关于自来水厂游离氯消毒改造及合理优化的探讨

发表时间:2020/7/21   来源:《城镇建设》2020年10期   作者:朱春东
[导读] 自来水厂按照上海市供水行业协会的要求
        摘要:自来水厂按照上海市供水行业协会的要求,消毒接触池须以游离氯方式消毒,之后在清水池前投加氯和氨。文中概述了上海市自来水奉贤有限公司第二水厂消毒接触池原有的工艺情况,介绍了游离氯消毒改造的过程,探讨了改造中的一些合理优化。
        关键词:  消毒接触池   游离氯改造   合理优化
引言
        水是生命之源,供水行业是对国计民生都有重要影响的一个产业。在水处理过程中,消毒工序是整个处理环节必不可少的一部分,目前自来水处理领域中常用的消毒工艺包括游离氯、氯胺、二氧化氯、臭氧和紫外消毒工艺等。其中游离氯消毒和氯胺消毒的应用更为广泛。本文以上海市自来水奉贤有限公司第二水厂的游离氯消毒改造为例,介绍消毒接触池从氯胺消毒改造成游离氯消毒后的调整及其他点位相应变化,探讨整个改造过程中的一些合理优化,使得两种消毒方式可同时保存并进行互相切换。
1 第二水厂游离氯消毒改造背景
        上海市供水行业协会发布的《制水厂运行规程》(T/SWSTA000002-2020)最新标准14.4提到,要求“在活性炭滤池后或膜处理后,进入消毒接触池前,应先投加氯,以游离氯方式接触消毒,并在进入清水库前氯胺消毒。”[1]。结合上海市自来水奉贤有限公司生产安全部制定的《净水过程控制程序》(SF.SA06-2008),要求“消毒池游离氯消毒接触时间应不少于30min,游离氯浓度控制0.5mg/L左右,消毒剂与水体要充分混合接触”。
        根据上述要求,厂部需将现有的消毒接触池消毒工艺进行修改优化,将氯胺消毒改成先游离氯消毒,之后在清水池前投加氯和氨的处理工序。
2 第二水厂消毒接触池及清水池现有工艺情况
2.1 概述
        第二水厂消毒接触池原先采用氯胺消毒的方式,在消毒接触池的两个进口处分别同步加注次氯酸钠和硫酸铵,接着氯、氨在消毒接触池混合30min后,进入清水池。
        与此同时,为了保证进入清水池前氯和氨的含量达到厂部内控指标,因此在清水池入口前设置了加氯、加氨的应急投加点,应急投加点均有对应的电磁流量计对应急投加进行精确的计量。若发现氯和氨指标偏低时,可启用应急投加设备进行补氯或补氨。最终自来水经清水池停留1-2小时后,水体中以化合氯方式出厂进入外围管网。
        结合图一所示现有消毒示意图,较直观的能看到消毒接触池前投加点的大致位置以及清水池前投加点的位置。在后续改造中,为了能降低改造的风险和难度,主要改造将在原有基础上进行。

图一 第二水厂现有消毒工艺示意图
2.2 现有消毒工艺设备情况
        根据现有的工艺情况,厂部配备了对应足够的设备,包括加氯设备、加氨设备、取样泵以及在线水质仪表,满足现有工艺的投加、取样及水质监测要求。

3 第二水厂游离氯消毒改造情况
        根据游离氯改造的要求,由于不能停水改造,增大了改造的难度,为了能够尽可能减少对原有设施设备的改变和影响,因此,此次改造在不破坏原有结构的基础上进行。保留原先使用的投加点位,在设备仪表及相应管路上进行相应的增加。

图二 第二水厂改造后消毒工艺示意图
        结合图二示意图可见主要工艺更改为,原先消毒接触池进口处的加氨点停用,加氯点保持不变;原先清水池前应急投加点,改成清水池前加氯和加氨的常规投加点,在清水池内进行氯胺消毒。
        为了能够有效的监测进清水池水样的水质情况,因此在清水池前管道上新增水质采样点,取样水利用在线余氯仪监测其总氯情况。而清水池内氨氮情况则可用切换的方式使用原先的氨氮仪。
        根据以上几点工艺的要求,新增及更换了如下设备:
(1)为保证消毒接触池出口游离氯浓度为0.5mg/L,进清水池的总氯要求为1.1-1.4 mg/L,同时保证清水池前应急处置的要求,新增2台流量为60L/h的加氯数字投加泵,保证互为备用。
(2)重新敷设加氯间至清水池前加注点加氯管道2根,并作互为备用。
(3)重新敷设加氨间至清水池前加注点加氨管道2根,并作互为备用。
(4)更新清水池前加氯和加氨电磁流量计,确保投加量准确。
(5)新增清水池前取样泵,并敷设取样管道,取样点和原先仪表放置于同一位置,便于取样及观察仪表数据。
(6)新增余氯仪,测定清水池前水样总氯值。

