摘要：“渦旋混凝網(wǎng)格平流技術(shù)”首次應(yīng)用于平流池改造工程，新舊工藝的流程分析、運(yùn)行參數(shù)對(duì)比及運(yùn)行中觀察到的表觀現(xiàn)象反映出，新工藝在給水處理工藝中混合、反應(yīng)、沉淀池配水三個(gè)主要環(huán)節(jié)均取得明顯提高效果，證明其理論依據(jù)一亞微觀傳質(zhì)理論的正確性。
　　關(guān)鍵詞： 渦旋混凝網(wǎng)格平流技術(shù)，平流池

An Exemplary Prkject Of Weifang Water Treatment　Plant For Recorstructing Horizontal Flow Basin "Vortex Coagulation Grill Horizontal Flow Technology"

　　ABSTRACT：“Vortex Coagulation Grill Horizontal Flow Technology"was for the first time applied for horizontal flow sedimentation basin reconstruction project.Process analyses, contrast of process parameters, and apparent phe-nomena in the process show that quite a little enhancement has been made by the technology in 3 main parts of mixing, reaction, and distribution. This fact strenghened the credibility of Sub-micro Mass Transfer Theory, which is the theoretical basis of the technology.
　　KEY WORDS: Vortex Coagulation Crill Horizontal Flow Technology, horizontal flow basin

前言

　　濰坊市自來水總公司眉村凈水廠利用“渦旋混凝網(wǎng)格平流”技術(shù)對(duì)原工藝進(jìn)行技術(shù)改造，由于分析準(zhǔn)確，方法得當(dāng)，運(yùn)作周密，改造工程達(dá)到了提高水質(zhì)、提高水量、高效運(yùn)行的要求，改造混合-反應(yīng)—沉淀系列在原水高濁期的處理能力由原來的5×104m³／d提高到8.7×104m³／d，提高幅度達(dá)74％，同時(shí)確保沉后水水質(zhì)穩(wěn)定在2.0NTU以下。
　　該凈水廠建成于1992年，水源地為濰坊峽山水庫，設(shè)計(jì)供水能刀為10×10⁴m³／d。生產(chǎn)工藝采用網(wǎng)格反應(yīng)—平流池沉淀-濾池。其中反應(yīng)沉淀部分分成1，2兩個(gè)系列，各自具備5×10⁴m³／d的處理能力，水廠投產(chǎn)后在平常期可以滿足供水要求。只是在每年的汛期高濁期(原水濁度在100NTU左右)處理較為困難，出水水質(zhì)下降。雖然該水廠原處理工藝在現(xiàn)階段基本可以滿足市區(qū)供水需要(約7—9×10⁴m³/d)，但是考慮到該市日益增長的市區(qū)人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，著眼于遠(yuǎn)期規(guī)劃，自來水總公司在1998年決定對(duì)該廠工藝部分進(jìn)行改造，目標(biāo)是在維持原凈水車間土建結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，將處理能力提高到12×10⁴m³／d，同時(shí)到達(dá)優(yōu)質(zhì)(沉淀水低于3NTU)、高效(節(jié)省藥耗)的要求。

1.水廠原反應(yīng)沉淀工藝分析

　?、倩旌喜糠郑核畯S原工藝采用傳統(tǒng)管式靜態(tài)混合設(shè)備，藥劑在水體中只完成了宏觀上的擴(kuò)散作用，無法進(jìn)行亞微觀尺度上的擴(kuò)散，這為下一步水體中反應(yīng)的順利進(jìn)行造成了困難。
　?、诜磻?yīng)部分：水廠原反應(yīng)池采用傳統(tǒng)網(wǎng)格反應(yīng)工藝，自反應(yīng)池中部孔室開始，螺旋形向外行進(jìn)，最后由反應(yīng)池單側(cè)進(jìn)入過渡段。其主要問題有，水體在反應(yīng)池中停留時(shí)間偏短，只有十幾分鐘；反應(yīng)池為單路串聯(lián)結(jié)構(gòu)，流速較大，為控制流速，只能將孔室間過水孔尺寸設(shè)置較大，這樣一來，造成可供布網(wǎng)的反應(yīng)有效路程太短，進(jìn)一步縮短了有效反應(yīng)時(shí)間，使得反應(yīng)無法充分完成；反應(yīng)工藝過程中前端水頭損失過大，造成后部水體不能充滿過水孔，流速過快，使得礬花易破碎，難以長成大而密實(shí)的絮凝體；反應(yīng)池出水口置于一側(cè)，引起較嚴(yán)重的配水不均，進(jìn)而影響沉淀池首端的流態(tài)，使得沉淀池首部產(chǎn)生較大的渦流，不利于沉淀作用的進(jìn)行。水廠有關(guān)部門曾就配水不均問題曾反應(yīng)池出口部分進(jìn)行改造，一定程度上緩解了出水不均問題，但不能根本上解決問題。
　?、鄢恋聿糠郑核畯S原沉淀工藝采用平流沉淀池，單系列池長108米，池寬14.4米，池中建有一道隔墻將平流池分為左右兩個(gè)。兩池在首部連通。就水力結(jié)構(gòu)而言，該平流沉淀池結(jié)構(gòu)安全合理。但是由于反應(yīng)池與沉淀池連接部分配水不均，導(dǎo)致沉淀池首端水體形成較大渦動(dòng)，無法順利實(shí)現(xiàn)平推。

