水务一线 | Actiflo澄清池运行成本太高？来看看如何优化
新一代信息技术的加速变革支撑了智慧水务的飞速发展，现代化水厂的建设为我国供水行业的整体发展带来了很大的借鉴与思考。“水务一线”分享基层水厂、污水厂日常工作中的科技创新、技改创新、应用创新或管理创新等，可供相关的水厂提供参考和借鉴，希望可以带来更多思想的碰撞与火花。
工艺原理
临江水厂共建有3组Actiflo澄清池，总占地面积为1600 m2，每组Actiflo澄清池包括混凝池、投加池、絮凝熟化池以及斜管沉淀池，单组设计处理能力为2900 m3/h，是一种通过使用微砂帮助絮团形成的紧凑工艺，具有占地面积小、沉淀效率高的特点。
Actiflo澄清池的关键设备是微砂和污泥的循环系统，也就是水力旋流器和污泥循环泵。这两个设备一方面直接影响微砂和污泥的循环状态，从而影响出水水质；另一方面，二者的状态与Actiflo的运行成本密切相关——污泥循环泵的运行是该工艺能耗的主要来源之一，水力旋流器的分离效果直接影响该工艺的水损情况。因此，对关键设备的运维不仅仅是保证出水水质的前提，也是工艺成本优化的基础。
Actiflo澄清池工艺流程图
优化测试内容
开展工艺优化研究前，先确定Actiflo加砂工艺在满足水质要求情况下的最大处理水量及其运行条件，确定Actiflo今后的运行模式(补砂或不补砂，污泥回流或不回流)，以及相应的设备运维更新方案。试验时间自2016年7月至2018年6月，试验期间选取5# Actiflo恢复补砂(2017年4月—2018年1月，陆续投加197.5 t微砂)，6#、7#保持不补砂，进行比对试验。
烧杯实验
Actiflo加砂工艺是集合化学混凝沉淀、微砂加重絮凝、斜管沉淀等技术的组合工艺。试验旨在充分理解加砂工艺原理，并直观验证加砂作用。
试验结果显示：
(1)验证了微砂助凝的理论，加砂最大的优势在于其沉降速度快，1 min可基本完成沉降，加砂矾花更为细小而密实，且沉降时间更长；
(2)加砂工艺本身对于PAC浓度不敏感，转速对其影响较大，微砂需要一定转速来维持悬浮状态，即存在转速最低值，当低于此值时，出水效果明显下降；
(3)原水条件对于混凝沉降效果影响较大，相同原水在不同季节也存在差异，冬季原水条件较差时(低温低浊原水)，微砂的作用更加凸显；
(4)现有水质条件下，微砂浓度对试验效果影响不大(不同微砂浓度下，混凝絮凝效果相仿，沉降速度没有明显变化，沉后水浑浊度相近)，低微砂浓度即可实现助凝效果。
高水利负荷测试
测试期间，单池处理水量最高达到4 000 m3/h，其他时间段单池运行水量基本稳定在2 600～3 000 m3/h，达到设计负荷。在此期间，在持续补砂状态下，5# Actiflo的微砂浓度基本在1.5 g/L左右，沉后出水浑浊度基本控制在2 NTU以下，不补砂的6#和7# Actiflo的微砂浓度低于5# Actiflo，在0.5 g/L左右，出水水质与5#相近。
通过高水力负荷试验可知，在青草沙原水水质条件、低微砂浓度情况下，临江水厂Actiflo可达到满负荷运行，出水水质符合要求，这为未来在有水量需求的情况下进行水量提升提供了依据。
运行优化的效果和意义
明确最大水力负荷
通过对临江水厂Actiflo澄清池工艺进行系统性的优化测试，掌握了该工艺的最高运行负荷水平，为将来的水量提升提供依据。同时，促进了水厂对Actiflo澄清池工艺的日常运行管理，包括烧杯实验的进行、现场运行数据和测试数据的积累与分析。首先，通过定期烧杯试验，可以及时反映出原水的变化情况，给出工艺调整的方向。同时，可以通过对烧杯实验参数的进一步优化，使其不断完善。其次，对于日常运行数据的关注和积累也是管理水平提高的一个重要体现。在目前确定采取低微砂浓度运行的模式下，仍然需要定期检测微砂浓度、水力旋流器下喷口尺寸等，并结合加药数据、出水数据对系统运行进行综合评估，并做出预判。
确定低微砂浓度运行方式
通过长达两年的测试优化，烧杯试验的结果验证了微砂在低浓度的水平下可以实现明显的助凝作用。由于水力旋流器的连续运行，系统在外界极少补砂的条件下可维持较低的微砂浓度。水力旋流器下喷口的回流量适当增加，排泥量适当降低不会影响出水水质，同时，可以降低工艺水损。
制定关键设备的运维更新策略
通过此次对Actiflo关键设备循环泵和水力旋流器的系统性评估，改变原来对水力旋流器和循环泵性能的认识不足，制定更科学合理的维护更新策略。即定期通过便携外夹式超声波流量计测定循环泵流量、频率，采用创新方法定期检测水力旋流器下喷口流量和尺寸，进而提前判断整个循环系统的运行状态，采取预防性维护措施，及时更新关键配件，延长设备使用周期。
优化运行成本
Actiflo澄清池的运行成本较一般传统工艺高，其成本包括连续运行的污泥循环带来的电耗、连续排泥带来的水损和补砂带来的购砂成本。本次优化结果显示，购砂成本和水损能够得到进一步优化。在现有水质条件下，维持Actiflo低微砂浓度的运行方式，可极大的减少补砂量，大大减少了微砂的采购成本(约45万元/年)，同时，降低了微砂对设备磨损带来的相关运行成本(如水力旋流器内衬的更换维修成本，按每2个月更换1次，每个单价1万元计算，12个水力旋流器共计12万元，在低微砂浓度运行的情况下可降低内衬更换频率，约1年更换1次，共计可节约60万元/年)。
提升运行管理人员专业能力
Actiflo澄清池虽然在临江水厂运行超过十年，但由于长期处于不补砂状态，新进技术人员和现场运行人员对于加砂工艺本身的理解相对有限。测试结果促进全体技术人员与运行人员加深对工艺本身的设计与原理的理解，更利于日常的水厂生产运行，并形成指导手册，帮助日后运行中更好地应对各种工况条件的变化。
更多信息
孙坚伟1，姜伟毅1，丁李钢1，张 力2，蒋 希2
(1.上海浦东威立雅自来水有限公司，上海 200127；2.威立雅环境服务有限公司，上海 200041)