天然錳砂濾料與無閥濾池除鐵錳工藝選擇及設(shè)計方法
一、除鐵錳工藝選擇及設(shè)計
1.1除鐵除錳處理工藝流程
根據(jù)除鐵錳基理及我國多年的實驗和生產(chǎn)實踐,地下水除錳工藝大多采用曝氣接觸氧化法。一般采用跌水、淋水、射流曝氣、壓縮空氣、接觸式曝氣塔、機(jī)械通風(fēng)曝氣塔等曝氣裝置;過濾裝置可分為壓力式和重力式兩種形式,壓力式過濾形式以壓力過濾器為主,濾料分為天然錳砂濾料和纖維濾料;重力過濾形式以濾池為主,常用的濾池形式有普通快濾池、無閥濾池等,濾料為天然錳砂濾料。
由于原水含鐵、錳指標(biāo)分別為9.0mg/l、1.5mg/l,鐵錳超標(biāo)嚴(yán)重,本設(shè)計根據(jù)原水水質(zhì)采用重力式機(jī)械通風(fēng)接觸式曝氣塔+重力式無閥過濾器二級除鐵、錳工藝,其工藝流程為:
1.2工藝設(shè)計及參數(shù)
1.12曝氣塔
曝氣塔采用機(jī)械通風(fēng)接觸式曝氣塔,曝氣填料采用活化無毒多面空心球雙層布置。水源井來水從塔的上端均勻配水進(jìn)入塔體,通過雙層空心球盡可能與填料接觸,填料下設(shè)置離心軸流風(fēng)機(jī)由下至上向塔內(nèi)充氧,達(dá)到對原水進(jìn)行充分曝氣的作用。曝氣塔設(shè)計表面負(fù)荷為25m3/m2.h,直徑為φ3000,單臺產(chǎn)水量為175 m3/h,配套4-72-4型離心風(fēng)機(jī)(Q=9750-14750 m3/,H=324-224mm,N=7.5KW)。由于水量規(guī)模的變化,設(shè)計由原來四臺更改為2臺。
曝氣塔結(jié)構(gòu)圖
1.2.2無閥過濾器
錳砂除鐵除錳過濾裝置采用無閥過濾器,由于原水鐵錳含量較高,設(shè)計采用二級串聯(lián)除鐵錳工藝,原水經(jīng)曝氣塔充分曝氣后重力進(jìn)入一級除鐵過濾器,經(jīng)一級處理后進(jìn)入中間水池,經(jīng)中間水池提升泵進(jìn)入二級除錳過濾器。兩級過濾采用同型號無閥過濾器,濾料為連云港產(chǎn)的天然錳砂,三臺過濾器為一組,兩工一備,反沖洗實現(xiàn)水力自動反沖并輔助壓縮空氣沖洗。
錳砂除鐵除錳無閥過濾器結(jié)構(gòu)圖
凈水車間共設(shè)無閥過濾器二組共6臺,除鐵除錳各一組3臺,單臺直徑為φ4700,每組產(chǎn)水量為320 m3/h,濾速為10m/h,錳砂濾料層厚為900mm,終期水頭損失為1.70m,反沖洗強(qiáng)度為18L/s.m2,氣沖洗強(qiáng)度為15L/ m2.s,配套Q=20 m3/min,H=6m鼓風(fēng)機(jī),水沖洗歷時為5min,氣沖歷時為2min。
1.2.3反沖洗水處理系統(tǒng)
為避免水資源的浪費,防止高濃度含鐵、錳廢水進(jìn)入礦區(qū)污水系統(tǒng),影響污水處理廠的正常運行,本設(shè)計對反沖洗水進(jìn)行了收集和處理。凈水車間外設(shè)置V=400 m3生產(chǎn)廢水池,內(nèi)設(shè)HJ-1600混合攪拌機(jī)四臺,防止污泥沉淀,內(nèi)設(shè)WQX50-8-2.2(Q=25m3/h,H=8m,N=2.2Kw)型潛水排污泵二臺將污泥提升至凈水車間內(nèi)混凝反應(yīng)池(1.5m×1.5m×1.4m),反應(yīng)池設(shè)置兩座,一工一備,各設(shè)WQX50-8-2.2型潛水排污泵及反應(yīng)攪拌機(jī)一臺,污泥通過提升進(jìn)入豎流沉淀器,污泥處理系統(tǒng)設(shè)置φ3600豎流沉淀器兩座,沉淀時間為1.5h,設(shè)計表面負(fù)荷為0.0007m/s,污泥經(jīng)沉淀器分離后,清水回流至中間水池,污泥進(jìn)入污泥濃縮池,經(jīng)污泥分級濃縮后提升至DYL-500型帶式壓濾機(jī)壓濾后泥餅外運。設(shè)置加藥裝置一套,藥劑為聚丙烯酰胺。
二、除鐵除錳工藝設(shè)計特點;
2.1無閥過濾器用于地下水除鐵、錳處理的技術(shù)改進(jìn)無閥過濾器屬于小阻力配水系統(tǒng),反沖洗壓力很難保證,在國內(nèi)除鐵、錳工藝選擇中一般選擇雙閥或普通快濾池作為終端處理構(gòu)筑物,本設(shè)計的設(shè)計能力為Q=13000m3/d中小型水廠,水質(zhì)為鐵、錳含量較高的地下水,采用設(shè)備化的無閥過濾器在工藝選擇上確實有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險。針對上述問題,本設(shè)計對無閥過濾器采取了以下措施:
①.為防止鐵離子穿透一級除鐵濾層,將傳統(tǒng)的700mm錳砂濾料層加厚至900mm;
