沈阳市自来水六厂水处理工段的优化管理

沈阳市自来水六厂水处理工段的优化管理杜思勇，吕廷洋，王刚（沈阳市自来水公司六水厂，辽宁沈阳）摘要：沈阳市自来水公司六水厂采用接触氧化膜法，去除辽河地下水中的高铁、高锰，进行系统化管理，自86年建厂以来，系统运行稳定，水质良好。由于城市供水量增大，使石佛一期新井介入，导致水质不稳定，滤池负荷增加，由此进行的高标准水处理工段优化管理。新的理念和新的管理赋予了水厂新的生命，为保城市供水，细化生产流程谱写了新的篇章。关键词：曝气；接触氧化；气囊运动；调频速给水；混凝沈阳市自来水公司六水厂建于20世纪80年代中期，是亚洲第一座高铁高锰地下水处理厂，属典型辽河流域高铁、高锰地下水，采用两曝、两滤接触氧化法去除水中的铁、锰。水处理工段优化运行管理的目的在于：通过提高水厂的技术管理水平，合理使用水厂现有的处理设施，提高供水水质，降低供水成本，使系统在不断变化的运行状况中，经常处于良好的运行状态。1地下水处理优化运行管理的背景我厂自86年建厂以来，一直使用辽河流域的地下水为取水井，总铁含量约为8mg/L，总锰含量为0.4mg/L。但是由于石佛一期新水井的介入，导致水质不稳定，一期水总铁含量约为20mg/L，总锰含量为1.6mg/L。远远超过原有的滤水标准，使滤池处于超负荷的状态，改变了原有稳定的状态。由于不同流程、不同净水工艺、不同处理构筑物型式的处理能力、处理效率及运行费用不同，而且各种构筑物的运行参数又都互相联系、互相制约，因此就存在着整个处理系统在一定的运行条件下，各流程在处理能力上的相互协调、各处理构筑物在处理效率上的相互协调，从而达到整个系统的处理费用最小、能源消耗最低，即系统处于经济运行状态。该厂的净水工艺和废水回收工艺分别为：净水工艺：管井——跌水曝气——除铁滤池——中间泵房——除锰滤池——清水泵房——市区管网；废水回收工艺：反冲洗水——调解池——沉淀池——回收池——跌水曝气2地下水处理优化运行管理的工艺原理净化高铁、高锰地下水其基本原理是曝气充氧后将Fe2+氧化为Fe3+，经反应沉淀后，过滤将其去除，提高地下水的pH能够大大加快Fe2+氧化为Fe3+的速度。地下水经过简单曝气、絮凝、沉淀而直接进入滤池，在滤料表面催化剂的作用下，亚铁迅速被氧化为三价铁，并被滤层截留而去除。由于催化剂的作用，只要处理水的pH值高于6.0，Fe2+就能顺利的被氧化为Fe3+。该厂地下水pH值都是高于6.6的，Fe2+的氧化均能迅速完成，这样就可以简化曝气过程。曝气只需要向水中充氧即可。接触氧化除铁工艺的构筑物较为简单，水力停留时间只需5～15min。同时，铁的去除不受溶解性硅酸盐的影响。出水总铁浓度也随着过滤时间的增加而减少。在处理周期内，水质会越来越好。3地下水处理优化运行管理的工艺不良状况及措施3.1滤池生产中容易出现的几种状况及措施①由于滤料的机械强度不够，导致锰砂破碎，导致周期下降，影响出水量。措施：对入厂的锰砂矿石，进行严格的化验，保证其化学指标的合格。②由于来水量大，且浊度高，导致曝气不充分，二价铁不能充分氧化，以至滤后水不合格。措施：在来水量大的情况下，对跌水曝气进行通风，加速氧的溶解。③由于大量铁泥附着在滤料表面，影响滤水的效果，导致周期下降。措施：定期并及时刮除滤料表面的铁泥，保证滤池正常运行。④中间两座泵房的协调不一致，造成反冲洗的不畅和滤后水水位高。措施：以除铁为服务目标，以来水的量进行调节，对水量画出曲线，依曲线调节水量。3.2普通双阀快滤池的运行管理运行滤池一定要严格按照操作规程进行，严格控制清水，反冲两门的开度，并及时向负责人报告滤池的不正常现象，做好滤池的大修工作。3.2.1普通双阀快滤池的操作与维护①普通双阀快滤池投产前的准备普通双阀快滤池大修后需作好投产前的准备工作。检查所有管道和闸阀是否完好，各管口标高是否符合设计要求，特别是排水槽上缘是否水平。对滤料最好是在放入前进行严格的检查，确保其粒径和级配与设计相符，初次铺设的滤料应比设计厚度增加5～10cm左右。