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化水预处理工艺选型报告前言：水的预处理是指在进行离子交换、反渗透等处理前需要进行的处理工艺。由于原水中通常含有泥沙、黏土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及细菌、真菌、藻类、病毒等微生物，如果不进行处理，把上述杂质除去，将使后续进一步处理无法进行。后续处理工艺的不同也影响到与处理工艺的选择。1.工艺分类及技术比较通常预处理包括混合、絮凝、澄清等工艺。1.1混合：是指在原水中投加混凝剂并产生化学反应，形成带正电胶体与水中带负电胶体微粒产生电性中和，而使胶体失去稳定性的过程。1.1.1主要混合工艺比较如下表：混合方式优点缺点适用范围水泵混合1、设备简单2、不消耗额外动力1、机组多时，投药设备多，管理困难2、精确控制加药困难提升泵房距离混凝构筑物120m范围内管式混合器混合1、设计范围内混合效果好2、设备简单3、不需土建构筑物4、不消耗额外动力1、运行水量变化影响效果2、水头损失较大水量变化不大的水厂水跃混合1、不消耗额外动力2、受水量变化影响较小1、药剂扩散不易完全均匀2、需建设土建混合池3、容易夹带气泡重力流水头有富裕机械混合1、混合效果好2、水头损失小3、不受水量变化影响1、需消耗额外动能2、需建设土建混合池各类水厂列管式静态混合器1、混合快速，水头损失小、混合效果好2、安装、维护简单，节省投药量20%～30%，运行费用低。各类水厂1.2絮凝：是指脱稳后的胶体微粒聚合成大颗粒絮凝物的过程。1.2.1主要絮凝工艺比较如下表：工艺名称优点缺点适用范围往复式隔板絮凝池1、絮凝效果好2、构造简单，施工方便1、水头损失较大、絮凝时间长2、出水流量不易分配均匀3、转折处絮体易破碎1、水量大于3万吨/天2、水量变化小回转式隔板絮凝池1、絮凝效果好2、水头损失小3、构造简单，施工方便1、出水流量不易分配均匀1、水量大于3万吨/天2、水量变化小3、旧厂改造折板絮凝池1、絮凝效果好2、絮凝时间短1、构造复杂2、水量变化影响絮凝效果水量变化小网格絮凝池1、絮凝效果好2、絮凝时间短3、构造简单1、水量变化影响絮凝效果1、水量变化小2、单池处理量1.0~2.5万吨/天机械絮凝池1、絮凝效果好2、水头损失小3、适应水量、水质变化1、需机械设备适用水量变动较大的厂翼片隔板絮凝池1、反应时间短，仅需8~12分钟2、施工简单，安装方便，管理维护简单3、对原水水量和水质变化的适应性较强，絮凝效果稳定各类水厂1.3沉淀：指在重力作用下，比重比水大的杂质下沉，达到净水目的。沉淀主要工艺设备有沉淀池和澄清池。1.3.1沉淀池由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。沉淀池的分类及各种型式的优缺点见下表：型式优点缺点平流式沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工容易，造价较低池子配水不易均匀，采用多斗排泥时，每个泥斗需要单独设计排泥管各自排泥，操作量大，而采用链带式刮泥排泥时，连带的支撑件和驱动件都浸没在水中，易锈蚀竖流式排泥方便，管理简单，占地面积小池子深度大，施工困难，对冲击负荷和温度变化的适应能力较差，造价较高，池径不宜过大，否则布水不匀辐流式多用机械排泥，运行较好，管理较简单，排泥设备已经趋于定型机械排泥设备复杂，对施工质量要求高斜管斜板式水力负荷高，为其他沉淀池的一倍以上，占地少，节省土建投资斜板和斜管容易堵塞接触絮凝斜板沉淀池表明光滑利于排泥，上升流速大，表面负荷高，沉淀效果好1.3.2澄清池是一种将絮凝反应过程与澄清分离过程综合于一体的构筑物。在澄清池中，沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的稳定活性泥渣层，该层悬浮物浓度约在3～10g/L。原水在澄清池中由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当原水通过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水获得澄清。清水在澄清池上部被收集。常用的澄清池根据池中泥渣运动的情况可分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两大类：泥渣悬浮型和泥渣循环型。泥渣悬浮型主要包括悬浮澄清池和脉冲澄清池；泥渣循环型主要包括机械搅拌澄清池和水力循环澄清池。