②.為防止錳砂濾料板結(jié),在承托層的上方布置了豐字型氣體反沖洗管,反沖洗時進(jìn)行氣水防沖;
③.由于設(shè)計規(guī)模變化,原一、二級除鐵、錳各設(shè)兩組無閥過濾器,本設(shè)計改變無閥過濾器兩臺一組的習(xí)慣,設(shè)三臺過濾為一組,除鐵除錳各一組,通過過濾器水箱連通管閥門切換,三臺過濾器可任意兩臺并聯(lián)工作,當(dāng)一臺設(shè)備出現(xiàn)濾料板結(jié)時,保留三臺同時工作的可能,為設(shè)備檢修、更換錳砂濾料、實現(xiàn)強(qiáng)制反沖提供了設(shè)計上的保證;
④.為實際運行管理方便,本設(shè)計在過濾器本體上設(shè)置了監(jiān)視玻璃透鏡和罐內(nèi)液位顯示裝置,在操作中能明確觀察每臺設(shè)備的運行狀態(tài),清晰的觀察到反沖洗的形成和結(jié)束及效果,實現(xiàn)了科學(xué)管理。無閥過濾器進(jìn)行了上述改進(jìn),實現(xiàn)了氣水反沖、過濾裝置的交替使用,有效的解決了重力式無閥過濾器自身的缺點,工程2001年9月驗收移交以來,過濾效果良好,實現(xiàn)了自動反沖洗,反沖洗周期為12-48小時,出水水質(zhì)鐵、錳指標(biāo)分別為0.15mg/l、0.07mg/l,完全符合國家生活飲用水鐵、錳0.3mg/l、0.1mg/l的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到了設(shè)計要求。
2.2豎流沉淀器排泥設(shè)計改進(jìn);
豎流沉淀器用于污泥處理系統(tǒng)的泥水分離,常規(guī)設(shè)計泥斗設(shè)在地下,排泥采用側(cè)向靜
壓排泥,由于鐵錳泥的自身特點,將泥斗設(shè)于地下極易造成污泥板結(jié),清理有十分困難。本設(shè)計將該處理裝置完全設(shè)于地面上,排泥通過泥斗下方的排空、排泥管進(jìn)行排泥,打破了常規(guī)設(shè)計的排泥方式,解決了維修、清理的實際困難,運行效果良好。
三、工藝設(shè)計體會
3.1設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題:
3.1.1系統(tǒng)超越管道的設(shè)置含鐵、錳地下水給水工程一般均由水源地、加壓站、輸水管道、凈配水廠等工程組成,
由于輸水管道在施工竣工后必須進(jìn)行清洗,管道清洗廢水含有大量泥砂,進(jìn)入處理系統(tǒng)勢必造成濾料的堵塞甚至報廢。因此在凈、配水廠的設(shè)計中必須考慮進(jìn)入系統(tǒng)前的超越。
3.1.2系統(tǒng)動力設(shè)備的匹配;
對于鐵、錳含量高而采用重力式二級串聯(lián)處理工藝的設(shè)計,必須注意水源井泵(加壓站泵)與中間水池提升泵的流量匹配,否則系統(tǒng)很難保證連續(xù)運行。
3.1.3曝氣塔風(fēng)機(jī)的安裝位置;
曝氣塔風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口的安裝必須高于底層填料布風(fēng)管標(biāo)高,否則當(dāng)風(fēng)機(jī)事故停機(jī)時會造成水的回灌而損壞風(fēng)機(jī)、造成跑水事故。
3.14水封井的加高
無閥過濾器水封井設(shè)計上緣一般與地面相平,由于反沖洗瞬時流量及強(qiáng)度很大,極易造成沖洗水濺出水封井,本工程在試運中曾多次發(fā)生冒水現(xiàn)象,因此在設(shè)計中應(yīng)充分考慮這一點。
3.2設(shè)計中仍需解決的問題
3.2.1主工藝系統(tǒng)出水水質(zhì)的檢測
由于鐵、錳等重金屬的化驗周期較長,運行中只能根據(jù)反沖洗周期的變化預(yù)測出水水質(zhì)是否惡化,而通過周期法只能定性的作出分析判斷,具有明顯的滯后性,不利于出水水質(zhì)的保證。如何快速定量的對出水水質(zhì)作出分析判斷是除鐵、錳處理廠設(shè)計面臨的課題。
3.2.3污泥處理系統(tǒng)的監(jiān)測運行; 本設(shè)計污泥處理系統(tǒng)的豎流沉淀器及污泥濃縮池?zé)o法實現(xiàn)泥水液面分離監(jiān)測,即在實際操作中無法觀測到沉淀器、污泥濃縮池內(nèi)分層液面,致使很難準(zhǔn)確的控制沉淀器的排泥時間,無法根據(jù)濃縮池內(nèi)分層情況進(jìn)行分級濃縮。如何有效的檢測泥水分離液面位置,實現(xiàn)科學(xué)管理與運行是污泥處理面臨的難題。
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