ACTIFLO高密度沉淀池在北京第九水廠改造工程應用
摘要：針對北京市第九水廠原水低溫、低濁及高藻的情況和出水要求，綜合考慮實際工程情況和遠期水質狀況，采用ACTIFLO®高效沉淀池工藝對該廠二期A處理線沉淀池進行改造，改造后處理能力由原來的25×10000 m3 ／d提高到34×10000 m3 ／d。調試期間的運行結果表明，ACTIFLO®高效沉淀池對密云水庫的低濁、高藻原水有穩定且良好的處理效果。
關鍵詞：給水廠,ACTIFLO®高效沉淀池, 微砂,斜管沉
北京第九水廠的平面布置圖見圖l，其中用黑框標識部分為本次改造的沉淀池A系列。該廠的處理能力為150×10000 m3／d，是北京市最為重要的飲用水水廠之一，其水源為北京I節密云水庫。考慮到北京市水源緊缺的問題，第九水廠亦可定期引入河北水源，遠期將處理南水北調水。
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密云水庫近6年來的水質情況見表1。
由表1可以看出，密云水庫水為低溫、低濁且藻類較多，屬于處理難度較大的原水。第九水廠二期 A系列原有的側向流斜板沉淀池的處理效果并不卜分理想，對于濁度的去除率僅為20％ ～40％ ，個別情況下甚至會出現原水通過沉淀池后濁度反而增加的現象。因此，為滿足沉淀池出水的要求，第九水廠迫切需要對原有沉淀池加以改造。另外，由于第九水廠采用預處理構筑物與后續濾池合建的方式，因此新的沉淀池可使用宅問受到限制，大大增加了改造的難度，并且新的工藝必須顧及所有的上游及下游的現有構筑物(例如進水分配井和煤濾池)。
第九水廠改造工程是二期A系列的反應沉淀工序，綜合考慮密云水庫的原水水質，ACTIFLO®沉淀池能夠最大限度地滿足所有的實際工程情況，例如可使用空間有限，目前到未來的水質變化，嚴格的出水水質要求，藻類的去除等，使用ACTIFLO®工藝不需要對現有構筑物進行大規模的變動和改造，并留有適當的挖潛發展的可能。
改建完成之后，第九水廠二期A系列的處理能力會從現有25×i0 m ／d增至34×10 in ／d(處理能力增加36％)，并保證處理后水質滿足表2的要求。
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第九水廠的改造工程采用4組ACTIFLO®沉淀池，其原理見圖2。
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每組ACTIFLO®均由下列部分組成：
① 混凝池
混凝過程的動力學過程非常短，鋁鹽或氯化鐵投加到混凝池中通過攪拌可以保證快速和完全的擴散。混合池的容積可以保證在最大流量時的停留時間為3 min。
② 投加池
將粒徑為8O～100 m的微砂投到投加池中，微砂持續更新應達到：增加凝聚的幾率，保證合適的片狀體以增加它們的增長速率和質量。
另外，對于通常由于低溫水或泥漿水而導致的絮凝困難，微砂可以顯著地增大反應范圍而得到良好的處理效果。在投加池中水的攪拌是迅速和猛烈的。投加池的尺寸可以保證在最大流量時停留時問為3 rain。
③ 熟化絮凝池
熟化階段的作用是為了形成大的絮凝體。食品等級陰離子高分子電解質的投加可以通過吸附、電性中和、架橋作用來促進絮凝體生成。得益于微砂的加速絮凝，在相同的沉淀性能下，其速度梯度相當于傳統絮凝工藝的l0倍。高的絮凝動力效用導致在攪拌時間和絮凝體積有限的情況下顆粒間碰撞幾率的增加。柔和的攪動水體可防止打斷絮體。在該階段盡管其攪動強度小于先前的混凝階段，但也足夠保持絮體的懸浮。熟化池的尺寸能滿足在最大流量時停留時間為8 min。
④ 沉淀池
沉淀效果的提高是基于微砂加速沉淀、斜管的逆向流系統。每格沉淀池都安裝有蜂窩狀的塑料 (食品等級)斜管模塊。
絮凝后的水先進入沉淀池的底部，然后從斜管底部向上方流動至渠道。顆粒和絮體沉淀在斜管的內表面上再由于重力作用而滑下。
