平流沉淀池集水段矾花上浮的技改措施

摘　要：本文主要针对平流沉淀池末端集水段跑矾花的实际运行问题，分析其产生原因，简要归纳了几种实用的技改方案和措施。

关键词：平流沉淀池；技术改造；集水槽；浊度；斜管
1. 存在问题
　　平流沉淀池以其对原水水质水量变化适应能力强、工作稳定、管理方便、构造简单、池深浅和造价低等优点，在大、中型水厂一直广泛。但在水厂的实际运行中，常出现以下现象：平流沉淀池中间段水流清澈，而末端集水段出水跑矾严重。特别当池组超负荷运行时，水力停留时间短，跑矾现象更加凸显。
　　集水槽出水夹带大量矾花，会增加沉淀池出水浊度，导致后续处理设施负荷加大，滤池频繁反冲洗，产水量下降。不但增加制水成本，而且不利于保障水质。因此，如何降低集水槽出水浊度，提高沉淀池处理能力，成为水厂管理急需解决的问题。
　　2. 问题分析
　　胶体和悬浮物颗粒的有效沉淀主要取决于前期混凝过程及沉淀池的实际水流条件。
　　2.1前期混凝过程
　　药剂类型、混凝质量等前期处理因素直接影响可沉降絮体的成长。混凝剂和助凝剂的适量投加，理想的混合条件，对沉后水浊度的控制起先决作用。而药剂投加量不足则很容易引发沉淀出水水质恶化等事故。
　　2.2沉淀池水流条件
　　平流沉淀池末端水面多用指形槽实现均匀出水。集水槽出水不均匀存在以下几个因素：
　　（1）出水集水槽不在同一水平面，引起矾花上浮。由于施工安装质量和地基不均匀沉降等原因，集水槽的实际高程发生了变化，造成集水孔出水不均匀，局部流速过大，流线过于集中会增加水流的表面抽吸，改变了水中悬浮颗粒的下沉方向，致使部分已沉降的矾花随上升水流被带出，从而出现沉淀池末端跑矾的现象。在实际施工中，没有控制好底部工字钢支架的高程是导致集水槽出水孔不在同一水平面的主要原因。
　　（2）集水槽前后端出水流量不平衡，是沉后水浊度升高的重要原因。对集水槽典型位置集水量变化以及其对沉后水浊度影响的研究数据表明，在通过集水槽出流时，水流有向位于中间集水区的集水槽收缩集中的趋势，集水槽中后端集水流量较前段大；而沉后水浊度从槽前到槽后沿程升高，集水槽中后段出水浊度偏高是造成总待滤水浊度升高重要原因。
　　（3）集水槽内负荷率偏高，是导致沉后水浊度偏高的主要原因。根据有关分析，集水槽内负荷率偏高，集水区的上升流速过大，会形成集水槽末端跑矾。尤其在用水高峰时段，水厂需要超负荷运行，这时集水槽的负荷率将超出工艺设计的额定值。按照工艺要求，平流式沉淀池集水槽负荷率应控制在20 m3/（m·h）。
　　3. 解决措施
　　根据实际运行状况，结合现有场地条件和水厂技改原则，采用工艺调整及设备改造等技术手段，提升平流沉淀池的处理能力。现归纳有以下几种措施：
　　3.1改善前期絮凝效果
　　当前，我国主要采取水力混合和絮凝工艺，对混合和絮凝过程的人工调控能力不足，因此对于药剂合理投加、混凝过程设计等的要求相对较高。实际运行中，应通过强化预处理过程，提高絮凝反应效果，形成稳定的具有良好沉降性能的絮体。
　　3.2调平集水槽出水孔
　　针对集水槽不水平引起的矾花上浮，分以下两种情况制定相应方案：对于新建水厂，集水槽在加工过程中整槽焊接变形应控制在5 mm内，孔口中心高度差应在±2 mm以内；对于已建成投产的水厂，则以高程最高的集水槽出水孔为基准，先测量出基准集水槽与其他集水槽的高差，然后改变工字钢支架与集水槽之间的垫片厚度，将其他集水槽整体上抬，从而达到将集水槽调平的目的，这种调整方法简单快捷，耗资小，工期短。
　　平流沉淀池的集水槽调整后，出水孔水流变得均匀，上浮矾花明显减少，对改善滤前水水质起到积极作用。
　　3.3对集水槽不同位置的孔口采取变径处理
　　有关研究显示，通过分析集水槽内孔口流量及沉后水浊度的变化规律，对集水槽不同位置孔口进行变径改造，主要对集水槽前l／2位置处的孔口进行扩孔改造，以增大集水槽前端较清澈水的集水流量，相对减少集水槽末端较浑浊水的集水流量，可降低沉淀池末端水体的水平流速，延长其停留时间，从而减少池体末端的矾花上浮，降低沉后水浊度。
　　改造后的平流沉淀池集水槽，槽前至槽后沉后水浊度的差值缩小，沉淀池末端的矾花上浮得到一定程度的改善。这种方法不需要对沉淀池现有池体型式及结构进行改造，实施容易，施工方便、费用较低。
　　3.4延长沉淀池集水槽长度
　　在实践中，通过延长沉淀池集水槽长度，将集水槽负荷率降低至工艺要求，可有效降低沉后水浊度，满足水厂工艺要求。这种方法在不增加水厂的生产成本，保证了水厂的出水质量。
　　实践表明，降低集水槽负荷率，减缓集水区的上升流速，从而弱化跑矾花的动力，集水槽出水浊度将明显降低。
　　3.5采用平流—斜管(板)组合沉淀池
　　平流沉淀池前段（前1／4～1／3部分），自然沉降效率高，充分利用了平流池自然沉降稳定，抗水量、水质冲击负荷能力强的优势；平流沉淀池后段，采用斜管（板）沉淀系统，将大大增加沉淀面积，改善了沉淀池的水力条件，水力停留时间短，沉淀池的处理能力大幅度提高。因此，针对平流沉淀池超负荷运行的情况，在平流沉淀池后段建造快速沉降系统，或将原有的平流沉淀池末端沉淀区改造成斜管沉淀池，是比较理想的改造方案。
　　平流斜管（板）组合沉淀池的优势：(1)保留了平流沉淀池对水质变化的缓冲作用，斜管或斜板沉降系统所受冲击小，出水水质稳定；(2)允许一定程度的超负荷生产。有资料表明，理想状态下，出水量可提高到原来的2～3倍；(3)提高了沉淀系统的运行可靠性。即使对水质或水量变化的反应不及时，对出水水质的影响也不会很大；(4)有利于控制短流、紊流、密度流等的变化，减少了气温、风力等自然因素对沉淀效率的影响；(5)节省资金。扩建平流沉淀池或将平流池整体改造为斜管或斜板快速沉降系统都要消耗比建造组合沉淀池更高的费用。
　　4. 结语
　　城市需水量的逐年增长，城市建设用地日趋紧张，自来水厂在一定时期常面临超负荷运行的状况；另一方面，随着供水水质标准的提高，对沉淀处理效果的要求也在逐步提高。这给水厂的运行和管理工作带来一定的挑战。因此，水厂应相应制定沉后水浊度的控制指标，针对具体的实际条件，选择合理的技改方案，降低沉淀池出水浊 度，减少后续处理设备的负荷，提升了水厂的运行效率，降低企业制水成本的同时，保障供水的安全可靠。
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