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项目案例

北自集团北京市第九水厂

设计规模 : 170万吨/天

处理工艺 : 氯或高锰酸钾预处理+混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+氯消毒

建设地点 : 华北地区 » 北京市

北自集团北京市第九水厂

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学社官方 发表于 2019-6-20 16:43 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
项目规模:170万吨/天 投运时间:1990年 设计数据:近期水源密云水库,远期南水北调水源 执行标准:生活饮用水卫生标准 GB5749-2006 处理工艺:氯或高锰酸钾预处理+混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+氯消毒 项目地址:华北地区 » 北京市

项目信息

北京市第九水厂(Beijing City No.9 Waterworks)  建成于20世纪90年代的大型水厂,位于北京市北郊,占地约40万m2。水厂供水能力为170万m3/d,约占全市供水量的50%。水厂分三期建设,每期规模均为50万m3/d。一期工程于1990年投产,7.47亿;二期工程于1995年投产,22亿;三期工程于2000年投产,30亿,2010年7万吨超滤,0.70亿。9 R5 t9 b# U6 G% \4 ^. a* Z8 r) P2tech.cn

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目前北京市城区的日供水能力约为300万m3,其中1990~2000年连续建成投产的第九水厂,其总供水能力达到150万m3/d(接近170万m3/d)。可以说第九水厂担负了北京市绝大部分的城区供水任务。
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北京市第九水厂位于北京市的北郊,总规模150万m3/d,分三期建设,每期均为50万m3/d。一期工程于1990年建成,二期工程1995年建成,三期于2000年建成。净水厂工艺均为混合、絮凝、沉淀、过滤、活性炭吸附的相同工艺流程,一期采用加速澄清池和虹吸滤池,二、三期工艺相同,大量采用新工艺和新设备,有快速轴流混合、波形板水力絮凝、侧向流波形斜板沉淀、气水反冲滤池。其中二、三期均采用了混合、絮凝、沉淀、过滤、活性炭吸附五大主工艺集中于一体的密集型集团布置方式。
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) ~3 Z' T7 w) D8 v% _, U5 H3 ?8 N第九水厂以怀柔水库及密云水库为水源。怀柔水库较小,地处北京与密云水库之间,仅作为城市供水和密云水库的转输和调节水库。密云水库为多年调节水库,每年根据市政府“按照保证人民的正常生活用水,压缩工业用水,适当安排蔬菜和水库移民农业用水的原则”进行水量分配。. w/ }1 E  H4 F  i6 J2tech.cn

5 |6 t, j* {5 x/ `' S# l* v近年来北京地区持续干旱,第九水厂的水源密云水库的入库水量锐减,水位持续下降。密云水库蓄水量和水位的持续下降造成水库水质发生明显的变化,这些变化使得包括第九水厂二期工程在内的水处理构筑物的运行工况发生变化,水处理难度加大,突出表现为沉淀池板箱积泥不易下滑,板箱负荷加大,使得后续的滤池运行负荷加大,影响过滤周期和出水水质。
, ?+ q4 b" Z4 h) _: |3 Q由于北京水资源短缺问题日益严重,南水北调中线京石段应急工程已经开工建设,预计将于2007年首先将河北省四座水库的原水输送至北京,并将替换密云水库作为第九水厂的水源。在丹江口水库原水达到北京之前的过渡期内,黄河水将有可能作为北京第九水厂的水源。2010年以后当丹江口水库的原水输送至北京时,第九水厂将以丹江口水库水为水源。所以,第九水厂在未来若干年内将面临水源的多次重大改变。9 Q5 x- V4 y: q$ \2 \, X2tech.cn

; e* Y- Z5 d  J( `5 h9 b& e8 k为解决第九水厂目前面临的问题和适应未来若干年水源水质的不断变化所带来的问题,有必要尽快确定一种既能适应现阶段密云水库水质、又能够满足未来若干年南水北调水源水质不断变化的水沉淀处理工艺,对第九水厂沉淀池进行改造。在此前提下,选择第九水厂二期工程中的2A系列(25万m3/d)作为工程对象,对其进行必要的改造,为今后其它系列的改造积累成功的经验。5 u+ H" B; {' T8 E2tech.cn
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工艺选择

