莱钢自来水厂工艺优化与改进

陈阳春

（莱钢能源动力厂，山东莱芜271104）

供排水

莱钢自来水厂工艺优化与改进

陈阳春

（莱钢能源动力厂，山东莱芜271104）

随着《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的实施，生活水水质要求更加严格。系统分析了莱钢自来水厂生活水处理工艺特点，实施了相关工艺优化与改造，出厂水106项水质指标全部合格，保障了职工饮用水健康安全。

生活水；工艺优化；改进

1 背景

莱钢自来水厂于1999年3月投产，主要以丈八丘、付家桥地下水为水源，通过加药、沉淀、过滤、消毒等工艺处理后外供。水中的杂质主要为泥沙、悬浮颗粒及少量微生物，处理工艺可以满足当时的水质标准（GB5749-1985），工艺流程见图1。近几年，随着莱钢职工的增加及生活区的扩建，水源地上游牟汶河流域生活垃圾和污废水的随意排放，对水源地采取的浅层地下水水质构成了一定的威胁。另外，自来水厂水处理工艺设备已运行十几年，大部分设备未进行更新改造，存在老化、落后、运行效率低、与实际运行参数不匹配等现象，影响了水处理效果。

图1 自来水厂工艺流程图

2 过滤系统工艺优化与改进

2012年莱钢自来水厂引进以色列进口的ARKAL全塑浅层过滤器，运行一段时间发现，原有过滤器加压泵输水量与沉淀池进水量、过滤器处理能力不能有效匹配，需要频繁操作阀门来调整加压泵出水量，造成加压泵运行效率低，加压泵不能长期稳定在工况点，不仅导致过滤系统综合能耗较高，而且过滤效果不好，影响了出水水质。其主要的工艺参数如下：

进出水压力差：0.1～0.2 MPa

单台过滤水量:50 m3/h

反冲洗周期:8 h

反冲洗水量:600 m3

反冲洗水去向:全部外排

通过对系统工艺和运行参数分析论证，发现过滤系统主要存在以下方面问题：①反冲洗水全部外排②反冲洗方式不经济③加压泵选型不合适。针对这三种缺陷，制定了相应的改造方案并实施，取得了较为显著的效果。过滤系统改造方案见表1。

表1 过滤系统改造方案

2.1 增建回用水池

过滤系统原反冲洗水的处理方式是收集外排，其排水频率为8 h/次，每次排水量约为80 m3。通过对反冲洗水进行取样化验，发现水中除浊度较高外，其他水质指标均和原水相符，而目前水厂的处理工艺可在不增加水处理成本的基础上将浊度降低到0.5 NTU以下，如将反冲洗水进行回收并二次絮凝沉淀处理，可有效降低水源浪费，增加收益。因此确定了增建回用水池对过滤系统的反冲洗水进行收集，初沉后通过潜水泵将反冲洗水输送至水厂水处理的第一道工序隔板反应池，进行二次水处理的改造方案。

16台ARKAL全塑浅层过滤器反冲洗时间为30 min，每组两台分8组顺序进行，每组反冲洗水量为12.5 m3。根据现场条件和ARKAL全塑浅层过滤器反冲洗参数，确定回用水池尺寸为2m×2.5m×3m，容积为15 m3，相应输配水管道管径为DN200，配用潜水泵输水能力为100 m3/h，并加装液位开关实现潜水泵自动运行。

2.2 更改反冲洗方式

ARKAL全塑浅层过滤器采取单组轮流反冲洗的方式，正常运行时需要压过滤器出水阀门进行憋压，以实现进出水压差进行反冲洗，此反冲洗方式不仅不经济，且反冲效果不理想，滤料中的杂质并不能得到有效冲洗。结合过滤器现场条件，制定了从自来水厂出厂水管道接出DN100母管并分别用两条DN80支管和过滤器连接作为反冲洗水管道的改造方案。

为确保反冲洗水压力恒定过滤器运行安全，在DN100母管上设置1个总控制阀进行手动控制，并在DN80支管上设置两液力隔膜阀进行自动控制。通过改造反冲洗方式，不仅使滤料反冲洗得更加干净，而且节约了能耗，提高了过滤效果。

2.3 更换加压水泵

自来水厂过滤系统原有加压水泵机组为12SH-13型卧式中开单级双吸离心泵机组，其性能参数见表2。该水泵是按照自来水厂设计水量800 m3/h选配配置，但自来水厂实际生产水量约为600～650 m3/ h，该水泵输水能力较水厂实际生产水量高，且ARKAL全塑浅层过滤器要求进口运行压力为0.25～0.3 MPa，出口运行压力和反冲洗压力为0.2～0.25 MPa，该水泵扬程也不能完全匹配新安装的ARKAL全塑浅层过滤器。因此，确定了将原有的12SH-13型卧式中开单级双吸离心泵机组更换为OS200-300A型中开蜗壳式离心泵机组的改造方案，新安装水泵机组性能参数见表2。

