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化水预处理工艺选型汇报

序言：水预处理是指在进行离子交换、反渗透等处理前需要进行处理工艺。因为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，假如不进行处理，把上述杂质除去，将使后续深入处理无法进行。后续处理工艺不一样也影响到和处理工艺选择。
1.工艺分类及技术比较
通常预处理包含混合、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，形成带正电胶体和水中带负电胶体微粒产生电性中和，而使胶体失去稳定性过程。
1.1.1关键混合工艺比较以下表：
混合方法
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、正确控制加药困难
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、运行水量改变影响效果
2、水头损失较大
水量改变不大水厂
水跃混合
1、不消耗额外动力
2、受水量改变影响较小
1、药剂扩散不易完全均匀
2、需建设土建混合池
3、轻易夹带气泡
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、不受水量改变影响
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：是指脱稳后胶体微粒聚合成大颗粒絮凝物过程。
1.2.1关键絮凝工艺比较以下表：
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、结构简单，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、水量改变小
回转式隔板絮凝池
1、絮凝效果好
2、水头损失小
3、结构简单，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、水量改变小
3、旧厂改造
折板絮凝池
1、絮凝效果好
2、絮凝时间短
1、结构复杂
2、水量改变影响絮凝效果
水量改变小
网格絮凝池
1、絮凝效果好
2、絮凝时间短
3、结构简单
1、水量改变影响絮凝效果
1、水量改变小
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、水质改变
1、需机械设备
适用水量变动较大厂
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、 对原水水量和水质改变适应性较强，絮凝效果稳定

各类水厂
1.3沉淀：指在重力作用下，比重比水大杂质下沉，达成净水目标。沉淀关键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。沉淀池分类及多种型式优缺点见下表：
型式
优 点
缺 点
平流
式
沉淀效果好，对冲击负荷和温度改变适应能力较强，对冲击负荷和温度改变适应能力较强，施工轻易，造价较低
池子配水不易均匀，采取多斗排泥时，每个泥斗需要单独设计排泥管各自排泥，操作量大，而采取链带式刮泥排泥时，连带支撑件和驱动件全部浸没在水中，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，对冲击负荷和温度改变适应能力较差，造价较高，池径不宜过大，不然布水不匀
辐流
式
多用机械排泥，运行很好，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，为其它沉淀池一倍以上，占地少，节省土建投资
斜板和斜管轻易堵塞
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澄清池是一个将絮凝反应过程和澄清分离过程综合于一体构筑物。在澄清池中，沉泥被提升起来并使之处于均匀分布悬浮状态，在池中形成高浓度稳定活性泥渣层，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，泥渣层因为重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当原水经过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水取得澄清。清水在澄清池上部被搜集。常见澄清池依据池中泥渣运动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。泥渣悬浮型关键包含悬浮澄清池和脉冲澄清池；泥渣循环型关键包含机械搅拌澄清池和水力循环澄清池。
多种澄清池优缺点及适用条件
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,短时间许可5～10g/L
(2)适适用于大、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) 消耗大水头
(3) 对水质、水温改变适应性差
(1) 进水悬浮物含量＜2g/L,短时间许可5g/L
(2) 适适用于中、小型水厂
脉冲澄清池
(1) 混合充足,布水均匀
(2) 池深较浅,便于平流式沉沉池改造
(1) 需要一套真空设备
(2) 虹吸式水头损失较大,脉冲周期较难控制
(3) 对水质、水量改变适应性较差(4) 操作管理要求较高
适适用于大、中、小型水厂
悬浮澄清池(无穿孔底板)
(1) 结构较简单
(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)流量改变通常每小时≯10%,水温改变≯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
11月6日
1
悬浮性固体 mg/L
QG
164.4
10.40
2
溶解性固体 mg/L
RG
126.4
195.20
3
钠离子 mg/L
Na+
2
13.36
4
钙离子 mg/L
Ca2+
28.06
45.37
5
镁离子 mg/L
Mg2+
2.43
5.87
6
钾离子 mg/L
K+
0.50
3.07
7
三价铁 mg/L
Fe3+
2.17
0.22
8
铝离子 mg/L
Al3+
/
0.17
9
氯离子 mg/L
Cl-
1
27.82
10
硫酸根 mg/L
SO42-
9.80
27.45
11
碳酸氢根 mg/L
HCO3-
88.48
114.43
12
碳酸根 mg/L
CO32-
0
0
13
磷酸根 mg/L
NO3-
/
0.17
14
全硅 mg/L
SiO2
6
5.65
15
活性硅 mg/L
SiO2
6
3.19
16
化学耗氧量 mg/L
COD
2.28
1.30
17
全碱度 mmol/L
QJD
1.45
1.88
18
酚酞碱度 mmol/L
FJD
0
0
19
全硬度 mmol/L
YD
1.45
1.88
20
pH

7.30
7.48
21
游离CO2 mg/L

3.03
4.25
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
依据多年来实践总结，现在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多个池型。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极少被采取。多年来大型电厂关键采取机械搅拌澄清池或斜管沉淀池。所以，综合以上工艺技术比较，结合本工程原水水质和处理水量，推荐以下二种工艺步骤进行比较。
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。混合效果通常，不适合流量改变。
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，对原水水量和水质改变适应性较强，可适应难处理期及微污染水质，絮凝效果稳定。适用多种水量；
沉淀、
澄清
工艺较成熟，首次运行，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，使上升流速达成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3 mg/l
占地
面积
大
小
投资
高
同机械搅拌澄清池比节省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
基础无设备维护。
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
因为方案B采取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，研制开发给水处理技术。使其处理工艺含有以下优点：
4.1处理效率高、占地面积小、经济效益显著
因为混合充足，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停留时间，处理效率提升，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成10 mg/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、药量有些改变时，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上升流速设计时还有很大潜力。且此项工艺设备对处理低温低浊水、低温高浊水、及微污染水来说全部是很有效。
4.4制水成本低
因为采取高效混合及反应设备，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，所以制水成本低。
4.5运行开启方便，操作简单
该工艺设备运行早期不需复杂开启调试，工艺设备安装完成后，投药正常，2小时既可得到理想出水水质。整个工艺无需机械设备。采取泥斗电动蝶阀排泥，使操作更简单。
4.6施工简便，设备使用年限长
采取矩形池体更便于施工，因为关键设备采取不锈钢及乙丙共聚材料，使得设备使用年限十年以上。
总而言之，方案B含有处理效率高、水质好、投资省、制水成本低等特点。所以，本工程推荐采取方案B——湍流凝聚接触絮凝沉淀处理技术。