高浊度原水水厂预沉池工艺设计及运行管理研究

张晓磊 初开艳 范文远

(1.中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176；

高浊度原水水厂预沉池工艺设计及运行管理研究

张晓磊1初开艳2范文远3

(1.中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176；

2.青岛市城市规划设计研究院，山东 青岛 266071； 3.AVL List G.m.b.H AVL李斯特公司北京联络处，北京 100027)

以西南地区某净水厂为例，介绍了使用预沉池应对高浊度水时，工艺的设计参数选取和设备配置情况，并对现有预沉池应对突发高浊度原水情况进行了分析介绍，提出了预沉池在高浊度原水进水情况下的具体运行管理措施，以供参考。

预沉池，高浊度水，管理措施，水质

1 概述

该项目位于西南部地区，净水厂规模为40×104m3/d，原水为岷江地表水，水质良好，基本符合国家GB 3838—2002地面水环境质量标准Ⅱ类与Ⅲ类水体标准之间。该厂充分利用当地的自然条件从原水取水、工艺构筑物均采用重力流形式。

本项目原水浊度设计值为52 NTU，但在雨季较浑。根据调研，历史浊度最高曾达到20 000 NTU。当进水浊度较高(特别是泥沙含量)时，无法满足一次沉淀条件。因此本工程建议采用二级沉淀工艺，即通过在原水进水端设置预沉池，对所有进水先进行必要的初次沉淀，使水质达到合理范围后，再进入后续工艺进行常规处理。具体工艺流程见图1和图2。

预沉池仅当雨季原水悬浮物达到500 NTU以上启用，原水首先进入预沉池沉淀，减轻后续工艺负担。旱季或原水浊度小于500 NTU时，预沉池关闭，原水通过跨越管道直接进入后续工艺处理。

2 预沉池工艺设计

辐流式预沉池用来应对高浊度的情况，能够达到良好的处理效果。本工程采用2座中间进水周边出水的辐流式预沉池。考虑5%的水厂自用水量，单池设计水量为2.43 m3/s，参照相同水源水厂的运行经验预沉池按照最高原水浊度为10 000 NTU设计，最大出水浊度500 NTU，预沉池设计排泥浓度为3%，平均表面负荷为8.6 m3/(m2·h)，预沉池刮泥机变频工作，可根据原水浊度调节刮泥机的运转速度。本项目中每座预沉池均设污泥泵房1座，泵房内设2台污泥泵Q=750 m3/h，扬程H=10 m，根据预沉池进水浊度控制排泥时间及泵运行台数，确保预沉池排泥畅通，污泥经泵提升后排至污泥调节池。水厂按高浊度流程运行时，为了取得更好的去除效果，在预沉池投加聚丙烯酰胺(PAM)助凝剂，投加量根据原水的浊度、温度经试验确定。本项目中设计PAM投加量在0.5 mg/L～1.2 mg/L。

3 高浊度水预沉池运行情况分析

1)高浊度水源原水水质分析。“5·12”汶川大地震后，岷江上游地区地表特征和山体结构发生改变，植被破坏、山体结构松散，山洪、滑坡、塌方等地震次生灾害频发。夏季的强降雨会造成山体滑坡塌方，泥石流等自然灾害，造成原水浊度迅速上升，远超过一般水厂的处理能力[2]。本工程水厂水源即属于岷江水系，常年原水平均浊度一般稳定在50 NTU左右，每年原水的浊度在1 000 NTU以上有数十天，在3 000 NTU以上的有数天，夏季洪水季节浊度最大可达到6 000 NTU～7 000 NTU，属于非界面沉降高浊度水，在沉降过程中分选作用较弱，干扰和约制沉降作用较弱，没有清晰浑页面的高浊度水，属于典型的“多砂高浊度水”[3]。

2)高浊度原水进水工况下预沉池运行情况介绍。本工程预沉池于2013年汛期期间开始投入运行，水厂在7月～8月期间出现几次罕见的高浊度进水情况，最大一次进水浓度达到35 000 NTU，持续时间为2 h～3 h后下降，预沉池出水浓度达到1 000 NTU。高浊水爆发的整个过程呈现“锋面”特征，且峰值保持在10 000 NTU～35 000 NTU 之间时，原水浊度从250 NTU 到达峰值只用了不到 1 h，浊度升高速度非常快；而从峰值恢复到正常浊度则经历了十几个小时。由于本工程中水厂后续混凝沉淀工艺选用的是高效澄清池，抗冲击负荷能力强，最大进水浊度可达到1 200 NTU，并未造成水厂停水，出水水质依然满足要求，水厂正常供水。但由于工艺设计时很少考虑在进水浊度达到10 000 NTU甚至更高时候的工况，预沉池负荷选取较大，面积偏小。且水厂缺乏应对突发性高浊污染的应急预案和成熟经验，在高浊度水冲击下，仅采用增加PAM投药量的办法，未连续排泥，沙峰过后，大量泥沙淤积在预沉池内，最厚处泥砂厚度达到2 m，造成预沉池无法使用，人工清除淤沙达3周之久。

