净水厂建设运行问题及对策分析

谢云中，蒋 奇，张宇璇

（1.同圆设计集团有限公司，山东 济南 250101；2.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010；3.华中科技大学，湖北 武汉 430074）

1 净水厂建设运行的常见问题

1.1 净水厂排泥水处理问题

净水厂每天产生的排泥水所占比例为2%～10%，其中大部分排泥水变成了生产废水，反冲洗水以及絮凝沉淀池排泥也会形成一定的生产废水。我国的净水厂在建设运行过程中并没有理想的排泥水处理系统。由于排泥水中含有大量的有害物质，如果不能妥善处理，会对周围的环境造成一定的污染，而且排泥水处理还存在以下问题：（1）工艺设备的实际运行工况和额定工况有很大的差异。由于在选择工艺设备时，没有认真分析设备的实际使用情况，使该设备的处理工艺无法和污泥的特性相匹配，导致出现水资源浪费、排泥水处理效果不理想的情况。（2）净水厂在设置排泥水处理工艺上存在缺陷，存在处理成本高及效果不理想的问题。（3）农村净水厂中设置有排泥水处理系统，但是在污泥脱水工艺中广泛存在设计干泥量计算过大的问题，而且所采用的脱水设备和实际处理的干泥量并不相符，因此在脱水设备正式运行时，无法充分发挥其功效。

1.2 虹吸滤池反冲洗问题

在二十世纪八九十年代，虹吸滤池广泛应用于中小型净水厂，而当前新建造的净水厂中已经很少使用虹吸滤池。在向人口密集的地区供水时，使用虹吸滤池的中小型老净水厂仍然发挥着不可或缺的作用。虹吸滤池的应用原理是采用虹吸管替代进水和反冲洗排水阀门，然后使用真空系统控制工作状态下的滤池。虹吸滤池反冲洗过程存在反冲周期短、耗水量大、历时长、滤砂冲洗不彻底以及容易在运行中出现板结、滤砂成泥球等问题，严重影响了过滤效果，过滤后水浊度也无法达到生活饮用水卫生标准要求，使过滤工艺直接影响了净水厂供水水质的安全性。

1.3 絮凝池积泥问题

在净水厂絮凝池内很容易出现积泥问题，例如经常应用于大中型净水厂的折板絮凝池，其前段一般不容易出现积泥问题，但是越往后积泥会越来越多，这直接影响了絮凝及后期的沉淀效果。因此，需要加大对絮凝池积泥问题的重视程度。

1.4 网格反应池变形

净水厂中如果有比较复杂的网格反应池结构，会影响低网格反应池的出水水质，而且也很容易出现变形问题，因此，可以结合实际情况，把垂直的折板箱体设置在竖井内部，这样能够起到比较好的分流作用，有效提高絮凝反应的效率。

1.5 运行监控系统不完善

在我国，净水厂过程监控系统模式的应用时间还较短，因此还没有探索出有效的措施来解决一些基础性的问题，如需要有先进的电子设备支持过程监控系统，但是当前我国净水厂的设备还无法实现程序化操作，很多工作仍然需要人工辅助。另外，一些设备由于没有严密的程序支持，因此无法用于完备的运行功能，有些设备无法实现和人的有机结合，致使相关工作人员无法适应设备的操作过程。

2 提高净水厂建设运行效率的有效对策

净水厂在运行过程中需遵循一定的工艺流程，在新的运行操控思路下，应严格对相应的流程细节予以完善，确保不出现运行质量问题，具体流程见图1。

图1 净水厂工艺流程

2.1 优化排泥水处理工艺

农村净水厂要在充分了解现有处理工艺的基础上选择排泥水处理工艺，这样才能确保处理工艺符合标准要求。要综合考虑净水厂的排泥水回用情况、污泥处理程度和脱水工艺、处理成本等多种因素，选择最合理的排泥水处理工艺方案。调查数据显示，要分别收集滤池反冲洗排水和絮凝沉淀池排泥水，然后合理地进行流量调控。如果滤池反冲洗排水在这种情况下能够达到直接回用的标准，就可以直接进行回用。另外，为了避免出现反冲洗水对排泥水的稀释情况，对污泥的浓缩产生不利影响，要对滤池反冲洗排水和沉淀池排泥水分别进行浓缩，防止两者混合。

