虹吸滤池反冲洗水回收再利用
虹吸滤池反冲洗水回收再利用
孟营水厂
摘要:滤池反冲洗水的回收利用在保证水质的情况下,不仅可以回收水量,而且可改善其混凝性能,提高反应沉淀效果,对水的净化处理起着积极的作用,减少制水消耗,减小废水排放,具有较好的经济效益和环境效益。
关键词:虹吸滤池 反冲洗 配电系统 需求分析 方案分析 经济效益
1. 前言
我国自来水厂在常规的水处理运行中,制水消耗一般占总产水量的3%~10%。滤池反冲洗水的回收利用在保证水质的情况下,可改善其混凝性能,所形成的絮体颗粒大,沉降速度快,沉降效果好,对水的混凝沉淀起着有利作用,分述如下:
a. 由絮凝动力学可知,絮凝速度主要取决于水中颗粒的碰撞频率。由于反冲洗水的加入,处理水中颗粒的个数大大增加,使颗粒间的碰撞次数也大大增加,这样为水中颗粒的碰撞创造了有利条件。冬季地表水温度较低,因为虹吸滤池为井水处理工艺,所得反冲洗水基本处在恒温。它的加入在一定程度上提升原水温度,会改善低温低浊水质的处理效果。
b.反冲洗“废”水中含有大量的较粗颗粒,当与原水混合一起处理时,这些颗粒较易形成絮体结绒的核心。同时,由于细颗粒粘附在粗颗粒上的速度较快,是细颗粒相互混凝结絮速度的数倍,这就加快了混凝反应的速度。
c.当加入混凝剂后,水解所形成的金属氢氧化物很容易被反冲洗废水中粗颗粒吸附,形成较大的“矾花”颗粒,这样它们更易在水中发生与原水中胶体颗粒的有效碰撞,形成更大的“矾花”,从而使沉速加快。
2. 需求分析
中源水务有限责任公司孟营水厂,现同时拥有地表水处理工艺双阀滤池和地下水处理工艺虹吸滤池(地表水处理能力12万m3/日、地下水5万m3/日)。我厂原制水工艺设计只有双阀滤池反冲洗水被回收利用,而虹吸滤池设计投产于80年代初,反冲洗水直接外排。
地下水处理系统设计能力为5万吨/日,水处理构筑物主要是虹吸滤池,虹吸滤池的单池反冲洗水量约为140 m³左右(单池140 m³,共12个池),正常运行时每天各池冲洗1次,每天洗池水约1680 m³直接外排,全年约60余万m3。虹吸滤池每次洗池水量为140 m³左右,与原水进水量相比比例很小。通过对孟营水厂地下水主要水质指标的分析,此反冲洗水回收利用,在水质上不会对地表水的水处理工艺造成影响,并对地表水处理系统的混凝沉淀起到一定的促进作用,特别是对冬季水处理混凝效果比较有益。
虹吸滤池反冲洗水直接外排,造成了一定的资源的浪费,同时随着水资源的日益减少和城市文明建设力度的加大,也要求我们减少反冲洗水的排放。为了节能降耗,进一步降低生产成本、节约水资源、美化环境,需要我们对虹吸滤池反冲洗水进行回收利用。
3. 改造前现况
孟营水厂的水处理工艺分为地表水处理系统与地下水处理系统,地表水处理系统设计能力为12万吨/日,水处理构筑物主要有隔板回转式反应池、斜管沉淀池、双阀滤池等。双阀滤池反冲洗水已被回收利用,回收至厂区回流池中,通过回流泵将反冲洗水输送至反应池再次利用。孟营水厂回流池容积为420 m³,双阀滤池反冲洗水量约为380 m³左右,回收池容积正好可满足双阀滤池反冲洗水量。
工艺流程图:
4. 回收利用方案分析
从经济角度来考虑,应以投资少、简单易行为宜。
4.1 方案1
在虹吸滤池西边至厂西围墙建一个回流沉淀池,与现在的回流池连通,利用现有工艺进行回收利用。
分析:此方案建设周期长,投资较多;虹吸滤池至西围墙处地下有进水、外排、排泥、雨水管道等数条管道,不易施工;沉淀后的淤泥要定期处理,较为繁琐。
4.2 方案2
