混凝沉淀技术方案

设计说明长春市政设计有限责任公司2006年6月目录1.概述..................................................11.1编制依据和范围....................................11.2工程概况..........................................12.方案论证..............................................33.工艺流程..............................................54.工艺设计..............................................64.1工艺系统单元设计..................................64.2主要设备一览表....................................95.附属专业设计..........................................95.1建筑与结构设计....................................95.2电气及控制.......................................106.技术优点.............................................127.投资估算.............................................141.概述1.1编制依据和范围1.1.1编制依据（1）现行的有关规范、标准；（2）预处理工艺选择上尽量适合当地情况，采用管理简单，运转可靠，降低成本，节约运行费用的处理工艺；1.1.2编制范围编制范围为海水预处理系统工程中涉及的工艺和电控等方面的内容。主要包括海水预处理系统的混合絮凝沉淀、加药部分的工艺建构筑物、设备、电控、必要的辅助设施等的设计，不含污泥处理设施。1.2工程概况1.2.1工程简介本工程为天津大港10万吨/日海水淡化厂预处理工程，预处理系统产水量为12000m3/h。该厂位于天津市大港区，由新加坡凯发集团投资建设，其运营权为30年，一期建设规模为日产淡水10万吨，主要用于大港工业园区用水。1.2.2气候条件序号名称单位数值1年平均气温℃11.72年极端最高气温℃39.63年极端最低气温℃-20.741月平均气温℃-6.657月平均气温℃25.76年平均降水量mm591.97年平均雾日数天17.18年平均大风日数天37.29年平均风速（SW）m/s2.9810最大风速（NNW）m/s2111年平均气压毫巴1016.812年平均蒸发量mm1805.913地表面最大冻结深度m0.614年平均地面温度℃14.115年平均最高地面温度℃29.716年平均最低地面温度℃4.217年极端最高地面温度℃66.118年极端最低地面温度℃-26.319年平均地面下5cm－20cm℃12.920地震设防烈度度721全年平均相对湿度％67227月平均相对湿度％8023最大积雪深度cm2624最大冻土深度cm61.51.2.3水量及水质原水水源：大港电厂的循环冷却排放渠的水，预处理产水量为12000m3/h。1.2.3.1原水水质指标原水水质指标海水水质单位数值悬浮固体mg/L≤100浊度NTU≤100pHmg/L7.5-9.0海水温度℃4-38总溶解固形物mg/L31000-38000油脂mg/L≤1铁（Fe）mg/L≤0.1锰（Mn）mg/L≤0.03铜（Cu）mg/L≤0.05硼（B）mg/L≤5.0铝（AL）mg/L≤0.05硝酸盐（NO3-）mg/L≤5.0磷酸盐（以P计）mg/L≤0.03氯化物(CL－)mg/L≤22000二氧化硅（SiO2）mg/L≤2.0硫酸盐（SO42-）mg/L≤3000总碱度mmol/L≤4总硬度mmol/L≤701.2.3.2出水水质标准水质标准指标预处理产水水质单位数值浊度（90％的时间）NTU≤3浊度（100％的时间）NTU≤5总铁（Fe）(采用铁盐絮凝剂)mg/L≤0.05总铝（AL）(采用铝盐絮凝剂)mg/L≤0.052.