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  鉴于今后第九水厂将面临多水源多水质条件的局面,针对这个特点选用了不同的沉淀工艺作了相应的试验研究工作。水源水质选择:第九水厂现有水质(密云水库)、三家店水库、黄河水以及河北省四座水库水。
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: g* c2 _5 Z! X密云水库水质总体上是好的,绝大多数指标如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸盐、氯化物、铁、砷、汞、挥发酚、氰化物、铬、CODCr、BOD5,均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类水域标准;CODMn、总磷指标达Ⅰ~Ⅱ级;溶解氧一般大于7.5mg/l,饱和度大于75%,达Ⅰ~Ⅱ类标准。其水质检测指标符合《地面水环境质量标准》GB-3838-2002中的二类水域相关指标。但由于近几年的水位的持续下降,导致藻类浓度和不易沉淀的悬浮物增加,根据的水质监测数据,1998年藻类最大浓度为210.0万个/L、平均浓度为68.2万个/ L,到2003年藻类最大浓度增加到814.0万个/ L、平均浓度增加到401.2万个/ L。2 b1 d/ I9 P4 Q0 p9 T( s% W2tech.cn

+ p( x/ y3 n6 s. D   三家店水库水质绝大多数指标如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸盐、氯化物、铁、砷、汞、挥发酚、氰化物、铬、COD Mn、BOD5、总磷等均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类水域标准;溶解氧一般大于7.5mg/ L,饱和度大于75%,达Ⅰ~Ⅱ类标准。2005年7月藻类最大浓度达到671.0万个/ L,浊度至41NTU。
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9 |! K+ y5 \: n近年来,黄河水水质恶化现象比较严重,2003年黄河流域地表水超三类水质标准河段长达78.6%,与1994年的68.8%相比,上升幅度达9.8%。主要超标项目为氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数等,另外其水中日常含沙量较高(5.07~92kg/m3),高浊度是黄河水的主要特征指标。
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河北省四座水库水质目前较好,但有恶化迹象。其中岗南水库和黄壁庄水库是石家庄饮用水源地,除总磷、总氮等富营养化指标外,其余各项指标均符合《地表水环境质量标准》二类(根据2004年河北省环境公报,岗南、黄壁庄水库石油类超标),西大洋水库库区水质所有监测项目全部达到国家二类水标准。# w3 @3 L' a$ g$ I' w2tech.cn

1 G: w* f2 n- o3 S- p# ~: p0 t试验方案选择:常规混凝沉淀工艺、气浮工艺、污泥回流沉淀工艺、加砂强化混凝沉淀工艺,选取以上水样进行烧杯试验。
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. P5 P( w3 I( S9 z2 b由试验结果可初步判断强化加砂工艺可适应的水质条件最广泛。无论是低浊水还是高浊水,此工艺能保证高效稳定的处理效果,净水药剂用量较少。由于石英砂的加入明显改善了沉淀过程中的絮体沉降效果,缩短了沉降时间。但在投加石英砂的同时应充分考虑到水力搅拌条件的改变,如搅拌强度过低,会使投加的石英砂迅速下沉,不利于加砂工艺的正常运行。
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在工艺选择的过程中,针对现有的国内相关工程进行了调研。最终确定采用ACTIFLO?技术作为第九水厂2A系列沉淀池改造工程的工艺。Actiflo的工艺对第九水厂改造的适用性比较好,既可以处理低温、低浊、高藻水,同时对高浊水也有很好的适用性。另由于2A系列沉淀池改建工程是在一个完整的现有水厂中进行,因此新的工艺必须综合考虑所有的上游及下游的现有构筑物(例如:配水溢流井和煤滤池)的现况,ACTIFLO沉淀池基本能满足现存的实际工程情况,例如可用的空间较小,目前到未来的水质变化,藻类的去除,严格的出水水质要求,不需要对已有的其它构筑物进行大规模的变动和改造,并留有适当的将来挖潜改造的可能。
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工艺设计
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4 W- t! [* w9 H9 b本工程将要改造的2A沉淀池是北京市第九水厂二期工程(50万m3/d)两系列中的一个,日水处理规模25万m3,校核流量为34万m3/d。原2A处理构筑物采用了密集型、集团式布置方式,将混合、反应、沉淀、过滤、活性炭吸附等主要构筑物连体布置,本次改造内容主要包含前部分—混合、反应、沉淀部分。1 f6 i, n3 W! \" {# I) a9 M2tech.cn
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本次改造将保留原有2A处理来水的大格局,即2A系列下设二组并列的混合、反应、沉淀工序。每组工序中将保留原有混合井结构形式、尺寸,同时将原有搅拌器拆除,取消其原有的混合药剂的功能;原有反应池通过拆除、新建等措施形成2座混凝池、2座投加池以及4座絮凝熟化池,同时新增相应的设备、仪表;原有沉淀池将通过拆除、新建等措施形成2座ACTIFLO沉淀池,同时新增相应的设备、仪表;总出水渠进行相应改建,维持原有功能不变。二组工序之间的设备间在保留原有电气仪表间以及水质仪表台的同时,新建适当的设备以满足新工艺的需要。
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4 }, r+ J. w% s5 t# k2 k' @+ h改造完成后,2A系列共分二组工序,每组工序分二个单元,每个单元由1座混凝池、1座投加池、2座絮凝熟化池以及1座ACTIFLO沉淀池组成。
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混凝池  `1 t$ Z4 Y% D3 F+ x5 K; T& j2tech.cn