各种澄清池的优缺点及适用条件类型优点缺点适用条件机械搅拌澄清池(1)单位面积产水量大,处理效率高(2)处理效果较稳定,适应性较强(1)需机械搅拌设备(2)维修较麻烦(1)进水悬浮物含量＜5.0g/L,短时间允许5～10g/L(2)适用于大、中型水厂水力循环澄清池(1)无机械搅拌设备(2)构筑物较简单(1)投药量较大(2)消耗大的水头(3)对水质、水温变化适应性差(1)进水悬浮物含量＜2g/L,短时间允许5g/L(2)适用于中、小型水厂脉冲澄清池(1)混合充分,布水均匀(1)需要一套真空设备适用于大、中、小型水厂(2)池深较浅,便于平流式沉沉池改造(2)虹吸式水头损失较大,脉冲周期较难控制(3)对水质、水量变化适应性较差(4)操作管理要求较高悬浮澄清池(无穿孔底板)(1)构造较简单(2)能处理高浊度水(双层式加悬浮层底部开孔)(1)需设气水分离器(2)对水量、水温较敏感,处理效果不够稳定(3)双层式池深较大(1)进水悬浮物含量＜3.0g/L,,宜用单池;进水悬浮物含量3～10g/L,宜用双池(2)流量变化一般每小时≯10%,水温变化≯1℃2.工程原水水质及水量介绍本期工程原水取自鸡鸦水道，水质参数见下表：序号取样日期检测项目及结果符号1993年07月13日2007年11月6日1悬浮性固体mg/LQG164.410.402溶解性固体mg/LRG126.4195.203钠离子mg/LNa+213.364钙离子mg/LCa2+28.0645.375镁离子mg/LMg2+2.435.876钾离子mg/LK+0.503.077三价铁mg/LFe3+2.170.228铝离子mg/LAl3+/0.17序号取样日期检测项目及结果符号1993年07月13日2007年11月6日9氯离子mg/LCl-127.8210硫酸根mg/LSO42-9.8027.4511碳酸氢根mg/LHCO3-88.48114.4312碳酸根mg/LCO32-0013磷酸根mg/LNO3-/0.1714全硅mg/LSiO265.6515活性硅mg/LSiO263.1916化学耗氧量mg/LCOD2.281.3017全碱度mmol/LQJD1.451.8818酚酞碱度mmol/LFJD0019全硬度mmol/LYD1.451.8820pH7.307.4821游离CO2mg/L3.034.25按设计院工程水量平衡初步计算数据可知本工程净水站最大处理能力大约为1800m3/h。3.方案比较根据多年来的实践总结，目前较多地倾向于平流沉淀池、机械搅拌澄清池和斜管沉淀池等几种池型。水力循环澄清、脉冲澄清池、悬浮澄清池及同向流斜板沉淀池已很少被采用。近年来大型电厂主要采用机械搅拌澄清池或斜管沉淀池。因此，综合以上工艺技术比较，结合本工程原水水质和处理水量，推荐以下二种工艺流程进行比较。A、原水→管式静态混合器→机械搅拌高密度澄清池→滤池B、原水→列管式静态混合器→翼片隔板絮凝池→接触絮凝斜管沉淀池→过滤器3.1工艺方案比较项目方案A方案B混合混合快速，安装、维护工作量小，造价低，混合快速。混合效果一般，不适合流量变化。混合快速，水头损失小、混合效果好，安装、维护简单，节省投药量30%，运行费用低。絮凝水头损失小，絮凝效果稳定，维护管理困难，絮凝效果为初级絮凝，在沉淀池内形成接触絮凝，沉淀池内矾花松散不易沉淀；反应效果好，反应时间短8~12分钟，施工简单，安装方便，对原水水量和水质变化的适应性较强，可适应难处理期及微污染水质，絮凝效果稳定。适用各种水量；沉淀、澄清工艺较成熟，初次运行，及停池后重新运行较困难，安装管理困难,抗冲击负荷能力弱，出水波动大。沉淀效率高，使上升流速达到2.5mm/s以上，抗冲击负荷能力强，出水稳定，排泥效果好。出水水质小于8mg/l小于3mg/l占地面积大小投资高同机械搅拌澄清池比节约20％以上投药量高同其它工艺比节省30％运行费有电耗、药剂投加量大无需电耗、药剂节省，运行成本低运行管理机械设备维护困难、检修需停水放空、清水池池容大基本无设备维护。施工深度大、圆形池施工困难深度小、矩形池施工简单4.结论由于方案B采用的技术和设备是在微水动力学理论基础上，总结传统给水技术及设备不足，研制开发的给水处理技术。使其处理工艺具有以下优点：4.1处理效率高、占地面积小、经济效益显著由于混合充分，反应时间短，仅为10分钟。沉淀池上升流速大，水质好，缩短了水在处理构筑物中的停留时间，处理效率提高，较其它处理工艺节省占地50%,同时节省基建投资10%以上。4.2处理水质好，社会效益好，水质效益可观这项工艺可使沉淀后水浊度稳定在3mg/l以下，其它处理工艺只能达到10mg/l以下，且不稳定。水质好可节省滤池反冲洗水量40％，延长滤料使用寿命，水质效益可观。4.3抗冲击能力强，适用水质广泛此项技术抗冲击能力强，当流量、原水浊度、药量有些变化时，出水浊度稳定，其原因是，沉淀池加强了接触絮凝作用，使得沉淀池按3.5mm/s的上升流速设计时尚有很大潜力。且此项工艺设备对处理低温低浊水、低温高浊水、及微污染水来说都是非常有效的。4.4制水成本低由于采用高效的混合及反应设备，可节省投药量30%以上，同时无机械设备，管理人员少，节省电费及运行费管理费，因此制水成本低。4.5运行启动方便，操作简单该工艺设备运行初期不需复杂的启动调试，工艺设备安装完毕后，投药正常，2小时既可得到理想的出水水质。整个工艺无需机械设备。采用泥斗电动蝶阀排泥，使操作更简单。4.6施工简便，设备使用年限长采用矩形池体更便于施工，由于主要设备采用不锈钢及乙丙共聚材料，使得设备使用年限十年以上。总之，方案B具有处理效率高、水质好、投资省、制水成本低等特点。因此，本工程推荐采用方案B——湍流凝聚接触絮凝沉淀处理技术。