模块化净水厂在南水北调配套水厂建设中的应用分析

□吴景义模块化净水厂在南水北调配套水厂建设中的应用分析收稿日期:2014-07-16作者简介:吴景义，男，汉族，石家庄东方龙给排水设计院，高级工程师。南水北调河北省受水区包含石家庄、衡水、廊坊、沧州、保定、邢台、邯郸7个市，年总分水量303963万m3，现南水北调主干渠已建成通水，其配套净水厂建设也正在建设阶段，其中，县级供水小规模水厂（小于＜5万m3/d）建设数量较多。对于小规模水厂设计一般分为常规处理构筑物设计和模块化水厂设计两种设计形式。1.模块化水厂特点与优势模块化水厂是集混凝、沉淀、过滤、加药等水处理工艺于一个单元的净水模块。具有结构紧凑、占地少、基建量少、投产快的优点。标准化单元净水模块单组规格为1200、2400、3600、5000m3/d，最大可达到1万m3/d，可根据水厂供水规模组合配套，利于工程分期建设。2.模块化水厂水处理工艺与检修维护2.1水处理工艺絮凝区采用穿孔旋流絮凝法：目前工程上应用较多的反应池主要有隔板反应池、穿孔旋流反应池、机械反应池和网格反应池等。穿孔旋流絮凝池的优点是构造简单、施工方便、造价低、适用于中、小型水厂，但其受源水水质变化影响较大，混凝效果欠佳。网格反应池是近年应用紊流理论发展起来的新池型，在池内垂直水流方向放置网格或栅条，通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好的絮凝条件，因而可降低药剂用量并缩短絮凝时间，絮凝时间一般为10～15min。池高适当，可与平流沉淀池或斜板沉淀池合建。沉淀区采用斜管沉淀法：目前在城市水厂中应用较多的是平流沉淀池和斜管（板）沉淀池。斜管沉淀池具有沉淀时间短、沉淀效率高、占地省等特点，但对原水的适应性不如平流沉淀池，其抗冲击负荷能力差。要求配套的絮凝池有良好的絮凝效果，塑料斜管有老化问题，需要定期更换。平流沉淀池是较为传统的沉淀池类型，占地面积大，对场地的平整度要求较高，但处理效果稳定，对原水的适应性强，运行经验丰富，管理方便。过滤采用普通快滤池法：根据滤池的结构形式不同，目前常用的池型有普通快滤池、V型滤池等。普通快滤池是给水处理中过滤工艺的传统池型，水的过滤原理是水流通过一定厚度、一定粒径的介质过滤层后达到过滤的效果。介质可以是石英砂、砂砾或其他颗粒状的原料，过滤的等级取决于组成滤床的介质颗粒直径和水流通过滤床的流速。水流从过滤器进水口进入并流经过滤层后，水中的悬浮杂质被过滤层所吸附，滤后的水则从滤水帽流向出水口，过滤器的清洁可通过反冲洗来完成，此时的水流反向从滤水帽向上流出，引起过滤层的紊流扰动，所吸附的杂质被释放出来并通过排放阀排出，反清洗过程可根据进出口的压差或定时来自动完成。滤料一般采用双层滤料设计，双层滤料滤池上层为粗石英砂，下层为细石英砂，具有截污能力强、出水水质稳定、滤速高、过滤周期较长等特点。双层滤料级配见表1。单元净水模块一般采用滤头、滤板配水系统，滤头、滤板配水系统具有结构简便、工艺技术可靠、水头损失小、能耗低、无死水区、不易堵塞积泥、施工管理方便等一系列优点。普通快滤池法的优点是运行稳妥可靠，出水水质好，有成熟的运行经验。但由于反冲洗为单纯水冲，耗水量大且反冲洗效果不佳，运行成本高且反冲洗不到位影响出水水质。V型滤池优点是过滤周期长，滤料层利用率高，滤速较高，滤后水质好，采用汽水反冲洗，耗水量少，具有成熟的运行经验，运行稳妥可靠，适用于大、中型水厂。由于增加反洗供气系统，自控要求高，反冲洗设备较多。2.2检修维护单元净水模块一般采用厚钢板焊接或钢构架与瓦楞钢板焊接而成。这样建造成的单元净水模块由于内部结构复杂，尤其是絮凝区结构复杂，因此金属防腐处理非常困难，影响了设备的使用寿命，成为模块化净水厂的“瓶颈”。水厂运行出现故障时，需要设备厂家配合检修，对于水厂管理者来说比较被动。现在，模块化净水厂家正在着力解决和改进此项问题，全部净水系统的净水设备本体采用钢构混凝土内衬外喷法防腐处理后可以大大提高设备的使用周期。3.模块化净水厂在南水北调配套水厂建设中应用的可行性日供水量在5万m3以下的水厂，由于模块化净水厂的结构紧凑，占地少等原因，其建造成本与传统水厂相比有较大优势，能节约大约25%的投资成本，运行成本与传统水厂基本相同。另外，基建量少，投产快，易组合配套，一体化设备，运行管理方便，更具有利于工程分期建设等优势。综上所述，南水北调配套县级水厂大部分规模在日供水量5万m3以下。县级水厂技术力量、管理水平较薄弱，与传统采用的水处理构筑物设计工艺比较，适用于建设模块化净水厂。□表1双层滤料的级配组成表滤料粒径（mm）不均匀系数Kw厚度（mm）石英砂（细）dmax=1.2dmin=0.5<2.0600石英砂（粗）dmax=4.0dmin=1.2<2.0200工作交流45