方案论证通过对上述原水水质与出水水质的分析，原水水质中的浊度为本方案的主要去除指标。基于以上分析，本方案的主要处理工艺采用以“接触絮凝沉淀水处理技术”为理论基础的混合絮凝沉淀工艺，下面对此处理技术进行简单论述。“接触絮凝沉淀水处理技术”是传统絮凝沉淀技术的发展与创新，根据微水动力学原理、胶体物理化学理论，融合流体边界层及边界层分离、澄清池接触絮凝理论，提出的混凝沉淀机理。本技术（混合、絮凝、沉淀）已经经过多年科学实践及相关的实际工程论证，是行之有效的成熟的工艺技术。由本技术研制开发了直列式混合器、星形翼片絮凝设备、V形斜板沉淀设备等国内领先的新型设备。直列式混合器在设计中引入了流体微水动力学原理来控制混合微观过程和宏观过程，在相同的水头损失下，大大提高了直列式混合器混合效果。研究结果表明：直列式混合器比一般混合器的混合效率和混合效果高一倍以上，且混合快速，水头损失小、混合效果好，安装、维护简单。它的主要原理是使水流通过列管时，在边界层的作用下，产生系列涡旋，并在其后的空间衰减，产生高频涡流，从而使混凝剂复杂的水解产物与原水中的胶体颗粒得到充分混合。直列式混合器采用玻璃钢材质，具有耐海水腐蚀性能强、外型美观，安装方便、混合快速高效、低能耗等特点。星形翼片絮凝设备主要原理是利用边界层脱离理论和颗粒碰撞的惯性效应，在絮凝池中沿水流方向设置隔板，垂直水流方向设置翼片，水流流经翼片和隔板时将产生高频谱涡旋，增加颗粒碰撞次数，提高有效碰撞率。星形翼片絮凝设备为药剂与水中的颗粒充分接触提供良好的微水动力学条件，在絮凝池末端可产生密实的易沉淀的矾花颗粒。设计中按照不同的原水水质和用水规模，按照絮凝要求进行水力分级和流态控制，控制水中微涡旋（耗能涡旋）在水中的产生、分布密度及发生的频率，可得到理想的絮凝效果。由于强化了絮凝过程，在水质难处理期，仍可达到理想的絮凝效果。对微污染水质，只要污染不是很严重，应用絮凝沉淀工艺完全能够达到处理要求。星形翼片絮凝设备采用改性PVC材质，具有耐海水腐蚀性能强、外形美观、安装方便、絮凝效果好、低能耗、絮凝时间短等特点。V形斜板沉淀设备主要原理是综合利用沉淀机理和接触絮凝机理完成沉淀池中颗粒的分离过程。本设备在充分利用沉淀机理的基础上，在设备内设置涡旋强度控制区域，减弱沉淀池中沉淀设备下部一定位置水流中的大涡旋强度，减少沉淀区水流的脉动。当水流在进入设备后，这种结构的特殊性能进一步控制接触絮凝的过程，在不断改变流速流态的过程中，提高矾花颗粒在设备内接触碰撞的几率，彼此吸附连接，只有尺度和密度足以克服水流顶托力等相关因素的矾花颗粒才能沉落，在不断下沉的过程中不断吸附微小粒径的矾花颗粒，直至脱离沉淀设备。当矾花的重力同水流顶托力及相关作用力维持动态平衡时，更增强了接触絮凝沉淀作用，在设备内一定位置形成密实的、抗冲击能力强、可自动更新且更新周期短的动态悬浮泥渣层，这样使悬浮泥渣层时刻保持很强的过滤、吸附、纳污能力，沉淀效果更好。本沉淀设备材质采用乙丙共聚，具有外形美观、表面光滑利于排泥、上升流速大、表面负荷高、沉淀效果好、安装方便、耐海水腐蚀等特点。3.工艺流程针对上述技术分析确定如下工艺流程：排放渠水直列式混合器加混凝剂出水星形翼片絮凝池V形斜板沉淀池加助凝剂污泥处理系统排放渠的水经直列式混合器混合均匀后进入絮凝沉淀池，混凝剂投加在直列式混合器前端加药管处，沉淀池出水进入后续处理系统。助凝剂投加在絮凝池第一格内。排泥至污泥处理系统。本工艺流程具有以下特点：（1）流程简单，处理效果好，可保证沉后出水浊度≤3NTU；（2）占地面积小，工程投资小，运行费用低；（3）抗冲击负荷能力强，处理效率高；（4）自动化水平高，对操作人员水平要求不高，操作简单。