工业水站改善水质降低能耗

【摘 要】在现有设施基础上对工业水站运行情况进行分析，重新设计计算斜板沉淀工艺，改良混凝剂的使用工艺，改进重力滤池过滤效果，达到改善工业水水质要求；通过优化工艺达到节能降耗的效果。

【关键词】工业水站；水质改善；节能降耗

1.前言

桥口坝厂区工业用水由自备水站供水，用水量200m3/d。其工业水站建于1964年，水质处理采用以斜管沉淀加滤池为主的净水处理工艺。近年来随一品河水质的恶化，水站运行负荷加大，管道有堵塞现象、设备老化、过滤效果不好，水质发生恶化，斜管沉淀池中清水区都出现了大量的藻类物质，SS、浊度偏高。出水多项指标达不到工业用水要求。

由于悬浮物及浊度偏高，导致重力无阀滤池过滤负荷增大，从过滤到反冲洗之间时间不断缩短，改造前期平均每半小时反冲洗一次，排放掉约100立方水，约为无阀滤池一半的水量，每天工作8小时，排放水量为1600方水，而相同水量的水从河里抽取，到混凝到沉淀等环节消耗的能源为370度电，20kg碱式氯化铝，每月浪费的费用约为1.8万元。

因此目前工业水站的水质处理效果差，能耗极高，生产现场使用的循环水结垢多，影响换热效率。为满足生产用水，必须对现有处理设施进行改造和新建部分处理设施、优化运行管理方案，使整个处理系统运行稳定，操作安全便捷，各项水质指标达到工业用水水质标准，污泥合理处置。

2.目标及可行性分析

2.1水质提升目标

遵照公司要求，工业水站要充分发掘现有处理设施的潜能，能恢复的恢复，能利用的处理设施要尽量利用，不盲目添置新的处理设施，要尽可能节约投资费用。为此此次提升工业水站水质从悬浮物、着色物等的去除以及溶解盐类的去除为主。在现有工况及设备设施的情况下可以通过优化工艺提升水质，降低进入无阀滤池悬浮物的总量，保证无阀滤池的稳定、高效运行，满足节约能源降低药耗，达到经济运行的效果。

2.2可行性分析

目前桥口坝工业用水水质处理主要有5个环节，河水经加药到反应池反应，然后到沉淀池沉淀，到无阀滤池进行过滤，到清水池储存，经泵送至生产单位。

由于目前工业水站的水质问题集中在悬浮物、浊度，溶解盐等问题上，要想提高水质，在目前的基础设施条件下，可以从加药混凝，沉淀，过滤三个环节上进行改进。

加药混凝环节：由于目前我们工业水站中使用的是聚合氯化铝（碱式氯化铝），它形成絮凝体快且颗粒大而重，易沉淀，适用的PH值范围较宽，在5-9 之间。但它的加入量不宜过多，否则也会使水发浑。聚合氯化铝水解和缩聚反应交错进行，与水中胶体微粒最终生成中性氢氧化铝而沉淀。在反应水解过程中，并且不断有H+解离出来，这会降低水的PH值，对水解产生Al（OH）3不利，进入循环冷却水系统后，由于循环冷却水PH 值自然升高，在换热系统中会有氢氧化铝沉淀，产生污垢。故考虑适当添加一些石灰，以提高PH值，满足水解反应的需要。

考虑到工业水站中藻类较多，需要水处理系统中加氯，其目的是为了抑制水中的微生物、菌类、藻类的生长与繁殖。

为充分满足混凝反应要求，混凝反应流速以0.6-0.15米/秒为宜，反应时间不低于15-20分钟，而目前采用的水泵为174m3/h，DN200管径，管内流速为1.5米/秒，流速太快，混凝反应不好，改为流量为42m3/h的潜水泵，DN200管径，管内流速为0.37米/秒，可以提高混凝反应效果。

沉淀环节：通常工业水站使用的沉淀方式是平流沉淀或者斜管沉淀方式。并且斜管沉淀池按管内水流方向可以分为横向流、上向流、下向流、前向流及后向流等五种。由于上向流的水流方向与沉泥的滑行方向相反，因而又称异向流；下向流的水流与沉泥方向一致，故又称同向流。原有工业水站斜管沉淀采用的是同向流沉淀方式。但通过计算并结合工程实际，异向流斜管沉淀池沉淀效果更好。此外，通过提高斜管在沉淀池内的位置，为混凝后的水进入沉淀池留下足够的布水空间，将进入斜管沉淀池的水流调整为水平平向，形成平流沉淀后进入斜管沉淀。这样科学合理的进水和配水布置设计可以将异向流斜管与平流沉淀结合起来，使斜管沉淀区的负荷达到均匀。

由于现有基础设施的限制，我们可以根据进入沉淀池后在池内沉淀时间、池内流速、水深，按照斜管沉淀“特性参数”原则，选择斜管形态。以斜管内平均流速，颗粒沉降速度，管长，管径，倾角等参数，改善颗粒在斜管内沉降效果。因此我们要求出水浊度在5毫克/升以下，上升流速控制在4-5毫米/秒，斜管沉淀池穿孔墙孔眼流速控制在0.02-0.05m/s时（原穿孔墙孔眼共4个为350mm*400mm，在原有水泵情况下流速为0.125m/s，需改善），推算斜管的选用情况：

工业水站采用水流为异向流。斜管沉淀区液面负荷，按运行经验确定，采用9.0～11.0。水站目前日供水量为200m3/d（按8小时工作时间计为0.07 m3/s）。

选用蜂窝六边形塑料斜管，管径为25～35 毫米；根据雷诺数及弗鲁德数，采用上升速度v=3mm/s，假定颗粒沉降速度v=0.4mm/s，斜管倾角为60°，利用系数95%。

斜管计算如下：

（1）清水面积A=Q/v=0.07/0.003=23.3m2，约为24 m2。

斜管部分面积=24×（100/95）=25.26m2。

（2）目前沉淀池进水方式为：5米长度方向有4个进水孔。

为改善流速，可以将穿墙入水口扩到到450mm*450mm；配合流量为42m3/h的取水泵，可以将流速控制为0.03 m/s。

（3）斜管长度L

斜管管内水流速度v=v/sin60°=3.0/0.866=3.5mm/s，

考虑水量波动的情况，管内流速按4 mm/s计算，查阅正六边形斜管L/d计算曲线，管内流速为4 mm/s时，L/d=32，当d=25mm，则L=32×25=800mm。