豎流折板絮凝工藝的設計與運行

豎流折板絮凝工藝的設計與運行摘要：豎流折板絮凝工藝是國內80年代初開始廣泛應用的新型高效絮凝工藝，其基本原理是：運用折板縮放或轉彎造成的邊界層分離現(xiàn)象所產生的附壁紊流耗能方式，利用擾流機構形成的水力噴射、微渦旋紊動、角隅渦流綜合效應和豎向流形成的絮粒網捕作用，在絮凝池內沿程保持橫向均勻、縱向分散地輸入微量而足夠的能量，有效提高輸入能量的利用率、絮凝效率和混凝沉淀設備的容積利用率，增加液流相對運動，以縮短絮凝時間，提高絮凝體沉降性能。1988年，南京市自來水公司上元門水廠2#沉淀池原平流隔板絮凝工藝改造為豎流折板絮凝--斜管沉淀工藝，設計規(guī)模6×104m3/d，為當時國內單池設計規(guī)模最大的豎流折板絮凝池，運行效果良好。關鍵字：豎流折板絮凝工藝絮凝時間由于豎流折板絮凝工藝在國內應用僅20年，設計與運行中有諸多問題有待進一步研究，筆者就其若干主要問題進行探討。1單池設計流量與折板間距由于折板絮凝工藝屬邊壁附壁紊流耗能方式，折板壁板的邊界效應對絮凝效果影響很大。當折板間距增大至一定距離時(筆者認為此距離約為0.8m)，壁板邊界效應將大為減弱甚至到可忽略程度，影響了絮凝效果，故折板間距不宜過大，因而折板絮凝池單池設計流量也不可過大，反之，間距過小會造成清洗絮凝池不便，故大型絮凝池的設計應合理確定單池流量和布置流程。上元門水廠2#沉淀池采取大型水廠小型化措施，將池內流量在絮凝池前兩段分為3個單元，后4段分為6個單元，增強了水流中附壁絮流作用。為提高折板絮凝池對運行流量變化的適應性，3個單元各設一根DN500mm進水管和閘閥以便調節(jié)水量。2絮凝時間絮凝時間是絮凝池最重要的設計參數(shù)之一。最早建成的六合縣水廠折板絮凝池絮凝時間為6min，鎮(zhèn)江市金山水廠和湖北漢陽縣水廠折板絮凝池絮凝時間分別為10min和7.7min，上元門水廠2#絮凝池絮凝時間10.6min。現(xiàn)行設計規(guī)范和設計手冊規(guī)定為6～15min。為確保工藝效果，提高折板絮凝池的適應能力并留有余地，折板絮凝工藝絮凝時間不宜少于10min。有些地方折板絮凝池因絮凝時間過短，出現(xiàn)絮凝效果欠佳或適應性差、藥耗過大現(xiàn)象。3折板絮凝的組合方式折板絮凝的組合方式分為同步折板和異步折板兩類。異步折板水流速度和方向轉變頻繁，射流作用和液流左右振蕩強烈，顆粒碰撞劇烈；同步折板水流運動狀況變化程度較異步折板弱。為使輸入能量與絮凝體成長過程相適應，折板絮凝的組合方式為：絮凝區(qū)前段采用異步折板，中段采用同步折板，后段為平板。上元門水廠2#絮凝池前兩段為異步折板，后4段中的12個流道為同步折板，最后1個流道為平板。4GT值和流速的選取豎流折板絮凝工藝各段流速和時間的選取是決定絮凝效果的關鍵。G值和流速的遞減必須與折板絮凝工藝流程中絮凝體由小到大的形成過程相適應，以提高絮凝效果。G值的遞減不宜少于5段，每段流道數(shù)為3～4道，以防流速突變打碎已形成的絮凝體。異步折板段設計時，應注意后段波峰流速要小于前段波谷流速，起始流速宜為0.4m/s左右，以增加顆粒碰撞幾率，降低藥耗；末端流速宜<0.07m/s，以保護已形成的大粒度絮凝體，同時降低Re數(shù)，便于絮凝區(qū)的紊流狀態(tài)向沉淀區(qū)的層流狀態(tài)過渡，保證沉淀效果。六合、漢陽縣水廠及現(xiàn)行設計規(guī)范各段流速與時間取值見表1，上元門水廠2#絮凝池設計參數(shù)見表2。實踐表明：上元門水廠折板絮凝池GT值基本合理，已為南京地區(qū)許多改、擴建工程采用，并列入南京市自來水公司技術標準。釋表預1嚼六合、漢陽督縣水廠絮凝池磨設計參數(shù)勢段序咸六合縣水廠睬漢陽縣水廠棉現(xiàn)行設計規(guī)范刃1儀2評3晝4廈5連1柴2普3瘡1結2宵3著折板類型尸同步樂異步寶同步祖平板敏異步域同步正平板絡波峰流速賴（新m/殲s別）上