4 第二水厂游离氯消毒改造合理优化的探讨
4.1 改造整体合理优化思路
        本次游离氯改造的目的,一是为了满足最新标准中提到的游离氯消毒的要求,二是为了能在厂部原有工艺基础上,在达到目标的情况下,尽可能减少改造的工程量,并在保证原有出厂水质安全的情况下进行相应改造。因此此次改造的出发点为不破坏原有结构下,做到一些新增及更换。
        在上述背景下,厂部经过优化调整后,将新增的两台加氯投加泵专用于清水池前加氯,而原先的1#和3#投加泵则仍然进行消毒接触池的投加,原2#投加泵则专用于作为1#和3#投加泵的备用泵。原4#和5#投加泵不再投加清水池,而是专用于原水总管加氯。

图三 改造后新增的加氯数字计量泵
        在这样的思路下,最终形成两套投加模式,既可以沿用原先消毒接触池投加氯和氨的消毒模式,又可以切换至游离氯消毒,再到清水池前加氯和加氨消毒的模式,当游离氯消毒出现一些需要应急处置的问题时,可视情况做相应切换,更加保证水体消毒的安全和稳定性。
4.2 合理设置投加备用管路,确保投加稳定
        由于工艺的改变,清水池前须同时投加氯和氨,这对管路来说也存在一定的风险,万一管路在使用过程中存在漏点,将较难进行修复。因此在设置投药管路时,无论是加氯还是加氨,均设置了互为备用的两条管路。
        加氯管路和新装的两台加氯泵连接,在泵出口附近设置联络阀门,通过阀门调整可以达到泵和管路均能连通的目的。
        加氨管路的泵出口处和原砂滤池后加氨管路连接,之后再设置同样可以互为备用的两条管路,做到随时可以切换。
        由于管路均做了互为备用的两条管路,因此两台电磁流量计的安装位置在保证流量计前后直管段的要求的基础上,尽可能靠近投加点附近的位置,确保备用管的长度。两条管路汇合前及流量计前后也均设置了阀门,便于后续维护保养工作。
           
          图四 改造后的流量计以及部分管线            图五 改造后的加氯切换阀门
4.3 做好投加泵和流量计参数比对
        由于此次改造选用的为数字计量泵,对应的投加量可以直接在泵上进行设定和显示,但为了后续上位机进行相应的编程及自动投加任务,因此须对设定值和实际值提前做好比对工作,本次改造提前利用厂用压力水接入泵前母管。利用投加泵设定不同的量并与实际流量进行比较。这项工作一方面可以验证设定流量和实际流量的偏差关系,另一方面也可以测验管道是否有漏点并及时修复。

        根据上述测试可得,当加氯泵在正常工作时,设定流量和实际流量误差均保持在某一固定值附近,这对后续自动化设置自动投加控制程序有很大参考意义。
4.4 优化取样泵管路设计
    在此次游离氯改造过程中,取样泵的设置也十分重要,根据工艺图可知进清水池前的管路共有两条,因此,此次共设置了两个取样点,每个取样点各放置两台取样泵,互为备用,在实际使用过程中,由于东侧的取样点距离投加点较近,可能存在水体内氯胺未充分混合的情况,因此,实际使用中将常用西侧取样点作为余氯仪的进水水样,而东侧取样泵则作为备用。在进入仪表前,设置了互为切换的阀门,这样可以随时进行管路的切换,提升操作效率。
4.5 余氯仪取水优化设计
        在余氯仪日常使用中,我们知道余氯仪进水有两种方式,一种是利用余氯仪自带的样品调节装置,将水样直接接入Y型过滤器,保证水体充分的流动性,但该进水方式的缺点是水样无法直接观察到。另一种是先利用平衡水箱,再由平衡水箱连入余氯仪进行水样测量。
        为了能将两种方式更有效的结合起来,此次改造中的余氯仪取样系统,就将上述两种方式同时安装,即有样品调节装置,又有平衡水箱。实际使用时常用样品调节装置,而平衡水箱作为一个水质观察点,可以直观的看到水质的一些情况,以及便于在水箱内取水。水箱的出水处安装了备用的余氯仪进水管,使用时可以根据实际情况随时进行进水管的切换。同时也为维护等提供便利。

图六 余氯仪和平衡水箱安装方式的合理优化设计
5 结论和建议
        随着新版标准要求的提出,原有的消毒方式须做出相应改变,通过合理的方案设计及优化能尽可能减少改造带来的风险。在改造过程中,多加关注各类相应的标准,依据标准提高改造质量。新建或改造的水厂,可根据最新要求提前设计相应的工艺方案,减少后期的改造和维护成本。
参考文献
[1] 制水厂运行规程:T/SWSTA000002-2020[S].
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