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4 f) [7 [$ T' x   水中浊度是由细微悬浮物所造成,其分散度处于胶体状态时将产生最大的光散射,因而胶体物质是形成浊度的主要因素。源水中胶体物质可以长期处于稳定状态,很难靠重力自然沉降而得以去除。为了去除它们,首先要对这些微粒进行脱稳,这个过程需要混凝剂的投加(如:聚合氯化铝,硫酸铝,氯化铁)。混凝过程的动力学过程非常短,铝盐和氯化铁投加到混凝池中并因为搅拌的能量从而可以保证一个快速和完全的扩散作用。
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   单池平面尺寸为4.9x5.15m,水深6.73m,单池有效容积约为170m 3,池内水力停留时间约为3min。池内设快速搅拌器1台,池底部设有导流体,池进水处设有导流板。来自九厂原有加药系统的混凝剂(PAC)通过加药管投加在池子的进水口。
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投加池
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) F( u; U8 G+ b5 y5 [) w   投加池中投加粒径为100 μm的微砂,微砂持续更新的目的:增加凝聚的几率和保证合适的絮状体以增加它们的增长速率和重量。另外,对于通常由于低温水或泥浆水而导致的絮凝困难,微砂可以显著的增大反应范围而得到良好的处理效果。 0 ~+ p/ D) H- A. |2tech.cn
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   补充微砂量约为2.55g/m 3,补充微砂可在每个工作周期内平均添加。
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! H: M6 S5 G/ t! `7 {   单池平面尺寸为4.9x5.15m,水深6.71m,单池有效容积约为174m3,池内水力停留时间约为3min。内设快速搅拌器1台,池底部设有导流体。池顶板设有新微砂的投加孔以及循环微砂的投加孔。 3 Q. B, J' u$ w. E  n- t0 z/ C! c2tech.cn

4 W% W  W* X3 b   每池设有2台新微砂投加用螺杆以及4台循环微砂投加用砂分离器,每组工序中的2座投加池共享1套微砂砂斗。 6 {  ]' G5 e; x2tech.cn

$ ]# p2 g0 H$ I: ^1 J熟化絮凝池8 @( q8 q, I3 j! @* ^7 t6 N3 T2tech.cn
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   熟化阶段的作用是为了形成大的絮凝体。絮凝是一个物理机械过程,该过程由于分子间的作用力和物理搅拌作用而增强絮凝体的生长。食物等级的阴离子高分子电解质的投加可以通过吸附、电性中和和颗粒之间的架桥作用来提高絮凝体生成。由于微砂的加速絮凝的作用,其速度梯度远大于传统絮凝工艺在相同情况下的速度梯度。在搅拌时间有限和絮凝体积有限的情况下,高效的絮凝动力将导致颗粒间碰撞机率的增加。在该阶段中采用低功率搅拌机柔和的搅动水体防止打断絮体,但尽管其搅动程度小于先前的混凝阶段,但也要保持絮体的悬浮。
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   单池平面尺寸为4.9x7.4m,水深6.68m,单池有效容积约为242m 3,池内水力停留时间约为8min。内设熟化搅拌器1台,池底部设有导流体。絮凝剂(PAM)通过进药管投加在池子的进水口。- \. `: W" R+ p" ]' k  p7 |2tech.cn
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ACTIFLO沉淀池(微砂循环泵房)
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0 h, H) I1 w7 Q' A, M   沉淀效果的提高得益于微砂的应用,矾花加重和斜板的逆向流系统。+ q3 s  t2 Y6 S" I6 r! H2tech.cn