清除滤池内的杂物，保持滤料平整，然后按“操作运行”的“过滤操作”（见附件）要求放水检查，排除滤料内的空气。待放水检查结束后，对滤料进行连续冲洗，直至清洁为止，冲洗方法按“操作运行”（见附件）的冲洗操作进行。3.2.2普通双阀快滤池的操作运行①过滤操作徐徐开启进水阀，当水位升到排水槽上缘时，徐徐开启出水阀，过滤开始。开始开启出水阀门时要注意出水水质，待达到设计指标时方可全部开启。对过滤过程的时间、出水水质、水头损失等主要运行参数应作好原始记录。②普通双阀快滤池的保养和检修滤池是净水设备中最主要的设备之一，其保养和检修制度分为：一级保养、二级保养和大修理。一级保养为日常保养，每天要进行一次，由操作值班人员负责；二级保养为定期检修，一般每半年或每年进行一次，由操作值班人员配合检修人员进行；大修理为设务恢复性修理，包括滤池的翻砂和阀门的解体大修或更换，由厂部安排检修人员进行。滤池的保养和检修内容如下表：3.3气囊运动对滤层及管道的危害与防护3.3.1滤层进气产生的原因、危害及防范措施①滤料层进气产生的原因滤料反冲洗后，滤层中截留物质大部分被冲洗掉，这时，滤层孔隙率最大，水头损失阻抗系数最小。滤池开始过滤生产时，由于水在滤层中水头损失小，滤池内水位迅速下降，最后整个滤料表面裸露，在滤料层中进入空气并出现动水位。待滤水从洗水槽进入滤池直接跌落到滤料表面，携带空气进入滤层过滤（见图1）。滤层内水头损失过大，有的滤层内出现负压现象，溶于水中的气体从水中析出形成气塞。随着工作时间延长，滤层中水头损失不断增大，水位不断上升逐渐浮出水面。这对滤池的正常工作和出水水质会带来很大影响。②滤料层进气带来的危害a.增大水流在滤层中的水力损失，大幅度降低滤工作周期。由于滤料层裸露，在滤料层中的水位以上部分充满了空气，待滤水从洗水槽跌入滤层中时又携带空气进入滤层。过滤生产一段时间后，滤池的液面将淹没滤料并不断上升。在浮力作用下，滤层中空气欲上浮，过滤水在滤层中向下流动，阻碍空气上浮，最后滤层中空气在向下运动水流的作用下形成气泡附着在滤料颗粒下方，对水流产生额外阻力。b.冲刷滤料对水质产生的危害当滤料层裸露时，滤层中出现动水位，实际过滤层厚度下降影响滤过水水质。待滤水从洗水槽跌入裸露的滤层中，待滤水在滤层平面上颁布不均匀，出现若干流量集中区，局部滤速过大，对水质带来影响。洗水槽上跌落的待滤水冲刷滤料，有时把滤层中截面的物质冲刷下来造成二次污染，甚至出现滤后水质指标大于待滤水现象。c.气泡的浮力作用，反冲洗时千万注意滤料流失。过滤工作结束后，关闭滤过水门停止过滤，这时，滤层中有大量空气释放出来，形成气泡浮出水面，但是滤层中仍有相当数量的空气。反冲洗时滤料片悬浮状态，滤料颗粒上附着的气泡使其综合比重大幅度下降，由于气泡的浮力作用，有部分滤料颗粒被反冲洗水流带走，通过洗水槽排到下水道中，造成滤料流失，出现这种现象的水厂需要经常向滤池中补充滤料，造成浪费。③控制空气进入滤层的技术措施a.对于自动控制滤池、采用可控制开启程序的滤过水门，通过滤池工作时间控制滤过水门开启程序，保证滤池最低工作水位。b.滤池安设液位计，根据滤池液位控制滤过水门开启程度。c.V型滤池是通过液位计控制滤过水门开启程度，使滤池在恒水位下工作。对于手动操作滤池，可根据滤池工作时间，手动控制滤过水门的开启程度。3.3.2有压管道中气囊对滤速的影响因管道排气不畅而造成的气囊运动随之而来的压力振荡效应，轻则占据管道通水断面造成通水困难，增大水阻，增加电耗，加剧破坏作用，重者使管道破裂，供水中断。因此充分认识气囊的危害是保证供水畅通的关键之一。①管道中气体的来源及存气条件管道中的进入气体的状况很多，对于滤池来说，主要是频繁的开井和减井，导致滤池水位波动所致，而滤池后的管路因中间泵房的原因，无排气阀，导致滤池与中间泵房的矛盾加剧，影响滤池的滤速。