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主0.152網0.109結0.094類0.075折板設計參數(shù)折板的夾角有90°和120°兩種。折板夾角過大會減少波折數(shù)，影響紊流強度；夾角過小則不易滑泥。實踐證明：折板夾角為120°運行效果較好。在有效水深一定的情況下，折板的波折數(shù)取決于折板夾角和折板寬度，并影響液流的紊流強度。折板寬度小則波折數(shù)多，液流紊流強度大，折板塊數(shù)也增多。折板寬度應隨著絮凝體成長情況而沿程遞減，宜采用30、40、50cm三種寬度。折板長度與流程布置有關，但過大會增加結構厚度。折板的材質有鋼絲網水泥板、鋁板和輕質填料3類，一般宜采用鋁板。折板的安裝有嵌入池壁預留的凹槽和裝入固定在池壁上的角鋼槽兩種，后者耐久性較差。6阻力系數(shù)ζ的選取目前國內已投產的豎流折板絮凝池存在的一個突出問題是水頭損失的設計計算值與實測值相差較大，實測值<設計計算值，以致絮凝池設計水位與實際不符，弦高過大，上端轉折處流速改變，甚至影響絮凝效果。究其原因是阻力系數(shù)ζ值選值不當，部分國內水廠水頭損失實測情況見表3。實踐證明，折板絮凝工藝阻力系數(shù)ζ值宜?。和秸郯?.3，異步折板漸縮0.05、漸放0.2、上轉彎1.8、下轉彎3。介表糟3菊部分水廠折饞板絮凝池水頭殃損失皺值派池環(huán)榮輝Pa溜廠名擴水頭損失設計難值齊水頭損失實測敘值池鎮(zhèn)江金山水廠鑒3136恐2458崇鎮(zhèn)江江邊水廠俊2195潔1225訊南京上元門水蓋廠凳3724繁31367排泥絮凝池通常不設排泥設施，但因豎流折板絮凝工藝各段尤其是末端流速較低，且為上、下翻騰，造成絮凝區(qū)池底易積泥，故應考慮排泥設施，一般采用穿孔管排泥，排泥周期可為72h。8過渡區(qū)的設置在絮凝區(qū)與沉淀區(qū)之間設置過渡區(qū)的作用在于：①從絮凝區(qū)向沉淀區(qū)均勻布水；②降低Re數(shù)，使絮凝區(qū)所要求的紊流過渡到沉淀區(qū)所要求的層流。若合理布置流程即絮凝區(qū)流程，形成絮凝區(qū)向沉淀區(qū)的多點布水，同時降低末端流速，則可不設過渡區(qū)以節(jié)省混凝沉淀設備容積，這尤其適用于老水廠挖潛改造工程。上元門水廠2#沉淀池未專設過渡區(qū)，首先將反應區(qū)后四段分為6個單元，沿池長方向平行排列，在絮凝區(qū)進入沉淀區(qū)處形成六點均勻布水，布水均勻性良好，均勻性優(yōu)于通常設置的穿孔墻、整流堰等過渡區(qū)形式；同時降低絮凝區(qū)末端流速，最后一段流速為0.07m/s，Re數(shù)已很小，完全滿足流態(tài)過渡的需要。9運行情況1989年至1990年測試情況見表4，1995年測試情況見表5。脈表型4喬上元門水叼廠矮2亡#言沉淀池運行測右試情庭況冰(198迫9勁～扒199稱0嘆年驚)巖測定日期旨原水濁燈度助(唇NTU)挽FeCl桿3祥單松耗晉(匹mg/L)移聚合硫酸鐵單低耗無(緞mg/L)捷運行水艙量擾(彼10鋸4誤m呆3約/d)烏沉淀池出水濁休度盒(冤NTU)惑絮凝時附間后(嚴m(xù)in)條1987-0肅7-24蹲920合16.09嗎

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