3 C* H& w% X. z, o- L4 G   每格沉淀池都安装有塑料(食品等级)蜂窝状的斜管模块。在絮凝后,水进入沉淀池的底部然后从斜板底部向上方流动至渠道。颗粒和絮体沉淀在斜板的片板上受重力作用下滑,由于较大的沉降速率和斜板的60度倾角可以形成一个连续自刮的过程,从而有效的在斜板上减少了絮体的积累。 / i" f4 U& m, i# a5 J3 U* C$ |2tech.cn
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   单池平面尺寸为12.4x10.1m,清水区面积为2x5.3x8.4m,清水区上升流速约为10.8mm/s。池内设旋转式刮泥机1台,塑料(食品等级)蜂窝状斜管(倾斜角度为60°),集水槽以及用于收集浮渣的排放槽。 5 s( G/ P( w: K- d2tech.cn
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   当水中的溶解氧饱和时,絮体可能会漂浮起来。因此需要对浮渣进行去除。沿池体宽度方向上布置一个水槽,在通常的运行过程中,这个水槽是淹没的;当浮渣产生时,排渣阀门打开排出表层液体。
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9 U" J' V2 i3 ?4 Z   每池设有2台微砂循环泵,安装于原反应池与沉淀池之间形成的通道(微砂循环泵房)内。沉淀池中微砂和污泥的混合物通过旋转式刮泥机集中于沉淀池中心坑,而后通过吸泥管进入微砂循环泵,污泥循环泵24小时连续抽取集中在中心坑中的污泥以防止堵塞,排除的流量取决于于进水水质的情况。由微砂循环泵将混合物加压后通过微砂循环管送至投加池顶板上的砂分离器,在离心力的作用下砂分离器将微砂和污泥进行分离,从污泥混合物下层流中分离出来的微砂直接投加在投加池中,剩余污泥从上层流中溢出通过污泥排放管排放至原有中间排泥槽内。微砂的粒径和水力分离器的自身性能保证了微砂的分离和循环。通过水力分离器的溢流损失的微砂不超过3g/m 3处理水,损耗的微砂及时进行补充。
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   循环率意指循环的微砂和处理水量之间的比例。对应于不同的水量这个比例可以调节,这一比例可以根据不同的进水流量通过每个沉淀池的一个或两个循环泵进行调解。 5 D$ S/ a6 s) ^8 F6 U2tech.cn

3 |( w9 U( }% \: d7 o中间设备间6 [0 h/ k# @/ |3 ~2tech.cn

9 k' i* _- e8 C: ]" l4 R/ s% y   由于改造工程中增加了大量的辅助设备及备用的药剂、微砂,而需要对其放置,考虑根据构筑物的实际的建造情况,设置中间设备间以满足改造后的使用情况,其分为上层设备间和下层设备间。 " M) ?5 p% [2 ^& R2tech.cn

( {& s7 u, x# O7 J   上层设备间:
* t, G( i) |* p" M: l" h   设备间内在保留原有电气仪表间以及水质仪表台(检测总进水水质)的同时,对电气仪表间进行扩建;另新建有压缩空气系统以及堆料平台。压缩空气系统包含有2套独立的制备系统以及1套压缩空气管路,用于供应新工艺中所有的气动阀门。设置新的堆料平台用于堆放备用的袋装絮凝剂以及微砂。袋装的絮凝剂以及微砂可以使用原有的吊车通过首层平台上的开孔进行运输、投加等工况。 6 b' b* C5 {7 T! ]) e2tech.cn

  k+ B% P; M' X* s. q6 [. ~2 e' {6 N: J   下层设备间:
1 u( C. l  x! }( f& @   设备间内保留原有混凝剂加药管,增设新管路将混凝剂加入池进水口处,加药管上均设有流量计。同时,新建絮凝剂制备投加系统,絮凝剂采用阴离子PAM(聚丙烯酰胺),平均加药量为0.15mg/L,最大加药量为0.20mg/L,共有2套系统,分别对应2A系列的2组工序。0 L% |" J: j- a; d$ u2tech.cn
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   设备间内依靠原有放空沟、中间排泥槽继续承担整个构筑物的排水出路。其中混凝池排空管、反应池排空管、设备间以及微砂循环泵房内排水的最终出路为放空沟;循环微砂系统中的污泥排放管、沉淀池的排渣管、局部排空管的最终出路为中间排泥槽。
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延伸阅读》ACTIFLO+微砂絮凝加速沉淀工艺
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