关于引白水源工程净水处理工艺方案的理论分析
摘要：根据连续10个月的现场动态模拟实验的基础上，提出两套净水处理工艺。通过净水处理工艺、沉淀池排放污泥处理系统的 经济 技术 分析 比较，确定处理工艺。并倡导水资源匮乏地区优先选用该处理工艺。
关键词：浊度 过滤周期 速度梯度 污泥干重 水处理工艺
1、概术
引白水源工程属于长距引调水工程，输水管线长约80km，经过预处理、一级加压后送至净水厂。为了保证进净水厂水浊度≤50NTU，特殊情况下≤300NTU的水质要求，在取水头部建了预处理厂。净水厂处理规模为15×104m3/d。出厂水质要求浊度≤1NTU，特殊情况≤3NTU。设计本着工艺先进，技术经济合理、安全可靠、管理方便的原则。根据从2004年5月起连续10个月的现场动态模拟实验和对多家成功运行的净水厂调研后，提出两套工艺处理方案。
方案一的工艺流程为：原水配水井机械混合高密度沉淀池V型滤池送水泵房用户
方案二的工艺流程为：原水配水井管式静态混合器微涡絮凝池小间距斜板沉淀池V型滤池送水泵房 用户
2、工艺性能比较分析
2.1 抗击水质水量能力分析比较：
方案一中采用的机械搅拌混合方式是抗击水量能最强的混合方式，而且可通过调节电机转速来控制搅拌速度梯度，使混合效果达到最佳。方案二中的管式静态混合器抗击水量能力较弱，当进水量减少到设计流量的2/3时，混合功能将完全失效，并且混合速度梯度不能调节。
高密度沉淀池因为具有外部污泥回流系统，可以对浊度进行调节，控制在最佳状态下运行，所以对水质的抗击能力特别强，进水水质可以在很大的范围内变动，当浊度高达5000NTU时也能正常运行。方案一工艺对水质的抗击能力就相对弱些，当浊度大于300NTU时，沉淀池出水水质就很难达到后继工艺的技术要求。
2.2 沉淀池出水浊度分析比较
根据连续10个月的现场动态模拟实验，小间距斜板沉淀池的出水浊度一般在15NTU左右。而高密度沉淀池的出水浊度一般在10NTU以下。
2.3 水厂的自用水量分析比较
由于高密度沉淀池出水浊度低，促使过滤周期延长，冲洗次数减少，导致反冲水量下降;另一方面因为高密度沉淀池有沉淀污泥浓缩功能，可使沉淀污泥的含水率达86%～97%，而水间距斜板沉淀池的沉淀污泥含水率高达99.5%～99.7%。因此，方案一的自用水量大大少于方案二。
2.4 沉淀池排放污泥耗水量的分析比较
当处理水量为15×104m3/d，原水进水浊度为100NTU，设1NTU=1mg/L SS，则原水中悬浮物SS为100mg/L。假设两种沉淀池对悬浮物的去除率都为98%，则有98mg/L的县浮物在沉淀池中被去除。因此沉淀池每日的排泥干重为：
98mg/L×150000m3/d=14700㎏/d。
高密度沉淀池排放沉淀污泥浓度为：
100mgL×1000=100g/ L
其中1000为污泥浓度折算系数，该系数范围在800～1000，是由得利满公司提供的。
因此，每日从高密度沉淀池排除的污泥体积为：
14700㎏/d÷100g/ L=147 m3/d
即：高密度沉淀池排泥水的损失约为147 m3/d。
小间距斜板沉淀池排泥浓度在2g/L～4g/L，最大 理论 值为10g/L，下面按10g/L 计算 。
因此，每日从小间距斜板沉淀池中排除的污泥体积为：
14700㎏/d÷10g/ L=1470 m3/d
即：小间距斜板沉淀池排放污泥的损失水约为1470 m3/d。
从上所述，小间距斜板沉淀池的排放污泥耗水量是高密度沉淀池的10倍。
2.5 占地面积比较
方案一的净水车间含混合、絮凝池、高密度沉淀池、V型滤池和反冲洗构筑物，建筑占地面积为6336 m2，而方案二的净水车间含同样的构筑物，建筑面积为8660 m2。方案二比方案一多2324 m2。
2.6 自动控制比较
方案一因为采用得利满的自控制技术，对全厂可以全自动化控制，准确、方便、实用。方案二可以自动控制，但是准确度略差些。
3、 经济 分析 比较
3.1 工程投资比较
本次投资比较只对净水厂主体工程与污泥处理系统。
高密度沉淀池方案的净水厂主体工程总造价为11620.33万元，小间中斜板沉淀池方案净水厂主体总造价为10819.81万元。
高密度沉淀池方案的污泥处理系统占地面积约为1公顷，总建设费用为918万元。小间距斜板沉淀池方案的污泥处理系统占地面积约为1.15公顷，总建设费用为961万元。
从工程投资上看，两种方案差不多，没有明显的投资优势。
3.2 运行费用比较
3.2.1 净水处理运行费用比较
运行电费药费表
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运行电费
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方案一
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方案二
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运行药费
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方案一
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方案二
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每天用电量(kw.h/d)
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39502
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35955
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PAC平均投加量(mg/L)
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30
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20