3)预沉池应对高浊度水的处理能力分析。排泥是决定沉淀池运行效果的关键因素。在本工程实际生产运行中，沉淀池的排泥方式有间歇式和连续式两种，由于本工程预沉池的排泥量由水泵进行控制，其最大排泥水量为3 000 m3/h，排泥浓度为3%，预沉池所能达到的最大进水浊度是10 000 NTU；经估算当进水浊度为20 000 NTU时，含沙量为10.47 g/L，单池进水量需降低为1.27 m3/s，进水量为正常运行的52%。当浊度为35 000 NTU时，含沙量为17.97 g/L，已经接近排泥浓度，生产已经很不经济，最好停产，采取其他措施供水。

4 预沉池运行应急管理措施

针对汛期越来越频繁的高浊度原水，需要重视并采取相应的高浊度原水应急预警措施，建立应急预案，避免人员操作不当，给水厂带来损失，提高供水安全性，提出以下几点措施：1)汛期发生泥石流污染、山体滑坡的几率很大，是能预见的。取水口的工作人员应密切注意和记录天气预报，当报道有连续暴雨时，应密切关注上游原水浊度的变化和相关报道。实际通知水厂做好准备。2)当高浊水进水期间预沉池投入使用后，应密切监控预沉池进、出水水质浊度指标。当进水浊度大于3 000 NTU时，就应采取连续排泥措施，并密切关注出水浊度，同时调节聚丙烯酰胺的投加量；当预沉池出水浊度大于500时，应及时与取水口进行联动，逐步减少水厂进水量，从而控制预沉池进水量，保证预沉池后出水水质。特殊条件时，在满足后续构筑物的最大进水浊度要求前提下，可提高预沉池的出水浊度。3)研究表明，增加PAM的投量可以有效地提高去除率，但投量增加到一定数值后，去除率将不再有较明显的提高。而通过两种混凝剂的复配投加可强化吸附架桥和网捕作用[2]，达到更好的水质效果。因此，高浊水期间水厂运行中，应注意絮凝剂的合理选择，保证预沉池的沉淀效果。

5 结语

1)在水厂总进水端设置预沉池是应对高浊度进水的较好解决方案。但水厂工艺设计时进水浊度的取值应适当高一些，保证预沉池负荷合理，保证水厂在高浊水期间的运行安全。2)辐流式预沉池与后续的高效澄清池耐冲击负荷强，是应对高浊度水的有效工艺。3)在原水浊度大于3 000 NTU时，预沉池应采取包括增大排泥量、减少进水量和投药量的调配等运行管理措施。

[1] 马 智.岷江流域高浊度水絮凝沉降特性研究[D].西安：西安建筑科技大学，2011.

[2] 赵 荣.常规处理工艺对突发性高浊度原水的适应性研究[D].西安:西安建筑科技大学，2011.

[3] 熊易华.长江上游高浊度水给水工程设计运行调研[J].中国给水排水，2010(3)：89-90.

[4] 傅文德.高浊度给水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.

Study on construction technology design and operation management of presedimentation tank of high turbidity water plant

Zhang Xiaolei1Chu Kaiyan2Fan Wenyuan3

(1.ChinaMetallurgyJingchengEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Beijing100176,China; 2.QingdaoAcademyofCityPlanning&Design,Qingdao266071,China; 3.BeijingCommunicationOffice,AVLListG.m.b.HAVLLisiteCompany,Beijing100027,China)

Taking the water purifying plant in southwest region as an example, the paper introduces high turbidity water processing design parameters selection and equipment distribution conditions in presedimentation tank, analyzes sudden high turbidity water conditions of presedimentation tank, and puts forward specific operation management measures, with a view to provide some guidance.

presedimentation tank, high turbidity water, management measures, water quality

1009-6825(2015)07-0113-02

2014-12-23

张晓磊(1983- )，女，工程师； 初开艳(1982- )，女，工程师； 范文远(1982- )，男，工程师

X703

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