—系数,取 3.0 n—叶轮转数(转min) d—叶轮直径(m) 利用公式(1),并结合机械加速澄清池实际的叶轮直径和叶轮转数的范围[3],可分别计算出在不同回流比、 不同处理水量Q状态下,φ25m和?196m机械加速澄清池的叶轮提升高度B与叶轮转数n之间的关系,并 将?25m澄清池回流比等于 3 的数据结果制成曲线 的曲线 不同处理水量Q下叶轮提升高度B与转数n之间关系图 处理水流量(m3/h);—◇—900;—□—1080;—△—1330;—○—1620 4.2 机械加速澄清池运行参数调整的应用效果 在实际运行中,以曲线图提供的参数为基础,结合岗位运行人员的经验和出水水质再进行微调,经过 2000 年 6 月、7 月的调整试验,澄清池出水水质的达标率明显提高。试验期内 25m19.6m机械加速澄清池出水 水质达标情况统计情况见表 2。 表 2 调整参数第一、四车间澄清出水达标情况表 由表 2 可见,通过按进水水质和处理水量调整机械加速澄清池的运行参数,就使机械加速澄清池的超标率 降至 69,出水水质明显改善。 结语 5 通过对机械加速澄清池超标频率和原因分析,找出了影响出水水质的主要因素是澄清池的实际运行与设 计参数有差异。 通过按进水水质和处理水量调整机械加速澄清池的运行参数,无须其他投入就可使出水超 标率从 32.08 降至 6.9,效果良好。 对于冬季低温低浊情况下的超标问题,可采取对进水加热,或增投助凝剂等工艺改进加以解决,这需要进一 步的研究。


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