2.改造總體方案

　　改造工程總規(guī)模定為6.0×10⁴m³／d以上(該水廠的一個(gè)混合—反應(yīng)—沉淀系列）。
　?、倩旌喜糠郑翰捎霉苁轿u初級(jí)混凝設(shè)備，該設(shè)備外觀為圓管形，長4m，直徑1m。設(shè)備安裝在反應(yīng)池進(jìn)水口前8米處。
　?、诜磻?yīng)部分：反應(yīng)池改造部分是整個(gè)改造工程的核心部分。為達(dá)到高效快速的完成絮凝反應(yīng)，新反應(yīng)工藝在原反應(yīng)池土建基礎(chǔ)上分為兩個(gè)反應(yīng)流程，同時(shí)對(duì)反應(yīng)池孔室和孔洞尺寸進(jìn)行了重新配置，反應(yīng)設(shè)備采用小孔眼網(wǎng)格絮凝反應(yīng)設(shè)備；同時(shí)充分利用過渡段空間，在過渡段布網(wǎng)，可使反應(yīng)時(shí)間增加約一分鐘。這樣一來，不但實(shí)現(xiàn)了絮凝反應(yīng)的快速高效，而且基本解決了反應(yīng)池出口的配水問題。
　　③沉淀部分：為進(jìn)一步強(qiáng)化反應(yīng)并徹底解決沉淀池首端的配水不均問題，新工藝采用網(wǎng)格平流沉淀技術(shù)，在沉淀池首端安裝了5道格網(wǎng)，進(jìn)一步完善了絮凝反應(yīng)，增加反應(yīng)時(shí)間約兩分鐘，同時(shí)改善沉淀池首端來水的流態(tài)，達(dá)到配水均勻的效果。

3.改造后工藝與原工藝運(yùn)行對(duì)比

　　眉村凈水廠改造工程于1999年6月24日竣工并于6月25日開始通水運(yùn)行。同年8月中旬，進(jìn)入原水高濁期。該年度原水濁度超過200NTU，創(chuàng)該廠建廠以來最高記錄。針對(duì)這一實(shí)際情況，將這一時(shí)期作為水廠改造工程的調(diào)試運(yùn)行期。將調(diào)試運(yùn)行期間一天（1999年9月2日）的運(yùn)行數(shù)據(jù)與去年同期運(yùn)行狀況對(duì)比，結(jié)果如圖1、圖2所示，其中改造前工藝運(yùn)行當(dāng)日原水濁度55NTU，改造后工藝運(yùn)行當(dāng)日原水濁度147NTU。

4、運(yùn)行狀況簡要分析

　　圖1、圖2數(shù)據(jù)表明改造工程對(duì)水質(zhì)及水量的提高取得明顯成效，水量由4.3萬噸/日（原設(shè)計(jì)水量5萬噸/日）提高到8.7萬噸/日，提高幅度達(dá)74%，沉后水出水水質(zhì)穩(wěn)定在2NTU以下。另據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行記錄表明，改造后的混合反應(yīng)部分外觀效果良好。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行至第六孔前后時(shí)（改造后的反應(yīng)池每系列共12孔），礬花已初步形成，并且隨著反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行不斷張大。這表明改造采用的混合反應(yīng)技術(shù)由于對(duì)流體反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有較為深入透徹的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)混合反應(yīng)各步水體流速和渦旋作用的控制，最終實(shí)現(xiàn)了藥劑與水體的充分混合及反應(yīng)絮凝體的合理生長，為下一步沉淀作用的順利實(shí)現(xiàn)作好了準(zhǔn)備。
　　現(xiàn)場運(yùn)行記錄還表明，改造后平流沉淀首端的配水問題也得到了根本的改善。通過觀察反應(yīng)池出水中所帶礬花的走向，可以判斷沉淀池首端水流實(shí)現(xiàn)了平推行進(jìn)。由于礬花生長得粗大密實(shí)，礬花在沉淀池網(wǎng)格區(qū)后1米左右即迅速下沉，在水體表面形成清水層。而反觀原處理工藝，由于反應(yīng)池出水配水不均，當(dāng)處理水量達(dá)到一定數(shù)量后，即會(huì)在沉淀池首端產(chǎn)生大渦旋，對(duì)沉淀作用形成較大干擾，礬花長時(shí)間難以下沉?？梢?，網(wǎng)格平流技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)均勻配水，同時(shí)還會(huì)保護(hù)礬花不被破壞。

5、結(jié)論

　　“渦旋混凝網(wǎng)格平流”技術(shù)對(duì)濰坊市自來水總公司眉村凈水廠改造工程由于以下三個(gè)方面的成功，取得良好效果，超過了預(yù)期的目標(biāo)。
　?。?）管式微渦初級(jí)混合設(shè)備的采用使藥劑在水體中順利實(shí)現(xiàn)了宏觀及亞微觀擴(kuò)散；
　?。?）小孔眼網(wǎng)格絮凝技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了絮凝體快速有效的碰撞生長；
　?。?）網(wǎng)格平流技術(shù)的應(yīng)用強(qiáng)化絮凝反應(yīng)的同時(shí)有效控制了平流沉淀池的均勻配水。