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鐵嶺新城生物除鐵錳水廠的設(shè)計(jì)及水處理運(yùn)行要點(diǎn)論文
結(jié)合鐵嶺凡河新區(qū)自來水廠的運(yùn)行管理，著重以下幾方面論述生物除鐵錳水廠的設(shè)計(jì)、運(yùn)行要點(diǎn)。水廠建成于 2008 年 8 月，是一個(gè)利用生物除鐵除錳的地下水水廠。
設(shè)計(jì)能力 4 萬噸 / 日，取凡河、遼河流域地下水，現(xiàn)有供水管井 12 眼，每眼井安裝 160 m3/h 潛水泵，變頻調(diào)速調(diào)整出水量，濾前正常原水水質(zhì) ：色度 40 度 ;濁度 15NTU ;總鐵 3.50 mg/L ;錳 1.10 mg/L。超出國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB5749-85》及《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) CJ/T206-2005》的要求。為除去水質(zhì)的鐵錳，水廠設(shè)有跌水曝氣池和除鐵錳濾池工藝。目前九月上旬濾池穩(wěn)定運(yùn)行，濾池出水鐵小于0.007mg/L, 錳小于 0.03mg/L, 出水水質(zhì)優(yōu)于國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)(鐵 0.3mg/L, 錳 0.1mg/L)。
一 、原水鐵錳的形成
新區(qū)水源地位于遼河平原的遼河和凡河的階地上。表面是 1 m 的種植土，下面是灰白色、灰色、黃色中細(xì)砂，中粗砂含礫，礫石直徑 3 ～ 5cm，分選好，磨圓度好。呈大面積埋藏在遼河平原之下，厚度 10 ～ 28m�；野咨�、灰色、黃色中粗砂、礫砂夾卵礫石，卵石直徑 2 ～ 10cm，分選磨圓度較好。主要分布在凡河兩岸，厚度在 25m 左右。故地下水類型為松散巖類空隙水，屬水量豐富區(qū)。
二 、工藝設(shè)計(jì)及主要參數(shù)
鐵嶺新區(qū)水廠原水為深井地下水，根據(jù)該原水含有鐵錳及氨氮的特點(diǎn)，凈水的主要目的是除鐵除錳及氨氮。凈化工藝采用生物除鐵除錳技術(shù)，主要工藝為：二級(jí)跌水曝氣，在同一濾池同一濾層中去除鐵錳。
設(shè)計(jì)的工藝流程及主要參數(shù) ：水廠設(shè)計(jì)能力 8萬噸，一期為 4 萬噸。曝氣工藝設(shè)計(jì)采用跌水曝氣方法，采用二級(jí)跌水曝氣，通過四個(gè)配水方盤將原水自然跌落入底部曝氣池內(nèi)，以達(dá)到曝氣溶氧的目的，單寬流量采用 27 m3/h.m，跌水高度 0.5~1.2m。曝氣池有效容積 120m3，分兩格設(shè)置，池深 1.25 m，水深 0.6m。
濾池的設(shè)計(jì)處理水量為 40000 m3/d, 設(shè)計(jì)濾速為4.5 m /h, 設(shè)計(jì)強(qiáng)制校核濾速 4.9 m /h，濾池設(shè)計(jì)分為兩個(gè)系列，每系列 6 格，共 12 格，雙排布置，單池過濾面積為 33 m3, 濾池反沖洗采用單獨(dú)反沖洗系統(tǒng)，反沖洗強(qiáng)度為 18L/s.m2. 反沖洗時(shí)間 8 分鐘。濾池工作周期為 24~36h，濾池濾料采用天然錳沙，錳沙粒徑 0.6~1.2mm, 厚度 1.2 m。
三、生物除鐵除錳技術(shù)的曝氣與傳統(tǒng)除鐵除錳技術(shù)的曝氣的區(qū)別
1. 生物濾池在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)有關(guān)資料介紹，原水在 PH 中性范圍內(nèi)，Mn2+的氧化不是錳的氧化物的自催化作用，而是 Fe2+、Mn2+氧化細(xì)菌為主的生物氧化作用。研究證明有很大一部分鐵錳氧化細(xì)菌屬微好氧菌。過度的曝氣不僅造成能量浪費(fèi)，還會(huì)抑制某些細(xì)菌的活性，產(chǎn)生負(fù)面影響。因此生物濾池采用弱曝氣方式，而傳統(tǒng)的除鐵除錳工藝在曝氣方面是向水中溶解足夠的氧氣而采取強(qiáng)曝氣方式。
2. 在生物除鐵除錳濾層中不要求散失 CO2，因?yàn)樗?CO2是微生物繁殖代謝的重要碳源 ;而傳統(tǒng)的除鐵除錳工藝要充分散除水中的 CO2，提高 PH 值，因此一般都要求較大的曝氣強(qiáng)度。