表2 新旧两种型号水泵性能参数对比

通过对两组水泵机组进行对比，可以看出，新安装的OS200-300A型机组不仅降低了15 kW配套功率，其性能参数和ARKAL全塑浅层过滤器的压力、处理水量等需求性能参数更加匹配。

3 斜管沉淀池优化改造

莱钢自来水厂斜管沉淀池自1999年投运以来，未经过任何改造，在运行过程中出现了矾花粒径小、沉后水的平均浊度较高且不稳定，沉淀池末端矾花上翻等现象。经过现场观测分析，主要原因有：①斜管老化、坍塌严重②混凝剂投加量控制无依据③集水槽出水不均匀。针对以上影响斜管沉淀池沉淀效果的因素，制定相应改造方案，并予以实施。

3.1 更换斜管，满足布水均匀性

斜管沉淀池的布水均匀性直接决定了其运行的稳定性和高效性，沿水流方向从第一排斜管至最后一排斜管，随着斜管通流量与流速的比值的变化，布水不均匀程度加重。为尽量满足布水均匀的特点，进行斜管更换时，采取了以下创新措施：①采用不同管径的斜管。沿沉淀池的池长方向斜管管径从小到大排放，以达到降低沿水流方向上第一排斜管的通流量及增加最后一排斜管进水通流量的目的。②改变布水高度。斜管安装时，沿池长方向安装位置由浅变深，以达到降低沿水流方向上第一排斜管进水端水压及增加最后一排斜管进水端水压的目的。

3.2 改进集水槽，确保出水均衡

斜管沉淀池内集水槽原为普通钢板焊接而成，在集水槽两侧设置一定数量的出水孔，因施工误差，出水孔的高度不在同一水平高度，且孔间距不一致，从而引起沉淀池出水不均匀，集水槽前、后的浊度相差达10%左右，影响了沉淀后出水的浊度。为确保集水槽出水均衡，将原来的集水槽全部拆除，更换不锈钢集水槽，加工出水孔时保持水孔中心标高在同一水平面上，且孔径大小一致，孔间距均匀分布，有力保证了集水槽出水的均衡，通过对集水槽前后水样进行检测，浊度一致。

3.3 完善水质在线监测系统

为确保絮凝剂投加准确，实时掌握水质变化情况，在原水进水管、泵房出水管分别安装了水质在线浊度仪、余氯仪等，根据水质在线监测数据变化情况，及时调整加药量，避免盲目投加。另根据自来水厂工艺，原水经过反应池反应时间在30 min左右，经过沉淀池约5～10 min，清水池中保持6～8 h左右才能到达水泵出口，故出厂水水质与水处理后的水质并不完全相符，如何将出厂水水质及时反馈到水处理工序以便及时调整水处理过程是关键问题。经过研究分析，在出厂水安装了二氧化氯、浊度、硬度、电导率等水质在线监测仪器，使运行人员能够随时监测出水水质变化，并及时反馈给水处理岗位，并要求水处理岗位根据出水水质、进水水质、水量变化等因素及时调整加药量、加氯量，确保水质稳定，同时避免了由于盲目投加造成的药剂浪费。

4 结语

通过对莱钢自来水厂的工艺优化与改进，所有106项水质指标均达到GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求。自来水厂出厂水浊度全年稳定在0.3 NTU以下，细菌学指标全年无超标现象，创造了良好的社会效益。

[1]史俊阳.给水厂节能降耗措施[J].给水排水，2002（5）.

[2]周平,张戎.影响斜管沉淀池稳定运行因素探讨[J].给水排水，2007（7）.

Process Optimization and Improvement of Laiwu Steel Water Plant

Chen Yangchun
(The Energy Power Plant of Laiwu Iron and Steel Company,Laiwu,Shandong 271104,China)

Implementation of the Drinking Water Hygienic Standards(GB5749-2006)has put more stringent requirements on living water quality.The characteristics of living water treatment process at Laiwu Steel water plant were systematically analyzed and related process optimization and transformation were carried out.All 106 indexes of delivery water quality have been qualified ensuring the safety of drinking water as well as the health of workers.

living water;process optimization;improvement

TF085

B

1006-6764（2015）05-0041-03

2014-12-30

陈阳春(1981-),男，2006年6月毕业于安徽工业大学给水排水工程专业，现从事给排水技术管理工作。