2.2 积极防治虹吸滤池反冲洗问题

随着虹吸滤池过滤时间的不断延长，当过滤水头达到一定数值或滤后水浊度超过规定数值时，虹吸滤池会直接进入反冲洗阶段。通过破坏进水虹吸以及形成排水虹吸，使滤池里的水位下降到反冲洗排水槽，这时清水渠水位和排水槽顶会形成一定的水位差，可以利用该水位差使其他格滤池的出水能够从底部配水室进入待冲滤格中，从而实现从下到上的反冲过程。但是，如果其他格滤池出现产水量不足的情况，在反冲过程中，清水渠水位将会下降，从而使反冲水头和反冲洗强度逐渐降低。这时可以采取一定的改善措施来避免这一情况，即在清水渠水位下降过程中，不断给虹吸滤池清水渠补充相应的反冲水量，这样可以使清水渠水位一直处于恒定状态，从而确保虹吸滤池水冲强度符合标准。

2.3 做好反应沉淀池改造

以某净水厂为例，每座絮凝沉淀池的规模是2×104m3/d，共设计有2座，这2座絮凝沉淀池都设置有单通道异波和同波折板、直板三段式。一期的折板絮凝采用的是混凝土折板，宽度设置为1.4m，每段折板之间的距离相同，不存在流速递减情况，出水是通过穿孔配水花墙进入平流沉淀池中；二期的折板絮凝池采用的是塑料折板,宽度设置为1.3m，板间的流速和标准要求相符。一期和二期的絮凝池尺寸在此次改造过程中均没有变化，折板都更换为SUS340不锈钢折板，折板之间的夹角是90°。一期和二期的折板絮凝池设计参数一致，各段通道板设置情况以及通道间的波峰流速、波谷流速等见表1。

表1 各分段单通道板形式、通道间波峰流速和波谷流速、G值、T值

在一期折板絮凝池配水花墙前设置一道竖直缝隙式配水墙，设置的竖直缝隙式配水墙的作用在于均匀配水，并在完成进配水过程中使其经过花墙后的反应沉淀池。根据工程实际情况确定缝隙式配水孔洞数量，共21个，并严格控制引水面段孔眼尺寸、出水面孔眼尺寸、进出水孔眼高、过孔流速，使其分别为50mm、100mm、2.2m、0.1mm/s。同时工程人员科学增设了ABS排泥管孔洞，增设部位为折板絮凝池底板处，具体在其侧壁处开凿孔洞并实现合理设置。

把沉淀池段出水槽通过锯齿堰排水槽改造成一个淹没圆孔出水集水槽，避免沉淀池表面的浮渣直接进入后端，使沉淀池末端出水更加均匀，提升沉淀效率，另外要更换2座平流沉淀池内的吸泥机。

2.4 完善网格反应池设计

如果网格反应池的反应效果不理想，会直接影响出水的水质和水量。为了确保水质的安全性，可以对网格反应池的池体进行合理的改造，把反应池过渡段直接拓展为絮凝反应段，然后在反应池的内部设置相应的导流墙，以形成隔板反应区。另外，还可以对原反应区竖井池壁开孔位置进行适当的调整改变，这样不仅能够改变水流的方向，还能减少泡沫的出现。

设计人员在进行网格反应池的改造设计时，要充分结合其结构特点，把内部所有的隔栅直接更换成碳钢锌材质的隔栅，并对网格反应池内部的过水缝隙进行严格的把控。为了提高絮凝效果，可以把过水缝隙从70mm×70mm改造成更为合理的90mm×90mm。另外，要结合水质情况，对PAM投加系统的运行效率进行合理管控，如果运行效率过快，会使反应池的絮凝速率降低；如果运行较慢，则会影响供水的质量。因此，在实际改造过程中，相关设计人员可以科学溶解和稀释PAM粉末，这样能够提高整体的运行效率。

2.5 优化过程监控系统设计和运行模式

以某净水厂为例，其占地面积和周界总长分别约为60万m2、3300m，净水厂的周边道路比较多，不可控因素也相对较多。为了确保净水厂的安全性，工程人员要对该净水厂原有的模拟视频监控系统和红外对射整体进行改造。完成改造之后，其安防系统有脉冲电子围栏和网络化监控系统这两块内容，完全符合相关规定和标准，不仅能够实现净水厂整体的安防管理，还能掌握生产线的运行情况以及人员工作状况。另外，还能全天候视频监控该净水厂的重大危险源，有效提升净水厂的日常管理效果。

另外，要以净水厂日常工作中比较重要的环节为参考设计监控系统。例如，在设计过程监控系统时，可以考虑运用新技术和新设备进行辅助，这样有助于发现设备不足，能够有效提高巡视的效果和效率。管理人员要尽可能地使用智能监控和物联网设备等新技术、新设备，以尽快实现机械化监控运行模式。

3 结束语

提高净水厂的运行效率可有效保障用水安全，满足用水需求。作为净水厂的工作人员，要加强对其建设运行过程中常见问题的研究，包括净水厂排泥水处理、虹吸滤池反冲洗、絮凝池内积泥、网格反应池变形等，做好分析，在工程实践经验的基础上制订可行的解决对策，提高净水厂的实际运行成效。