由于大的徑向速率和斜管的6O。傾斜可以形成一個連續自刮的過程，所以在斜管上沒有絮體的積累。
由于具有很好的水力條件，斜管尺寸及材質的選擇適當，由熟化池產生的礬花致密易沉淀；由于沉淀池內污泥收集區的獨特設計，大部分污泥在未進入斜管區時已沉淀下來，污泥不會大量積累以致堆積在斜管內，會自滑至沉淀池底部，所以ACTIFLO@ 沉淀池的斜管不需要如普通斜管沉淀池那樣經常停產沖洗。沉淀后的上清液經由分布在斜管沉淀池頂部的集水槽收集后，進入后續濾池進一步處理。北京第九水廠的沉淀區表面負荷為42．5 m ／(m ·h)。
⑤ 微砂和污泥的排除以及泥砂分離
微砂加速沉淀的污泥沉淀在斜板沉淀池底部，旋轉刮板把沉淀的微砂和污泥混合物刮向中心坑內。污泥循環泵24 h連續抽取中心坑內的污泥以防止堵塞。
微砂和污泥的排除量取決于進水水質情況。循環泵把微砂和污泥輸送到水力旋流分離器。在離心力的作用下微砂和污泥進行分離：微砂從下層流中得到收集，污泥從上層流中溢出然后通過重力流流向污泥濃縮池。水力旋流分離器分離出來的微砂直接投到投加池中繼續參與反應。
微砂的粒度系數和水力旋流分離器的選擇性能保證了微砂的分離和循環。通過水力旋流分離器的溢流，損失的微砂不超過3 g／m ，對于這部分損失可以每周進行投加補充。
排出的污泥中含有少量的微砂，按照經驗，污泥中含有的微砂不會對污泥的性質和處理產生特別的影響，可以按照通常給水廠產生的污泥來處理而不需特殊處置。
3 ACTIFLO®調試運行結果
為了突出ACTIFLO®®工藝善于處理低濁水的特性，對于調試運行結果的分析將重點針對密云水庫原水和ACTIFLO®沉淀池出水的濁度值進行比較。
第九水廠二期工程原水濁度與ACTIFLO®沉淀池出水濁度分別通過設置在處理線進水井和ACTIFLO®沉淀池出水渠的3臺濁度儀進行測定，濁度儀讀數為1次／s，每小時由人工記錄一次進、出水的濁度。
第九水廠的調試運行結果如圖7、8所示，當日調試水量為25×10 m ／d，混凝劑PAC的平均投加率為10．5 mg／L，高分子絮凝劑的平均投量為0．13 mg／L。
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圖7比較了測試當大的進、出水濁度值，圖8 則進一步顯示了ACTIFLO®沉淀池的濁度去除率。第九水廠的進水濁度大致分布在1．6～2．2 NTU，經過ACTIFLO 沉淀池預處理后，出水濁度<0．8 NTU，且出水水質較為平穩，一天的大部分時間內對濁度的去除率>50％。
圖9和圖l0顯示了整個調試運行期間ACTI． FLO®沉淀池對濁度去除效果的日平均值。值得注意的是，盡管調試期間處理水量和水質是變化且不規律的，ACTIFLO@沉淀池對于濁度的去除效果卻相對穩定，對濁度的去除率為50％ ～70％ ，出水濁度大部分為0．5 NTU，滿足對沉淀池出水濁度的要求。
對于原水與處理后水中藻類的檢驗，采用傳統的視野法，所得部分數據如表3所示。
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由于2005年密云水庫入庫量大，因此第九水廠原水中的藻類濃度相對較低，從而增加了處理難度，此外ACTIFLO®沉淀池仍處于調試階段，有關工豈還可以進一步優化從而提高藻類的去除率，第九水廠也認為，在沒有任何附加除藻措施的情況下，對藻類的去除率能夠達到85％以上，對于沉淀池出水來說也是相當理想的。
4 結論
第九水廠的調試運行結果表明，原水經ACTIFLO®沉淀池預處理后，濁度降到0．8 NTU以下，在不加高錳酸鉀強氧化劑和沒有前加氯的情況下，對藻類的去除率>85％ 。對比傳統的飲用水預處理工藝，ACTIFLO®沉淀池對于低濁、高藻原水處理有更理想的效果，并且由于ACTIFLO®沉淀池構造緊湊，占地面積小，在空間有限的條件下有良好的適用性。
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