在孟营水厂北侧处建一套排泥处理系统,把沉淀池排泥水与虹吸滤池反冲洗水统一回收利用。要根据实际情况进行勘察设计,需修建调节池、污泥浓缩池、污泥平衡池等构筑物,对排泥水和反冲洗水进行浓缩、脱水处理。建成后可对污泥进行综合利用。
分析:此方案投资巨大、占地面积大、建设周期更长,虽环境效益与社会效益很大,但从经济角度考虑,中短期内不会为公司带来收益。
4.3 方案3
利用现有虹吸滤池反冲洗排水和老系统溢流明渠,做为回收反冲洗水回收池。此渠现和回流池已连通,原设计作为回流池溢水用,只需稍加改动,再利用现有回流池和回流泵房进行洗池水回收利用。
如图-1所示:排水明渠渠宽1.05米,深1.2米,长160米,容积200 m³。能满足一个虹吸滤池洗池水的存放,如果把虹吸滤池和双阀滤池的洗池时间错开,再把现有的回流泵更换为较大的水泵,就能满足要求,根据虹吸滤池的反冲洗情况来看,即使是洗池频度最大时,平均一个小时的水头损失也只有1.6cm,所以双阀滤池与虹吸滤池在洗池时间上错开应是绰绰有余。
图-1
分析:此方案施工难度小,建设周期短,投资少,对现有生产工艺影响小。在特殊情况下,如反冲洗水不能被利用,可以利用现有工艺选择直接外排或回收利用。
需解决的问题:
一、排水渠部分渠壁水泥面已脱落,需重新粉水泥面。
二、排水渠是露天的,需在上面加盖预制板。
三、排水渠中有化验楼的下水管、雨水管及回流池往厂区外的外排管道,需重新处理。
四、排水渠通往外排暗渠处需安装一启闭机。
五、更换回流泵;现有回流泵型号:200T-13,流量:270 m3/H,扬程:12.7m,此泵为清水离心泵,由于洗池水泥砂含量较大,磨损严重,效率低,需经常维修,建议更换为流量大一些的立式污水泵,但流量不可过大,应在满足两个滤池冲洗水回收的情况下,尽量不要频繁的开关泵,特别是电费低的后半夜,应以能连续运行为宜。
六、配电系统老化,需要对电气部分更新进行改造
七、洗池密度加大,应加强回流池水位监控,保证安全生产。
这些问题相对于前2个方案,处理难度较小。三种方案相比较,方案3投资小,见
效快,最易实现。
5. 虹吸滤池反冲洗水回收改造
经过论证,最后决定利用现有虹吸滤池反冲洗排水明渠,回收反冲洗水对现有回流池进行扩容。排水明渠,容积200m3(详见4.4)。通过试验能满足一个虹吸滤池反冲洗水的存放,此渠现和回流池已连通,再利用现有回流池和回流泵房进行反冲洗水回收利用。此方案施工难度较小、费用低、周期短、见效快。
2007年年底井水回收项目启动,经过排水明渠修缮、加盖板、启闭闸板安装及下水管道改造,对液位计加装高液位、低液位声音报警装置,以加强回流池的液位监控。更换2台历史排污泵(wl2368-609-250),并改造相应配电系统。2008年5月完成,6月份进行了试运行,配电系统运行正常。经过检测,反冲洗水回收在保证水质的前提下,能够满足生产需要,实现了虹吸滤池的反冲洗水回收利用,达到预期设计目的。
6. 收到效果
经过改造,实现虹吸滤池井水反冲洗水回收再利用,收到效果如下:
6.1 节约电费
计算公式:(1)E=J×( W1-W2 )
公式说明:E—节电费用
J平均电价
W1节约洗池水折算成井水消耗电量
W2回流泵进行井水回收消耗电量
(2)W1=L×N×P×D
公式说明:L—单池洗池用水量
N—需冲洗滤池总数
P—去年井水平均千吨水耗电量
D一年运行时间
虹吸滤池2组共12个滤池,每天洗池12个,单个滤池洗池水量0.14km³,去年井
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