摘要:本文介绍一种图形混合池,在池的中部设有配水井,它充分利用了混合池容积,而且增加了扰流设施,混合效果良好,能节约混凝剂。
关键词:混合池 扰流设施 混合效果
一、前言
常规净水工艺在投加净水剂后,经过凝聚——絮凝——沉淀——过滤四个工艺过程达到水质净化的目的。
凝聚过程使用的设备或构筑物就是混合设施。混合设施效果对整个混凝(凝聚及絮凝)过程的作用十分重要,只有在混合过程中使投加在水体中的混凝剂快速混合而且分布均匀,才能保证凝聚反应系统达到最佳效果和节省混凝剂。
在净化历程中,凝聚占用的时间最短,仅需要2~3分钟,其余净化工艺历程则需要十几分钟或几十分钟。因而混合设施投资在净化工艺总投资中,所占比例最小。努力改善混合设施效果,就可能以最少投入达到降低净水成本之目的,投入与产生相比,效果明显。
二、泵前投药
当净水厂采用进水泵前投药工艺,而进水泵又有几台的条件下,投药往往不均匀。天津塘沽五水厂是一座9万m3/d的水厂,安装了五台(用三备二)进水泵,分别向六组反应供水。原设计为泵前投药,进水部分布置框图见图一。
在每一台进水泵前分别安装了投药管,投加液体三氯化铁。六组反应完全相同,每组设计能力为1.5万m3/d。反应池为下层孔室上层往复隔板。斜管沉淀。反应池停留时间约20分钟,停留时间约30分钟。由于水泵取水量不同,并且是人工控制投药,向每台水泵投药量很难控制均匀。致使各组效果有差异。若以反应池出口处取水测定余铁含量如表一。
反应池出口余铁比较表 表1时间(92年) | 原水浊度(度) | 余 铁 (mg/L) | 最大值与平均值比 |
一池 | 二池 | 三池 | 四池 | 五池 | 六池 | 平均 |
4.28 | 32 | 0.90 | 1.61 | 1.11 | 1.22 | 1.27 | 1.22 | 1.22 | 1.32 |
5.26 | 18 | 0.70 | 0.83 | 0.71 | 0.92 | 0.89 | 0.76 | 0.80 | 1.15 |
6.23 | 45 | 1.15 | 0.88 | 1.62 | 0.64 | 0.63 | 0.60 | 0.92 | 1.76 |
7.14 | 65 | 0.32 | 0.62 | 0.70 | 0.66 | 0.38 | 0.83 | 0.58 | 1.43 |
取水时间均为上午8时30分,每周二取水一次,上表为随机选择结果。由表可见,用余铁进行测定,每一组投药量是不均匀的,换言之,有的投加量超过需要量,浪费了混凝剂。
三、中央配水式混合池原理
为了节省混凝剂,也为了便于生产管理,塘沽公司于1992年在五水厂建成了一座中央配水式混合池。将投药、混合及配水集中于一座池之中。该池既针对五水厂生产工艺设计,也能应用到相同条件下的水厂。现已获国家专利,专利号为ZL 92 2 07780.0。
该池的构造及原理介绍如下:
中央配水式混合池外壳为圆形池体1,水体由池的下部进水口2进入池体,在进水中央设置混凝剂投加管3,在圆形池内部的中央设防有棱柱状配水竖井10,池中的水从位于竖井上部的进水口处流入竖井,而混合池的各出水口11在下部与竖井相连通。
为了有效的混合,源水由下部进水口2进入池体1后,经过投加混凝剂的水体分流隔板4阻流,分为两股绕过分流隔板,利用两股水流对撞,及缝隙和阻流装置增加水流紊动和速度梯度,形成湍流;再经由陡坎与使水流形成漩滚;再利用逐渐升高的上、下盖板6、7使水体在暗渠8中连续多级滚动、跃升,与池壁碰撞,混凝剂在这些过程中得到充分混合。水体流出暗渠后,在池壁与带棱角的竖井作用下,还能形成局部小漩涡,又可以使混凝剂进一步混合。
水体旋转上升到池上部后,经过可动式堰板9流入位于池中央的多孔配水竖井11。配水竖井可根据的数量作成相应孔格,并利用可动式堰板9调节流入各孔内的流量。多孔配水竖井再经由各自的出水口11将混合好的水体输往相应的。
为了清理投药管方便,在池壁内予埋套管,投药管3即由予埋套管内穿过,需要时亦可由套管内拆出。
在池壁内还予埋有水位测量管,用以测量进入水池水位与混合池池面水位差。实测水位差约40cm,低于一般管式静态混合器。
四、效益 混合池投产,由于集中投加混合剂,各组反应池的沉淀效果较为均匀。测定各竖井余铁,表明混合基本均匀,如表2。
混合井余铁测定表 表2时 间 93.2.1 | 混合井竖井余铁 mg/L | 最大值与 平均值之比 |
1# | 2# | 3# | 平均 |
