ACTIFLO高密度沉淀池在北京第九水厂改造工程应用
摘要：针对北京市第九水厂原水低温、低浊及高藻的情况和出水要求，综合考虑实际工程情况和远期水质状况，采用ACTIFLO®高效沉淀池工艺对该厂二期A处理线沉淀池进行改造，改造后处理能力由原来的25×10000 m3 ／d提高到34×10000 m3 ／d。调试期间的运行结果表明，ACTIFLO®高效沉淀池对密云水库的低浊、高藻原水有稳定且良好的处理效果。
关键词：给水厂,ACTIFLO®高效沉淀池, 微砂,斜管沉
北京第九水厂的平面布置图见图l，其中用黑框标识部分为本次改造的沉淀池A系列。该厂的处理能力为150×10000 m3／d，是北京市最为重要的饮用水水厂之一，其水源为北京I节密云水库。考虑到北京市水源紧缺的问题，第九水厂亦可定期引入河北水源，远期将处理南水北调水。
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密云水库近6年来的水质情况见表1。
由表1可以看出，密云水库水为低温、低浊且藻类较多，属于处理难度较大的原水。第九水厂二期 A系列原有的侧向流斜板沉淀池的处理效果并不卜分理想，对于浊度的去除率仅为20％ ～40％ ，个别情况下甚至会出现原水通过沉淀池后浊度反而增加的现象。因此，为满足沉淀池出水的要求，第九水厂迫切需要对原有沉淀池加以改造。另外，由于第九水厂采用预处理构筑物与后续滤池合建的方式，因此新的沉淀池可使用宅问受到限制，大大增加了改造的难度，并且新的工艺必须顾及所有的上游及下游的现有构筑物(例如进水分配井和煤滤池)。
第九水厂改造工程是二期A系列的反应沉淀工序，综合考虑密云水库的原水水质，ACTIFLO®沉淀池能够最大限度地满足所有的实际工程情况，例如可使用空间有限，目前到未来的水质变化，严格的出水水质要求，藻类的去除等，使用ACTIFLO®工艺不需要对现有构筑物进行大规模的变动和改造，并留有适当的挖潜发展的可能。
改建完成之后，第九水厂二期A系列的处理能力会从现有25×i0 m ／d增至34×10 in ／d(处理能力增加36％)，并保证处理后水质满足表2的要求。
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第九水厂的改造工程采用4组ACTIFLO®沉淀池，其原理见图2。
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每组ACTIFLO®均由下列部分组成：
① 混凝池
混凝过程的动力学过程非常短，铝盐或氯化铁投加到混凝池中通过搅拌可以保证快速和完全的扩散。混合池的容积可以保证在最大流量时的停留时间为3 min。
② 投加池
将粒径为8O～100 m的微砂投到投加池中，微砂持续更新应达到：增加凝聚的几率，保证合适的片状体以增加它们的增长速率和质量。
另外，对于通常由于低温水或泥浆水而导致的絮凝困难，微砂可以显著地增大反应范围而得到良好的处理效果。在投加池中水的搅拌是迅速和猛烈的。投加池的尺寸可以保证在最大流量时停留时问为3 rain。
③ 熟化絮凝池
熟化阶段的作用是为了形成大的絮凝体。食品等级阴离子高分子电解质的投加可以通过吸附、电性中和、架桥作用来促进絮凝体生成。得益于微砂的加速絮凝，在相同的沉淀性能下，其速度梯度相当于传统絮凝工艺的l0倍。高的絮凝动力效用导致在搅拌时间和絮凝体积有限的情况下颗粒间碰撞几率的增加。柔和的搅动水体可防止打断絮体。在该阶段尽管其搅动强度小于先前的混凝阶段，但也足够保持絮体的悬浮。熟化池的尺寸能满足在最大流量时停留时间为8 min。
④ 沉淀池
沉淀效果的提高是基于微砂加速沉淀、斜管的逆向流系统。每格沉淀池都安装有蜂窝状的塑料 (食品等级)斜管模块。
絮凝后的水先进入沉淀池的底部，然后从斜管底部向上方流动至渠道。颗粒和絮体沉淀在斜管的内表面上再由于重力作用而滑下。