3. 研究證明 Fe2+對(duì)維系生物濾層中生物群系的平衡起到了至關(guān)重要的作用，傳統(tǒng)工藝的強(qiáng)曝氣將使原水中大量的 Fe2+在進(jìn)入濾層前氧化成 Fe3+，F(xiàn)e3+絮凝體易堵塞濾層和穿透濾層，影響出水水質(zhì)，而Fe2+的減少又嚴(yán)重影響生物濾層的穩(wěn)定性。
四、水廠運(yùn)行中的要點(diǎn)
1. 合理調(diào)整濾池濾速
濾速不但決定濾后水水質(zhì)的好壞，還決定了濾池的處理效率。在處理水量一定的情況下，調(diào)整投入運(yùn)行濾池的個(gè)數(shù)使濾速保持在最佳合理值，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。按設(shè)計(jì)水量及設(shè)計(jì)濾速(4.5 m /h)運(yùn)行，濾池工作周期 24 小時(shí)，反沖洗強(qiáng)度為 18L/s·m2，反沖洗時(shí)間 8 分鐘，反沖洗耗水率 8%。通過我們的實(shí)踐證明，適當(dāng)?shù)脑黾訛V池，降低濾速，延長單個(gè)濾池的工作周期，也能較好的達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。濾速2~3m/h，濾池工作周期延長為 48h，反沖洗耗水率降至 7.2%。除鐵除錳效果非常好，水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，水質(zhì)合格率保持 100%。
2. 反沖洗強(qiáng)度要精確測定
濾池能否持續(xù)運(yùn)行，其反沖洗是否合理是關(guān)鍵因素。反沖洗好壞由兩個(gè)條件決定，即反沖洗強(qiáng)度和反沖洗時(shí)間。設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)時(shí)已給出兩個(gè)參數(shù)，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槊總�(gè)水廠所定濾料的產(chǎn)地、粒徑、比重不同，原水的水質(zhì)、含泥量、污泥的成分不同等因素，還要進(jìn)行調(diào)整，以滿足濾池最佳運(yùn)行狀態(tài)。反沖洗水量要用流量計(jì)計(jì)量，而不能以水泵銘牌上的流量計(jì)算。我廠濾池投入運(yùn)行后，按設(shè)計(jì)要求反沖洗時(shí)間 8 分鐘，運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)反沖洗不徹底，反沖洗后濾料表面積泥。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，確定是反沖洗水泵出水量不夠?qū)е虏荒苓_(dá)到設(shè)計(jì)流量18L/s·m2。后經(jīng)調(diào)整反沖洗泵到達(dá)設(shè)計(jì)流量，反沖洗時(shí)間降至6～7分鐘后，反沖洗效果即可達(dá)到要求。運(yùn)行 5 年來，再?zèng)]有表面積泥。
3. 要保持濾料的表面平整度
濾池在運(yùn)行一段時(shí)間后，濾料會(huì)出現(xiàn)高低不平，影響反沖洗效果及濾池壽命、出水水質(zhì)質(zhì)量。要及時(shí)調(diào)整濾料的平整度，使其反沖洗水不會(huì)出現(xiàn)短流即反沖洗水部分變清、部分濁度很高的現(xiàn)象，既費(fèi)水又影響反沖洗效果。
4. 要定期清理曝氣池泥沙。在水廠初始運(yùn)行時(shí)，水量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)能力，原水帶來的泥沙在曝氣池底沉淀下來，如不及時(shí)清理，原水增大時(shí)，泥沙會(huì)被沖起進(jìn)入濾池，影響水質(zhì)。
5. 要注意原水管中泥沙的沉淀。水廠運(yùn)行初期，原水流量較小，個(gè)別管段的雷諾數(shù)在 2000 以下，水流帶來的泥沙大部沉淀管底，當(dāng)原水流量增大，即雷諾數(shù)在 2000 以上后，泥沙會(huì)被帶起進(jìn)入水廠，影響濾池工作。因此，我們采用定期增大原水流量，及時(shí)排除管底泥沙。理論來源于實(shí)踐，同時(shí)理論又服務(wù)于實(shí)踐。通過水廠運(yùn)行的實(shí)踐和摸索，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙贏。
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