②气囊运动的解决措施解决滤池的气囊不仅需要对滤池的门和操作制度进行控制，更重要的是严格控制开停井的次数和中间泵房的变频的额度，使水位保持于V形槽上沿0.1～0.3m，使空气很难进入滤层，进而从根本上杜绝气囊的危害。3.4调频速给水系统对处理水的良好促进作用由于变频调速给水系统不需要建造传统给水系统的高位水箱、水塔，避免了二次污染并减少了土建投资，而且设计得合理能达到较好的节能效果。在给水系统中，定速泵只有在其高效段运行才能保证系统正常工作且没有能量浪费。在设计中，一般以管网的最不利情况(此时流量最大，所需扬程也最大)作为选择水泵机组的主要依据，但当管网流量减小时，能量的浪费不可避免，而且还可能造成低流量时管道内超压问题。水泵根据系统流量实时变化实现无级调速运行，是较好地解决以上问题，达到节能目的的途径之一。3.5反冲废水的回用及沉淀池运行管理做好废水回收的工作是杜绝废水对跌水曝气的二次污染，是使混凝药剂得以充分的利用的最有效的措施，聚合氯化铝是我厂长期以来一直应用的药剂，效果非常好，适合高浊度水的沉淀工作。4结语水厂的管理就应以准则为基础，既要认识到水厂系统各要素之间的复杂关系，又要对这种联系及其相应的利益，进行管理控制的一种全新的模式，把多种管理方法和手段集合起来，从技术，运作，准则控制这三个最基本的方面入手，管理水厂的方方面面，处理水不仅仅依靠滤池的处理工艺，更要诸多环节共同协调配合。把水厂看作一个整体，我们都是这个整体的一部分，这样协调合作的结果是生产出优质的自来水，来满足城市的供水需求。附件：滤池刮泥操作规程（一）操作前的准备（1）操作人员必须穿戴好绝缘用具。（2）检查总电源，电压是否缺相，照明完好。（3）检查刮泥机器元件是否潮湿连电。（4）检查机械部件松动链条复位抱匝灵活。（二）操作规程（1）一人监护，一人操作。（2）启动刮板按钮慢提起到45度角，停机。（3）启动回车按钮行车至南池边1#机距南侧池边保持5米停车，2#、3#机要保持距南池边1.5m停车，再启动刮板按钮慢行落下刮泥板。（4）启动驱车按钮，刮泥机正常刮泥工作，同时将浓缩池排泥阀打开，须有一人监护操作。（5）每12h刮泥一次（约沉泥18～20cm）（6）在机体行至北侧1#刮泥机距池边保持1m停车，2#、3#刮泥机保持池边距2～3m停车。（7）定期做好机器的润滑，防腐工作。（8）操作完将总电源切断，关闭浓缩池排泥阀，做好运行记录，并建立维修保养档案。大修滤池工作规程（1）签发工作票到所修滤池班组经值班长及以上领导签字允许后，方可进行滤池大修，滤池大修时严禁动出滤门。（2）值班人员关闭所修滤池的清水门和反冲洗门，关闭滤池水门控制电源，并同时挂上“有人工作，禁止合闸”标示牌。（3）打开滤池出料口及人孔盖，把水泵放入人孔中，检查水泵电机接线是否牢固，完好，电机必须安装地线，以防漏电伤人。（4）拉开水泵，当水降孔管后进入滤池进行出料，出料前应检查工具是否牢固。（5）出料时两人之间距离不得小于2m，并且精神集中，彼此互相照应。（6）清料至穿孔管时，穿孔管以下滤料要清理干净，并把穿孔管上所堵死的孔眼清理干净，并把穿孔管上所堵死的眼透开，以免影响滤池效果。（7）滤池清完后，请滤池技术人员检查验收后，方可进行装料。（8）装料前检查滤料是否合格，并且按所装滤料高度标明印记。（9）滤料按先大后小，从下往上，从里往外的顺序逐层进行装填。（10）每装填完一个规格的滤聊，都要进行操平，以免影响下一层滤料的高度。（11）滤料装完后，请滤池技术人员检查验收后进行收尾工作。（12）并闭出料口，撤出水泵，关闭人孔，清除滤池内杂物。（13）撤标示牌，通知滤池值班人员进行冲洗，请滤池技术人员验收后，方可投入运行。滤池掏人孔操作规程（1）签发工作票到所修滤池班组经值班长及以上领导签字允许后，方可进行掏人孔，工作前禁止动初滤门。（2）值班人员要关闭该滤池的清水门，反冲洗门，关闭滤池各水门的控制电源，并同时挂上“有人工作，禁止合闸”的标示牌，并设专人负责看管。（3）打开滤池人孔盖把水泵放入人孔内，检查电机接线是否牢固，完好，电机必须安装接地线以免漏电伤人。（4）打开