摘要：“渦旋混凝網格平流技術”首次應用于平流池改造工程，新舊工藝的流程分析、運行參數對比及運行中觀察到的表觀現象反映出，新工藝在給水處理工藝中混合、反應、沉淀池配水三個主要環節均取得明顯提高效果，證明其理論依據一亞微觀傳質理論的正確性。
　　關鍵詞： 渦旋混凝網格平流技術，平流池

An Exemplary Prkject Of Weifang Water Treatment　Plant For Recorstructing Horizontal Flow Basin "Vortex Coagulation Grill Horizontal Flow Technology"

　　ABSTRACT：“Vortex Coagulation Grill Horizontal Flow Technology"was for the first time applied for horizontal flow sedimentation basin reconstruction project.Process analyses, contrast of process parameters, and apparent phe-nomena in the process show that quite a little enhancement has been made by the technology in 3 main parts of mixing, reaction, and distribution. This fact strenghened the credibility of Sub-micro Mass Transfer Theory, which is the theoretical basis of the technology.
　　KEY WORDS: Vortex Coagulation Crill Horizontal Flow Technology, horizontal flow basin

前言

　　濰坊市自來水總公司眉村凈水廠利用“渦旋混凝網格平流”技術對原工藝進行技術改造，由于分析準確，方法得當，運作周密，改造工程達到了提高水質、提高水量、高效運行的要求，改造混合-反應—沉淀系列在原水高濁期的處理能力由原來的5×104m³／d提高到8.7×104m³／d，提高幅度達74％，同時確保沉后水水質穩定在2.0NTU以下。
　　該凈水廠建成于1992年，水源地為濰坊峽山水庫，設計供水能刀為10×10⁴m³／d。生產工藝采用網格反應—平流池沉淀-濾池。其中反應沉淀部分分成1，2兩個系列，各自具備5×10⁴m³／d的處理能力，水廠投產后在平常期可以滿足供水要求。只是在每年的汛期高濁期(原水濁度在100NTU左右)處理較為困難，出水水質下降。雖然該水廠原處理工藝在現階段基本可以滿足市區供水需要(約7—9×10⁴m³/d)，但是考慮到該市日益增長的市區人口和經濟發展的需要，著眼于遠期規劃，自來水總公司在1998年決定對該廠工藝部分進行改造，目標是在維持原凈水車間土建結構基本不變的情況下，將處理能力提高到12×10⁴m³／d，同時到達優質(沉淀水低于3NTU)、高效(節省藥耗)的要求。

1.水廠原反應沉淀工藝分析

　　①混合部分：水廠原工藝采用傳統管式靜態混合設備，藥劑在水體中只完成了宏觀上的擴散作用，無法進行亞微觀尺度上的擴散，這為下一步水體中反應的順利進行造成了困難。
　　②反應部分：水廠原反應池采用傳統網格反應工藝，自反應池中部孔室開始，螺旋形向外行進，最后由反應池單側進入過渡段。其主要問題有，水體在反應池中停留時間偏短，只有十幾分鐘；反應池為單路串聯結構，流速較大，為控制流速，只能將孔室間過水孔尺寸設置較大，這樣一來，造成可供布網的反應有效路程太短，進一步縮短了有效反應時間，使得反應無法充分完成；反應工藝過程中前端水頭損失過大，造成后部水體不能充滿過水孔，流速過快，使得礬花易破碎，難以長成大而密實的絮凝體；反應池出水口置于一側，引起較嚴重的配水不均，進而影響沉淀池首端的流態，使得沉淀池首部產生較大的渦流，不利于沉淀作用的進行。水廠有關部門曾就配水不均問題曾反應池出口部分進行改造，一定程度上緩解了出水不均問題，但不能根本上解決問題。
　　③沉淀部分：水廠原沉淀工藝采用平流沉淀池，單系列池長108米，池寬14.4米，池中建有一道隔墻將平流池分為左右兩個。兩池在首部連通。就水力結構而言，該平流沉淀池結構安全合理。但是由于反應池與沉淀池連接部分配水不均，導致沉淀池首端水體形成較大渦動，無法順利實現平推。

