高濁度原水水廠預沉池工藝設計及運行管理研究

張曉磊 初開艷 范文遠

(1.中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176；

高濁度原水水廠預沉池工藝設計及運行管理研究

張曉磊1初開艷2范文遠3

(1.中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176；

2.青島市城市規劃設計研究院，山東 青島 266071； 3.AVL List G.m.b.H AVL李斯特公司北京聯絡處，北京 100027)

以西南地區某凈水廠為例，介紹了使用預沉池應對高濁度水時，工藝的設計參數選取和設備配置情況，并對現有預沉池應對突發高濁度原水情況進行了分析介紹，提出了預沉池在高濁度原水進水情況下的具體運行管理措施，以供參考。

預沉池，高濁度水，管理措施，水質

1 概述

該項目位于西南部地區，凈水廠規模為40×104m3/d，原水為岷江地表水，水質良好，基本符合國家GB 3838—2002地面水環境質量標準Ⅱ類與Ⅲ類水體標準之間。該廠充分利用當地的自然條件從原水取水、工藝構筑物均采用重力流形式。

本項目原水濁度設計值為52 NTU，但在雨季較渾。根據調研，歷史濁度最高曾達到20 000 NTU。當進水濁度較高(特別是泥沙含量)時，無法滿足一次沉淀條件。因此本工程建議采用二級沉淀工藝，即通過在原水進水端設置預沉池，對所有進水先進行必要的初次沉淀，使水質達到合理范圍后，再進入后續工藝進行常規處理。具體工藝流程見圖1和圖2。

預沉池僅當雨季原水懸浮物達到500 NTU以上啟用，原水首先進入預沉池沉淀，減輕后續工藝負擔。旱季或原水濁度小于500 NTU時，預沉池關閉，原水通過跨越管道直接進入后續工藝處理。

2 預沉池工藝設計

輻流式預沉池用來應對高濁度的情況，能夠達到良好的處理效果。本工程采用2座中間進水周邊出水的輻流式預沉池?？紤]5%的水廠自用水量，單池設計水量為2.43 m3/s，參照相同水源水廠的運行經驗預沉池按照最高原水濁度為10 000 NTU設計，最大出水濁度500 NTU，預沉池設計排泥濃度為3%，平均表面負荷為8.6 m3/(m2·h)，預沉池刮泥機變頻工作，可根據原水濁度調節刮泥機的運轉速度。本項目中每座預沉池均設污泥泵房1座，泵房內設2臺污泥泵Q=750 m3/h，揚程H=10 m，根據預沉池進水濁度控制排泥時間及泵運行臺數，確保預沉池排泥暢通，污泥經泵提升后排至污泥調節池。水廠按高濁度流程運行時，為了取得更好的去除效果，在預沉池投加聚丙烯酰胺(PAM)助凝劑，投加量根據原水的濁度、溫度經試驗確定。本項目中設計PAM投加量在0.5 mg/L～1.2 mg/L。

3 高濁度水預沉池運行情況分析

1)高濁度水源原水水質分析。“5·12”汶川大地震后，岷江上游地區地表特征和山體結構發生改變，植被破壞、山體結構松散，山洪、滑坡、塌方等地震次生災害頻發。夏季的強降雨會造成山體滑坡塌方，泥石流等自然災害，造成原水濁度迅速上升，遠超過一般水廠的處理能力[2]。本工程水廠水源即屬于岷江水系，常年原水平均濁度一般穩定在50 NTU左右，每年原水的濁度在1 000 NTU以上有數十天，在3 000 NTU以上的有數天，夏季洪水季節濁度最大可達到6 000 NTU～7 000 NTU，屬于非界面沉降高濁度水，在沉降過程中分選作用較弱，干擾和約制沉降作用較弱，沒有清晰渾頁面的高濁度水，屬于典型的“多砂高濁度水”[3]。

2)高濁度原水進水工況下預沉池運行情況介紹。本工程預沉池于2013年汛期期間開始投入運行，水廠在7月～8月期間出現幾次罕見的高濁度進水情況，最大一次進水濃度達到35 000 NTU，持續時間為2 h～3 h后下降，預沉池出水濃度達到1 000 NTU。高濁水爆發的整個過程呈現“鋒面”特征，且峰值保持在10 000 NTU～35 000 NTU 之間時，原水濁度從250 NTU 到達峰值只用了不到 1 h，濁度升高速度非?？欤欢鴱姆逯祷謴偷秸岫葎t經歷了十幾個小時。由于本工程中水廠后續混凝沉淀工藝選用的是高效澄清池，抗沖擊負荷能力強，最大進水濁度可達到1 200 NTU，并未造成水廠停水，出水水質依然滿足要求，水廠正常供水。但由于工藝設計時很少考慮在進水濁度達到10 000 NTU甚至更高時候的工況，預沉池負荷選取較大，面積偏小。且水廠缺乏應對突發性高濁污染的應急預案和成熟經驗，在高濁度水沖擊下，僅采用增加PAM投藥量的辦法，未連續排泥，沙峰過后，大量泥沙淤積在預沉池內，最厚處泥砂厚度達到2 m，造成預沉池無法使用，人工清除淤沙達3周之久。