4.工艺设计4.1工艺系统单元设计4.1.1混合絮凝沉淀池该工程总处理水量为12000m3/h，共分为6组。单组处理水量为2000m3/h，平面尺寸为21.06×22.50m。混合絮凝沉淀池由直列式混合器、星形翼片絮凝池及V形斜板沉淀池等部分组成。以下对单组进行论述：（1）混合混合采用DN800的直列式混合器1台，整体由玻璃钢制作，安装在混合絮凝沉淀池进水管上，采用法兰连接，水头损失不大于0.5m，混合时间3s，混凝剂投加在直列式混合器前端加药管处。（2）絮凝/过渡段絮凝池采用竖向流翻腾式絮凝池,池中设星形翼片絮凝设备，本设备整体由改性PVC制成。絮凝池设计流速分为3级：一级流速0.12m/s、二级流速0.09m/s、三级流速0.06m/s，共分29格，絮凝时间12分钟,絮凝池尺寸5.56m×22.50m×6.20m。过渡段：在絮凝池后设置过渡段，平面尺寸为2.50×22.50m，为了使水流在斜板区配水均匀，采用配水花墙配水，配水花墙开孔采用φ150的圆孔，过孔流速为0.06m/s，水力损失小，利于均匀布水。（3）沉淀沉淀池采用异向流V形斜板沉淀池，池中设置V形斜板沉淀设备。本设备系乙丙共聚材质，设备安装倾角为60度，上升流速2.0mm/s，沉淀池尺寸为13.00m×22.50m×6.20m，采用12根玻璃钢穿孔集水槽集水，以保证出水均匀,再汇集到总出水渠中。排泥：絮凝池、过渡段及沉淀池排泥均采用重力斗式排泥,采用DN200排泥管，每根排泥管设手动衬胶蝶阀、气动衬胶蝶阀各一个，快开排泥。4.1.2加药系统加药系统包括混凝剂投加、助凝剂投加两部分，加药间与药库合建，平面尺寸为18.0×12.0m，含值班控制室。混凝剂储液池布置在室外。A、混凝剂混凝剂采用液体铁盐或铝盐，设计投加量60～120mg/L，浓度为10％。混凝剂储液池：储液池按10天加药量设计，共建两座，单座有效容积为115m3，单池尺寸为6.0m×6.0m×3.5m。混凝剂液下泵：储液池内设置液下泵将混凝剂提升至混凝剂溶液池，设计30min将溶液池注满，液下泵共设两台，每座储液池各设置一台，单台泵主要性能参数为：Q=25m3/h，H=10m。混凝剂溶液池：溶液池按1天加药量设计，共建两座，交替使用，单座有效容积为11.5m3，单池尺寸为2.3m×2.3m×2.5m。溶液池采用机械搅拌机进行搅拌。混凝剂计量泵：采用7台隔膜计量泵（6用1备）投加混凝剂，计量泵主要性能参数：Q=170L/h，P=0.3MPa。投加点：混凝剂投加在直列式混合器前端加药管处。B、助凝剂助凝剂采用液体高分子聚合物，设计最大投加量100mg/L，储液浓度为3%。助凝剂储液池：储液池按10天加药量设计，共建一座，有效容积为20m3，单池尺寸为2.6m×2.6m×3.3m。助凝剂螺杆泵：设置螺杆泵将助凝剂提升至助凝剂溶液池，设计30min将溶液池注满，螺杆泵共设1台，单台泵主要性能参数为：Q=5m3/h，H=10m。助凝剂溶液池：溶液池按1天加药量设计，配置溶液浓度为2‰，共建两座，交替使用，单座有效容积为15.1m3，单池尺寸为2.6m×2.6m×2.5m。溶液池采用机械搅拌机进行搅拌。助凝剂计量泵：采用7台隔膜计量泵（6用1备）投加助凝剂，计量泵主要参数：Q=240L/h，P=0.4MPa。投加点：助凝剂投加在絮凝池第一格内。4.2主要设备一览表序号名称规格和型号单位数量备注混合絮凝沉淀池1手动衬胶蝶阀DN800台18中国名牌2直列式混合器LYH1-800台6中国名牌3星形翼片絮凝设备LYFS-Ⅱ套6中国名牌4V形斜板沉淀设备LYVXB-Ⅰm21716中国名牌5集水槽LYJS-1根72中国名牌5设备托架项6中国名牌6手动衬胶蝶阀DN200，PN=1.0MPa台108中国名牌7气动衬胶蝶阀DN200，PN=1.0MPa台108中国名牌加药间1混凝剂计量泵Q=170L/h，P=0.3MPa台7进口产品2混凝剂计量泵附件套7中国名牌3混凝剂搅拌机