由于大的径向速率和斜管的6O。倾斜可以形成一个连续自刮的过程，所以在斜管上没有絮体的积累。
由于具有很好的水力条件，斜管尺寸及材质的选择适当，由熟化池产生的矾花致密易沉淀；由于沉淀池内污泥收集区的独特设计，大部分污泥在未进入斜管区时已沉淀下来，污泥不会大量积累以致堆积在斜管内，会自滑至沉淀池底部，所以ACTIFLO@ 沉淀池的斜管不需要如普通斜管沉淀池那样经常停产冲洗。沉淀后的上清液经由分布在斜管沉淀池顶部的集水槽收集后，进入后续滤池进一步处理。北京第九水厂的沉淀区表面负荷为42．5 m ／(m ·h)。
⑤ 微砂和污泥的排除以及泥砂分离
微砂加速沉淀的污泥沉淀在斜板沉淀池底部，旋转刮板把沉淀的微砂和污泥混合物刮向中心坑内。污泥循环泵24 h连续抽取中心坑内的污泥以防止堵塞。
微砂和污泥的排除量取决于进水水质情况。循环泵把微砂和污泥输送到水力旋流分离器。在离心力的作用下微砂和污泥进行分离：微砂从下层流中得到收集，污泥从上层流中溢出然后通过重力流流向污泥浓缩池。水力旋流分离器分离出来的微砂直接投到投加池中继续参与反应。
微砂的粒度系数和水力旋流分离器的选择性能保证了微砂的分离和循环。通过水力旋流分离器的溢流，损失的微砂不超过3 g／m ，对于这部分损失可以每周进行投加补充。
排出的污泥中含有少量的微砂，按照经验，污泥中含有的微砂不会对污泥的性质和处理产生特别的影响，可以按照通常给水厂产生的污泥来处理而不需特殊处置。
3 ACTIFLO®调试运行结果
为了突出ACTIFLO®®工艺善于处理低浊水的特性，对于调试运行结果的分析将重点针对密云水库原水和ACTIFLO®沉淀池出水的浊度值进行比较。
第九水厂二期工程原水浊度与ACTIFLO®沉淀池出水浊度分别通过设置在处理线进水井和ACTIFLO®沉淀池出水渠的3台浊度仪进行测定，浊度仪读数为1次／s，每小时由人工记录一次进、出水的浊度。
第九水厂的调试运行结果如图7、8所示，当日调试水量为25×10 m ／d，混凝剂PAC的平均投加率为10．5 mg／L，高分子絮凝剂的平均投量为0．13 mg／L。
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图7比较了测试当大的进、出水浊度值，图8 则进一步显示了ACTIFLO®沉淀池的浊度去除率。第九水厂的进水浊度大致分布在1．6～2．2 NTU，经过ACTIFLO 沉淀池预处理后，出水浊度<0．8 NTU，且出水水质较为平稳，一天的大部分时间内对浊度的去除率>50％。
图9和图l0显示了整个调试运行期间ACTI． FLO®沉淀池对浊度去除效果的日平均值。值得注意的是，尽管调试期间处理水量和水质是变化且不规律的，ACTIFLO@沉淀池对于浊度的去除效果却相对稳定，对浊度的去除率为50％ ～70％ ，出水浊度大部分为0．5 NTU，满足对沉淀池出水浊度的要求。
对于原水与处理后水中藻类的检验，采用传统的视野法，所得部分数据如表3所示。
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由于2005年密云水库入库量大，因此第九水厂原水中的藻类浓度相对较低，从而增加了处理难度，此外ACTIFLO®沉淀池仍处于调试阶段，有关工岂还可以进一步优化从而提高藻类的去除率，第九水厂也认为，在没有任何附加除藻措施的情况下，对藻类的去除率能够达到85％以上，对于沉淀池出水来说也是相当理想的。
4 结论
第九水厂的调试运行结果表明，原水经ACTIFLO®沉淀池预处理后，浊度降到0．8 NTU以下，在不加高锰酸钾强氧化剂和没有前加氯的情况下，对藻类的去除率>85％ 。对比传统的饮用水预处理工艺，ACTIFLO®沉淀池对于低浊、高藻原水处理有更理想的效果，并且由于ACTIFLO®沉淀池构造紧凑，占地面积小，在空间有限的条件下有良好的适用性。
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