3)預沉池應對高濁度水的處理能力分析。排泥是決定沉淀池運行效果的關鍵因素。在本工程實際生產運行中，沉淀池的排泥方式有間歇式和連續式兩種，由于本工程預沉池的排泥量由水泵進行控制，其最大排泥水量為3 000 m3/h，排泥濃度為3%，預沉池所能達到的最大進水濁度是10 000 NTU；經估算當進水濁度為20 000 NTU時，含沙量為10.47 g/L，單池進水量需降低為1.27 m3/s，進水量為正常運行的52%。當濁度為35 000 NTU時，含沙量為17.97 g/L，已經接近排泥濃度，生產已經很不經濟，最好停產，采取其他措施供水。

4 預沉池運行應急管理措施

針對汛期越來越頻繁的高濁度原水，需要重視并采取相應的高濁度原水應急預警措施，建立應急預案，避免人員操作不當，給水廠帶來損失，提高供水安全性，提出以下幾點措施：1)汛期發生泥石流污染、山體滑坡的幾率很大，是能預見的。取水口的工作人員應密切注意和記錄天氣預報，當報道有連續暴雨時，應密切關注上游原水濁度的變化和相關報道。實際通知水廠做好準備。2)當高濁水進水期間預沉池投入使用后，應密切監控預沉池進、出水水質濁度指標。當進水濁度大于3 000 NTU時，就應采取連續排泥措施，并密切關注出水濁度，同時調節聚丙烯酰胺的投加量；當預沉池出水濁度大于500時，應及時與取水口進行聯動，逐步減少水廠進水量，從而控制預沉池進水量，保證預沉池后出水水質。特殊條件時，在滿足后續構筑物的最大進水濁度要求前提下，可提高預沉池的出水濁度。3)研究表明，增加PAM的投量可以有效地提高去除率，但投量增加到一定數值后，去除率將不再有較明顯的提高。而通過兩種混凝劑的復配投加可強化吸附架橋和網捕作用[2]，達到更好的水質效果。因此，高濁水期間水廠運行中，應注意絮凝劑的合理選擇，保證預沉池的沉淀效果。

5 結語

1)在水廠總進水端設置預沉池是應對高濁度進水的較好解決方案。但水廠工藝設計時進水濁度的取值應適當高一些，保證預沉池負荷合理，保證水廠在高濁水期間的運行安全。2)輻流式預沉池與后續的高效澄清池耐沖擊負荷強，是應對高濁度水的有效工藝。3)在原水濁度大于3 000 NTU時，預沉池應采取包括增大排泥量、減少進水量和投藥量的調配等運行管理措施。

[1] 馬 智.岷江流域高濁度水絮凝沉降特性研究[D].西安：西安建筑科技大學，2011.

[2] 趙 榮.常規處理工藝對突發性高濁度原水的適應性研究[D].西安:西安建筑科技大學，2011.

[3] 熊易華.長江上游高濁度水給水工程設計運行調研[J].中國給水排水，2010(3)：89-90.

[4] 傅文德.高濁度給水工程[M].北京：中國建筑工業出版社，1994.

Study on construction technology design and operation management of presedimentation tank of high turbidity water plant

Zhang Xiaolei1Chu Kaiyan2Fan Wenyuan3

(1.ChinaMetallurgyJingchengEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Beijing100176,China; 2.QingdaoAcademyofCityPlanning&Design,Qingdao266071,China; 3.BeijingCommunicationOffice,AVLListG.m.b.HAVLLisiteCompany,Beijing100027,China)

Taking the water purifying plant in southwest region as an example, the paper introduces high turbidity water processing design parameters selection and equipment distribution conditions in presedimentation tank, analyzes sudden high turbidity water conditions of presedimentation tank, and puts forward specific operation management measures, with a view to provide some guidance.

presedimentation tank, high turbidity water, management measures, water quality

1009-6825(2015)07-0113-02

2014-12-23

張曉磊(1983- )，女，工程師； 初開艷(1982- )，女，工程師； 范文遠(1982- )，男，工程師

X703

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