10.10 | 0.38 | 0.36 | 0.33 | 0.356 | 1.067 |
10.40 | 0.46 | 0.47 | 0.51 | 0.480 | 1.063 |
11.10 | 0.41 | 0.46 | 0.46 | 0.443 | 1.038 |
而且,由于混合良好,因而塘沽五水厂混凝剂消耗明显下降,以1991年,1992年及1993年三年1~6月水质对比如表3,该表全部数据由分公司化验室测定数据平均而得的。
五水厂原水,滤前水及出厂水月平均浊度表 单位(度) 表3 | 1991年 | 1992年 | 1993年 |
原水 | 滤前 | 出厂水 | 原水 | 滤前 | 出厂水 | 原水 | 滤前 | 出厂水 |
1月 | 4.8 | 2.7 | 0.8 | 3.5 | 2.4 | 0.7 | 4.8 | 2.5 | 0.8 |
2月 | 6.5 | 2.7 | 0.6 | 4.2 | 2.5 | 0.6 | 6.7 | 3.0 | 0.7 |
3月 | 8.5 | 2.5 | 0.5 | 5.5 | 3.3 | 0.7 | 13.0 | 3.2 | 0.6 |
4月 | 14.6 | 2.7 | 0.8 | 18 | 3.3 | 0.8 | 25.5 | 3.4 | 0.6 |
5月 | 16.4 | 2.5 | 0.7 | 22 | 3.1 | 0.7 | 23.5 | 3.5 | 0.85 |
6月 | 26.7 | 2.6 | 0.7 | 35 | 3.0 | 0.8 | 36.8 | 3.9 | 0.76 |
平均 | 12.92 | 2.62 | 0.68 | 14.70 | 2.93 | 0.72 | 18.38 | 3.25 | 0.72 |
1991年~1993年1~6月进水量,混凝剂用量及药耗如表4
| 进水量(km3) | 混合剂用量(kg) | 耗药 mg/L |
91年 | 92年 | 93年 | 91年 | 92年 | 93年 | 91年 | 92年 | 93年 |
一月 | 2967 | 2762 | 3015 | 11547 | 10867 | 8220 | 3.89 | 3.93 | 2.73 |
二月 | 2266 | 2120 | 2738 | 29439 | 12531 | 8062 | 13.0 | 4.61 | 2.94 |
三月 | 2834 | 3032 | 2911 | 52303 | 17853 | 8956 | 18.45 | 5.89 | 3.08 |
四月 | 2696 | 2956 | 2718 | 30367 | 18855 | 14652 | 11.26 | 6.09 | 4.51 |
五月 | 2852 | 3194 | 3003 | 47109 | 30423 | 18712 | 15.66 | 7.92 | 5.22 |
六月 | 2808 | 3349 | 3168 | 40592 | 43960 | 14622 | 12.58 | 12.23 | 4.61 |
累计 | 16425 | 18013 | 17556 | 211357 | 134489 | 73224 | | | |
平均 | 2738 | 3002 | 2926 | 35226 | 22414 | 12204 | 12.87 | 7.47 | 4.17 |
说明:表中混凝剂(FeCl3)用量系按纯铁计算,折合FeCl3溶液还需被0.38除。
1991年末塘沽五水厂对药剂管理采取措施,增加了计量及考核,药耗下降了59%,1992年末建成中央配水式混合井,依靠技术进步,1993年药剂又下降了44.2%。
按1993年上半年水量计算,与92年药耗相比节约了9653kg。以每吨FeCl3溶液420元计算,则节省费用
9.653÷0.38×420=10669元
即每年可节约2万元药剂费用,该池投资13万元,预计6.5年可收回投资。
除节约了混凝剂外,因为投药可以在现工人管理大大便利,还可减少值班工人,最近已将每班二人值班改为一个值班。
由于增加配水井设计,还有利于调节和控制各水量,也便于维修。
五、结束语
中央配水式混合池具有以下特点:
1、容积利用充分,无死水区;
2、配水井与混合池合建,占地面积小;
3、混凝剂与水体混合充分,达到了快速均匀之目的。在保证水质条件下,可节约混凝剂消耗。
4、投药管易于清理,保证运行安全。当需要投加助凝剂时,亦十分便利。
由于该构筑物能达到安全和节约之目的,受到了运行工人的欢迎。