运用浸没式超滤膜改造水厂现有净水构筑物案例分析

书给水排水Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．５２０１７９城镇给排水运用浸没式超滤膜改造水厂现有净水构筑物案例分析肖敏杰（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海２０００９２）摘要将浸没式超滤膜运用在水厂现状构筑物改造中，既能发挥超滤膜优越的截留作用，去除浊度和微生物；又能与现状构筑物和水力流程很好地结合，提高产水量。分别介绍分析了保留平流沉淀池、虹吸滤池、双阀滤池的主体结构，进行局部拆除、新建，使其改造为浸没式超滤膜池的工程案例，总结了在改造方案设计前需要重点关注的若干问题。关键词平流沉淀池虹吸滤池双阀滤池浸没式超滤膜池局部改造０前言将超滤技术运用在城市饮用水行业，利用超滤精确的物理筛分作用，去除水中浊度、大分子有机物、两虫、细菌乃至病毒，提高饮用水生物安全性，是近年来净水技术发展的方向。随着我国饮用水标准不断提高，２０世纪８０～９０年代建成的水厂，特别是某些位于中心城区的老水厂，供水范围难以被新建水厂替代，受周边条件限制，厂区又无拓展空间新建净水设施，而采用传统先拆后建的提标改造思路，施工周期较长，对水厂正常供水影响较大。近年来，在工程设计实践中，多次运用浸没式超滤膜对水厂净水工艺进行升级改造，保留现状净水构筑物的主体结构，进行局部改造，安装浸没式超滤膜组件、设备及管路，通过泵吸或利用现状水力高程差实现虹吸产水，在提升水厂供水水质的同时，提高供水水量。这种运用浸没式超滤膜将现状净水设施改造为超滤膜池的设计开拓了水厂改造的思路，对今后类似老水厂提标改造有积极的借鉴意义。１平流沉淀池改造为浸没式超滤膜池案例１．１改造背景上海市徐泾水厂设计规模７万ｍ３／ｄ，分两期建设，一期规模３万ｍ３／ｄ，二期规模４万ｍ３／ｄ，每期均采用１座平流沉淀池和１座普通快滤池。水厂原取淀浦河水为水源水，其中氨氮、有机物含量较高。为此，水厂于２００７年实施改造，新建１座７万ｍ３／ｄ曝气生物滤池，去除氨氮，后续又将一期普通快滤池改造为活性炭吸附池，新建曝气设施，在原先４座清水池中的２座内安装潜水泵，用于中间提升。一系列技改措施完成后，徐泾水厂规模调整为４万ｍ３／ｄ，净水工艺由原先的常规处理工艺延伸至涵盖生物预处理、常规处理、深度处理的全流程工艺，出厂水水质大幅提升。随着徐泾地区供水量增长，水厂４万ｍ３／ｄ的供水量日趋饱和，急需恢复一期３万ｍ３／ｄ供水量。由于水厂一期砂滤池已改建为活性炭吸附池，而水厂无拓展空间新建净水构筑物，经方案论证，拟将一期３万ｍ３／ｄ平流沉淀池改造为平流沉淀－浸没式超滤膜池，同时增加粉末活性炭投加系统。整个改造工程于２０１１年３月开工，７月建成通水。１．２改造设计现状折板絮凝平流沉淀池，絮凝时间１５ｍｉｎ，水平流速１１．３ｍｍ／ｓ，沉淀时间９０ｍｉｎ。拆除沉淀池后部指型槽，占用沉淀池１／３长度，采用植筋方式，新建进水渠、隔墙，分隔出４格膜池和３格清洗池。单格膜池平面尺寸８．９ｍ×３．８ｍ，每格膜池有效膜面积１３４４０ｍ２，平均设计通量２５．６Ｌ／（ｍ２·ｈ）。清洗池用于膜组件离线化学清洗，由碱洗池、漂洗池和酸洗池组成，单格平面尺寸８．９ｍ×１ｍ，水深３．２ｍ，可容纳２组膜组件同时清洗。利用现状沉淀池和排水池之间６．５ｍ区域新建膜池辅助车间，分为设备间、出水渠和化学清洗废液中和池３部分。设备间布置抽吸（冲洗）泵、清洗循环泵；中和池池顶布置真空引水系统、各类加药泵和药剂储灌。膜池利用原净水工艺水力高程差，采用虹吸方式产水，考虑到冬季达产条件下，水温较低、粘度上升，引起跨膜压差升高的情况，单格膜池亦配备１台凸轮转子泵，变频，正转时作为抽吸泵使用。１０给水排水Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．５２０１７图１平流沉淀－浸没式超滤膜池平面布置图２超滤膜池Ａ－Ａ剖面膜池冲洗采用定时气冲、水冲＋维护性清洗＋离线恢复性清洗方式。气冲，来自安装在曝气生物滤池管廊内的２台罗茨鼓风机；水冲，通过每格膜池对应的凸轮转子泵，反转作为冲洗泵使用；维护性清洗采用药剂反洗加入的方式；恢复性清洗采用设在设备间的一台凸轮转子泵作为清洗循环泵，正转时通过变频控制与各种药剂对应的隔膜计量泵配合，进行加注点在线稀释或向漂洗池注水；反转时为清洗池中膜组件循环清洗或排空。超滤膜池布置见图１和图２。１．３运行效果一期改造工程建成后，平流沉淀池的停留时间由９０ｍｉｎ缩短至６０ｍｉｎ，进入膜池的进水浊度在３ＮＴＵ左右，出水浊度控制在０．０５～０．１ＮＴＵ。一期净水工艺经历了夏季供水高峰的达产考验和冬季低温跨膜压差较高的情况，始终保持虹吸产水，节约了水厂运行能耗。一期净水采用生物预处理＋粉末活性炭投加＋平流沉淀＋浸没式超滤膜工艺，二期净水采用生物预处理＋平流沉淀＋曝气＋活性炭吸附＋砂滤工艺，对两者出水水质进行比较，在浊度、氯耗等指标上一期工艺明显优于二期工艺，在有机物指标上两者相当。随着青草沙水源地工程及配套原水