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吨水电耗(kw.h/t)
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0.26
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0.24
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PAC年投加量(吨/年)
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1642.5
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1095
|
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电价(元/kw.h)
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0.55
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0.55
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PAC单价(元/吨)
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1200
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1200
|
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吨水电费(元/t)
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0.145
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0.132
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PAC吨水药费(元/吨)
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0.036
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0.024
|
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每年电费(万元/年)
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793.0
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721.8
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PAC年药费(万元/年)
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197.1
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131.4
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分析运行电费药费表，小间距沉淀池方案吨水运行费为0.156元，高密度沉淀池方案吨水运午费为0.181元，多0.025元/吨。
高密度沉淀池方案采用全自动化技术，因此电气设备较小间距的多，所以运行电费略高。但是因为采用全自运化技术，可以大减少水厂管理费用，同时可以大大提高管理效率，降低劳动强度，提高劳动生产率。水厂的管理人员比小间距斜板沉淀池方案少10人，降至65人。
3.2.2 污泥处理系统运行费用比较
由于高密度沉淀池的排放污泥含水率低，按92%计，PAM的投加率按0.6%的干污泥重量投加，每天投加量为88.2kg/d，运行成本每天2646元(PAM按30000元/吨计)。小间距斜析沉淀池的排放污泥含水率较高，按99.5%计，PAM的投加率按0.8%的干污泥重量投加，每天投加量为117.6 kg/d，运行成本每天3528元。
4、方案的确定
单纯从运行费用上看，方案一的年运行费用较方案二多136.7万元。但是结合污泥排放耗水量，方案一每天至少比方案二节约1000吨水，若按源水经预处理、一级加压后送至净水的运行成本为1.1元/m3计，年节约40.15万元。污泥处理运行费用年节约32.19万元。共计72.34万元。因此，方案一的年运行费用比方案二仅多64.36万元。
从技术性能上看出两种方案都有自己的优缺点。联系现在环境 问题 日益加剧，国家要求新建净水厂须对污泥进行处理。高密度沉淀池因为具有污泥回流系统，可以保证污泥浓度高，小间距斜板沉淀池排泥量大，是高密度沉淀池的10倍以上，这样不但使污泥处理量增大10倍以上、增加污泥浓缩设施，而且使自用水量增大10倍以上，增大了自用水处理设施，排泥所损失的水约为10倍。尤其是本工程所在地为水资源匮乏地区，作为长距离引调水工程，节约水资源具有巨大的潜在的 社会 效益和环境效益。同时经过对乌鲁木齐的高密度沉淀池处理工艺调研后，发现在低温低浊的水质处理上更优于其他处理工艺。因此，采用方案一高密度沉淀池工艺作为选定方案。
5、结束语
目前 自然 环境日益恶化，沙漠化在 中国 迅速扩大，短时间内国家很难控制和大范围治理沙漠化，从而导致局部地工水资源短缺将趋于加剧，含沙量成倍增加。因此作为一种高效的自用水量低、排放污泥耗水损失少、污泥处理容易的高密度沉淀池处理工艺应该在水资源匮乏地区积极推扩使用。让新技术为社会发挥更大的作用和贡献，造福于社会。
参考 文献 ：
[1] 朱亮，张文妍编.水处理工程运行与管理.北京：化学 工业 出版社，2004.
[2] 许保玖著.给水处理 理论 .北京：中国建筑工业出版社，2000.
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