3.1 最优出水浊度的动态特性 ① 当原水流量、浊度一定时,沉淀出水浊度C1的大小直接关系到水处理费用的高低。运行时如果允许C1较高,则混凝沉淀的费用可相应降低,但却增加了滤池的运行费用;反之如果要求C1较低,则提高了混凝沉淀的处理费用,而降低了滤池的运行费用。因此,必然存在着一个使总运行费用最小的沉淀出水浊度,即系统优化运行意义下的最优沉淀出水浊度C*,见图2。
② 原水流量、浊度变化时,C*也随之变化,其变化幅度与原水有关参数变化幅度有关。表2为流程2的C*与原水浊度C0或原水流量Q之间的变化关系,即C*∝(C0/Q)。此式表明,出水浊度是联系混凝沉淀与过滤的中间变量,它的大小既受到原水水质及混凝沉淀设备处理效率的影响,同时也受到滤池水量负荷的制约,需根据运行条件的变化合理确定。
由图3可知: ① 当C1较低时,过滤周期由TH决定;而C1较高时,过滤周期由TL决定。 ② 当C1=7.6 NTU时,TH=TL=26.7 h,滤池处于最佳运行状态,但总运行费用不是最小;而当C1=10.8 NTU时,TH=23.06 h,TL=20.68 h,过滤周期取20.68 h,此时系统的总运行费用最小。即整体最优时局部不一定最优,而局部最优时整体不一定最优。 在本优化运行计算中,通过调整各运行参数,使双层滤料滤池的TH与TL比较接近,在系统处于最优运行的前提下,尽可能使滤池也处于良好的运行状态。 3.5 系统优化运行的经济效益 由表1看出,试验系统优化运行与常规运行相比,当滤后水质相同时,节省运行费用19%~36%,而第3组优化运行与常规运行费用相差不多,但优化运行滤后水质明显好。 根据天津某水厂1997年2月药耗(不包括消毒剂),排泥电耗及反洗水、电耗等实际运行资料,计算其费用为0.029 9 元/m3,如水厂日处理能力按50×104 t、优化运行节省费用按10%~20%计算,则年节省运行费用(54.6~109.1)万元。 根据水厂一年实际运行数据,当原水水质较差时,月投药量是2月份投药量的3~4倍,排泥量及反洗耗水量也相应增大,故年节省运行费远大于上述计算值。
4 结论
① 根据原水变化及对出水水质的要求,在对系统运行全面分析、综合调整的基础上,确定系统优化运行意义下的沉淀出水浊度。不同地区、不同药剂品种、不同处理流程,其最优沉淀出水浊度的变化范围及变化幅度也不同。 在多流程的净水厂中,各流程处理规模应根据优化计算予以确定,优先使用运行状态好、耗损低的处理设备。 这样,在处理系统中通过纵向调节各处理构筑物的水质负荷,横向协调各流程间的水量负荷,以及合理确定排泥周期、过滤周期等运行参数,使系统适应运行条件的变化,并处于良好的工作状态。 ② 水处理系统优化运行不仅可节省运行费、提高运行管理的技术水平,而且在水厂实际运行中,面对不断变化的原水条件及随之变化的工艺设备特征参数,运行管理人员借助优化运行计算软件模拟系统各种可能的运行状态,从中寻求系统最佳运行工况,避免了系统运行的盲目性及运行参数调节与处理效果滞后的弊端,保证水厂生产的优质、安全、可靠。
参考文献
1 Renner R C,Hegg B A,Bender J H.Composite correction program optimizes performance at water plants.Jounal AWWA,1993 2 田一梅,张宏伟等.水处理系统运行状态数学模拟的研究.中国给水排水,1998;14(4):10~13