2.改造總體方案

　　改造工程總規模定為6.0×10⁴m³／d以上(該水廠的一個混合—反應—沉淀系列）。
　　①混合部分：采用管式微渦初級混凝設備，該設備外觀為圓管形，長4m，直徑1m。設備安裝在反應池進水口前8米處。
　　②反應部分：反應池改造部分是整個改造工程的核心部分。為達到高效快速的完成絮凝反應，新反應工藝在原反應池土建基礎上分為兩個反應流程，同時對反應池孔室和孔洞尺寸進行了重新配置，反應設備采用小孔眼網格絮凝反應設備；同時充分利用過渡段空間，在過渡段布網，可使反應時間增加約一分鐘。這樣一來，不但實現了絮凝反應的快速高效，而且基本解決了反應池出口的配水問題。
　　③沉淀部分：為進一步強化反應并徹底解決沉淀池首端的配水不均問題，新工藝采用網格平流沉淀技術，在沉淀池首端安裝了5道格網，進一步完善了絮凝反應，增加反應時間約兩分鐘，同時改善沉淀池首端來水的流態，達到配水均勻的效果。

3.改造后工藝與原工藝運行對比

　　眉村凈水廠改造工程于1999年6月24日竣工并于6月25日開始通水運行。同年8月中旬，進入原水高濁期。該年度原水濁度超過200NTU，創該廠建廠以來最高記錄。針對這一實際情況，將這一時期作為水廠改造工程的調試運行期。將調試運行期間一天（1999年9月2日）的運行數據與去年同期運行狀況對比，結果如圖1、圖2所示，其中改造前工藝運行當日原水濁度55NTU，改造后工藝運行當日原水濁度147NTU。

4、運行狀況簡要分析

　　圖1、圖2數據表明改造工程對水質及水量的提高取得明顯成效，水量由4.3萬噸/日（原設計水量5萬噸/日）提高到8.7萬噸/日，提高幅度達74%，沉后水出水水質穩定在2NTU以下。另據現場運行記錄表明，改造后的混合反應部分外觀效果良好。當反應進行至第六孔前后時（改造后的反應池每系列共12孔），礬花已初步形成，并且隨著反應的進一步進行不斷張大。這表明改造采用的混合反應技術由于對流體反應動力學有較為深入透徹的認識，通過對混合反應各步水體流速和渦旋作用的控制，最終實現了藥劑與水體的充分混合及反應絮凝體的合理生長，為下一步沉淀作用的順利實現作好了準備。
　　現場運行記錄還表明，改造后平流沉淀首端的配水問題也得到了根本的改善。通過觀察反應池出水中所帶礬花的走向，可以判斷沉淀池首端水流實現了平推行進。由于礬花生長得粗大密實，礬花在沉淀池網格區后1米左右即迅速下沉，在水體表面形成清水層。而反觀原處理工藝，由于反應池出水配水不均，當處理水量達到一定數量后，即會在沉淀池首端產生大渦旋，對沉淀作用形成較大干擾，礬花長時間難以下沉。可見，網格平流技術可以有效地實現均勻配水，同時還會保護礬花不被破壞。

5、結論

　　“渦旋混凝網格平流”技術對濰坊市自來水總公司眉村凈水廠改造工程由于以下三個方面的成功，取得良好效果，超過了預期的目標。
　　（1）管式微渦初級混合設備的采用使藥劑在水體中順利實現了宏觀及亞微觀擴散；
　　（2）小孔眼網格絮凝技術的應用實現了絮凝體快速有效的碰撞生長；
　　（3）網格平流技術的應用強化絮凝反應的同時有效控制了平流沉淀池的均勻配水。