创新·突破 | 水力旋流无动力技术:市政管网提质增效的新思路
发布:2020-6-19 |浏览:793

2019年5月住建部、生态环境部、发改委印发《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019污水收—2021年)》,该方案首次将管网优化列入到污水处理的管理范畴,同时提出补齐城镇集中处理设施短板,由此,我国水环境治理从高速发展阶段迈向了高质量发展阶段。

在“2020(第十八届)水业战略论坛”上,启迪环境子公司雄安浦华水务科技有限公司分享了在这方面的思考,并提出了新的解决方案——水力旋流技术的应用。


【提质增效背景下水环境治理三大难题】


在过去的一年中,水厂的提质增效取得了很多的成果,但是在针对厂网一体以及管网优化上,仍然存在一些问题:

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面对这些问题,雄安浦华积极学习国外先进技术和经验,充分学习和研究了<<可持续排水系统设计指南(the SUDs)>>后,引进英国Hydro International的技术,将水力学设计理念在国内进行本土优化,通过计算机模拟和水力学设计,提出了一些治理新思路,供大家学习和参考,也期待新的技术能够为大家解决流域治理中遇到的一些问题。


【水力旋流技术提出对应解决方案】


针对提质增效过程中出现的三大问题,以水力旋流技术为核心的管网优化技术给出了可持续排水管控系统的解决方案。 

针对源头削减,应减少雨水及污染物浓度低的水进入水厂,我们结合现有的检查井,采用水力学设计优化,设置分散式水力旋流截污沉泥设备,让泥砂沉积在底部,漂浮物拦截在设备外腔,通过水力导流的作用,形成一个旋流和下翻堰出水,保证出水和底泥区和漂浮物区隔离,从而达到沉泥和拦截垃圾的效果。

在北方某试点项目中,通过吸污车后期运维,发现一个汛期中DN400管道上的水力旋流截污井,有效拦截了约0.26方的泥砂,这也意味着下游管网少进入了0.26方的泥砂量。在管井里清理这部分泥砂要比在管网里进行清理简单得多,作为源头削减方案,水力旋流井的改造简单、占地小,极大减少了后期运维成本。这一技术应用也成为了北京绿色防汛工程的主要技术手段之一。


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水力旋流截流井内垃圾拦截效果


针对合流制管网,如何高效截污,优化截流系统、减少污水排河,为此雄安浦华做了一系列的试点项目,最终得出一个处理方案:通过水力旋流浓缩设备,实现多截污、少截流。具体应用时,采用在关键节点设置水力旋流设备,通过旋流加格栅过滤的形式,对合流污水实现强化一级处理,浓缩底流排放回截污干管或调蓄池,处理后的清水进行排放。设备浓缩倍数可达到5-9倍,相当于提高了调蓄池或截污干管的截流倍数,同时削减了排放入水体的污染负荷。

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水力旋流浓缩截污设备示意图


接下来是如何减少厂前溢流,提高污水处理厂进厂污水浓度,厂前溢流和进水污染物浓度过低的的问题在国外同样也会遇到。在美国南卡罗莱纳州康威市的萨克河污水厂,雨季的时候来水比较多,污水处理厂的处理规模无法满足处理需求。后期改造中,通过在污水处理厂前端加一个水力旋流的浓缩装置,通过浓缩13%的底流进入污水处理厂的深化单元,清水直接排入萨克河,可以到达总颗粒物50%以上的拦截和COD70%以上的拦截效率。


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在这个项目中,并没有强调达标排放,而是强调总量控制,对环境容量而言,实际上是更加科学和合理的。


【无需动力,环保可持续】


水力旋流技术最大技术创新性为所产设备无需动力。依托水力旋流技术所产生的设备,依靠水头及重力流使得设备完成运转无需额外动力,达到截污的同时,也减少人工的维护,形成简单高效的运转,在以绿色节能理念为发展核心的今天,可以大幅度的降低能耗,同时避免了相应设备在工程建设和使用过程中的诸多繁琐,因而具有广泛的适用性。

为了保证设备物尽其用,雄安浦华积极探索,结合实际,提出了旱季雨季不同的用法,在雨季,将其作为浓缩装置,提高污水进水污染物浓度,在旱季,将其作为除砂的强化措施,可以减轻曝气沉砂池的负荷,使得曝气沉砂池水力停留时间变长,沉砂效果更好,同时,水力旋流沉砂的效果,也完全可以达到除砂的预处理要求。

西安一个20万吨的污水处理厂,采用了水力旋流的装置,完全替代了传统的曝气沉砂池,占地和运营费用都大大降低,同时沉砂粒径可以达到106微米去除率85%以上。

疫情期间,针对水厂进行电话回访时发现,由于地铁施工废水的排入,同样进水水质的西安某污水处理厂发生了严重淤积,生化池预计深度达到4米。但采用了水力旋流除砂技术的污水处理厂,在同样情况下未出现明显淤积,一周内期间总排砂量达到了300m3。出砂表观性质也明显可见细密的无机颗粒,有效节省了清淤的运维成本。

水力旋流除砂处理,已经应用到十余个项目当中,达到较高精度的除砂要求,在水厂处理的全程中减少泥砂量,提升后续生化段的处理效率,对水厂的设备进行保护,减少人工清掏费用,节约占地及能耗。

今后,雄安浦华将不断对水力旋流技术在多领域的应用进行深化研究,为城镇污水的提质增效三年行动添砖加瓦。雄安浦华将积极改进和优化,来面对新的机遇和挑战!