第 卷 从混凝机理分析, 在一定的有机高分子药剂投 加剂量下, 药液的浓度越低, 均匀混合效果越有 利 [ ] 对于泥沙浓度高的高浊度水, 较高的药液浓度 更会给絮凝造成一定影响, 使药液在水中快速混合效果较差 为增强混凝效果, 增加投药器 改造水旋澄清池的进水方式 传统水旋澄清池的进水管, 直接进

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1 第 卷第 期 年 月 ( ) 文章编号 : - ( )- - 强化水旋澄清池技术处理高浊度黄河水的研究 * 董志龙, 李德生, 班云霄, 于连群, 王宝山 ( 兰州交通大学环境与市政工程学院, 甘肃兰州 ) 摘要 : 分析了常规水旋澄清池处理工艺 提出了增加投药器 改变投药方式和改造水旋澄清池进水方式的强化措施 实验结果表明, 水旋澄清池经强化技术改造后, 黄河水中浊度 有机物 氨氮的去除率均有了较大提高 为水厂在黄河水较高浊度期的正常供水提供了技术保障 关键词 : 高浊度水 ; 水旋澄清池 ; 投药 ; 浊度中图分类号 : 文献标识码 : 引言 夏季黄河水的高浊度期, 正是生活用水的高峰 期, 为了保证水厂出水水质, 自来水厂不得不降低产 水量, 甚至被迫停水, 这样一来水量就难以满足广大用户的需求 因此一些原有的水厂被迫增加处理构 筑物, 提高处理能力 [, ] 水旋澄清池技术在黄河中上游某些水厂普遍采 用, 其原理是通过对原水投加混凝剂后, 经水力旋流离心分离粗大颗粒 经悬浮泥渣层截留悬浮物, 再进 行二次絮凝完成泥水分离 水旋澄清池对高浊度黄 河原水有较好的处理效果, 但也存在一些问题 主要是夏季黄河水的高浊度期, 水旋澄清池处理效果较 差, 常出现 翻池现象 [ ], 为此水厂只能降低产水量 或停产 因此, 对水旋澄清池进行改进, 并提高其效 率, 对自来水厂的正常生产就具有重要的现实意义 图 实验装置流程图 实验设计 实验装置如图 所示, 水旋澄清器 ( 见图 ) 是在现场水旋澄清池的基础上, 按照几何相似 水力相 似的原则进行设计 其中对进水头部进行改造, 模拟 现场情况, 以进行现场试验 水旋澄清器的设计日处 理水量为 改造措施 增加投药器 高浊度原水, 对混凝剂除要求有较高的聚合度 图 水旋澄清器结构图 - 外, 还要有一定的分子链长度, 以便能发挥较好的吸 [, 附和架桥作用 ] 因此, 本实验采用阳离子聚合铝 ( ) 单独投加和阴离子型水解聚丙烯酰胺 ( ) 与 联合投加的方式进行对比试验 * 收稿日期 : -- 基金项目 : 甘肃省教育厅科研资助项目 ( - ) 作者简介 : 董志龙 ( -), 男, 山东安邱人, 硕士生

2 第 卷 从混凝机理分析, 在一定的有机高分子药剂投 加剂量下, 药液的浓度越低, 均匀混合效果越有 利 [ ] 对于泥沙浓度高的高浊度水, 较高的药液浓度 更会给絮凝造成一定影响, 使药液在水中快速混合效果较差 为增强混凝效果, 增加投药器 改造水旋澄清池的进水方式 传统水旋澄清池的进水管, 直接进入中部反应 室, 水旋提升作用小, 药液和水不能够充分絮凝, 特别是在浊度较高的时候, 絮凝不充分, 难以形成大的 絮凝颗粒 改进进水方式, 延伸进水管至絮凝室的三分之一高度, 使进水水流沿与水旋澄清池絮凝室内侧切 线的 角方向进入, 水流能够在水旋澄清池中旋 转起来, 用以改善水力条件 强化絮凝 改进后的进 水头部使水流在澄清池中心筒中更好的旋转起来 一方面, 水流的旋转使进水中大的泥沙颗粒在向心 力的作用下, 沉积在第一反应室的底部, 进而由排泥 管排出池外 ; 另一方面, 改进后的进水头部使水流的旋转, 相当于对流体进行了搅拌作用 提高了流体的 速度梯度, 增强了同向絮凝的效果, 在一定流量范围 内可提高处理效果 试验水质 图 年平均浊度随月份变化曲线图 实验是在兰州某自来水厂进行 由于 ~ 月份, 兰州黄河上游的降雨较多, 而造成黄河水的浊度大幅 增加, 并且有红泥, 给浊度处理增加了困难 ; 冬季 ~ 月份, 黄河水的浊度较低, 此时的水旋澄清池中的 悬浮层的厚度较薄, 甚至需要回流泥渣方可形成悬浮 层 试验期间取样浊度平均值的变化曲线见图, 图 年 月平均浊度随日期变化曲线 主要分析项目与方法 本试验所要考察的水质指标主要是浊度 和 浊度采用液体 - 浊度仪, 纳 氏试剂法测量, 高锰酸钾法测定 试验结果与讨论 投药点对浊度的去除效果影响 本试验从 个不同的投药点投加等量聚合铝, 并进行处理效果对比分析 这三个投药点分别是加药器前部 ( # 投药点 ) 加药器后部 ( # 投药点 ), 水 旋澄清器第一反应室 ( # 投药点 ) 聚合铝的药剂浓 度为 %, 药液流量为 表 是浊度去除的部分实验数据对比效果 从表 数据分析, # 投药点的出水效果最好, 这在进水浊度较高时, 对出水水质的影响较大 强化 投药器对絮凝剂和原水有加强混合絮凝作用, 能强化絮凝效果, 提高出水水质 # 投药点比 # 投药点 的出水浊度低, 表明改进的进水头部能提高搅拌功 能, 提高药液的絮凝效果 试验表明, 进水方式的改进和强化投药器的设置, 明显改变了出水水质, 提高 了处理效果 表 不同投药点投药试验结果 取样记录 进水浊度 # 投药点出水浊度 # 投药点出水浊度 原投药点出水浊度 注 : 每一数据为多次测量的平均值 ( 取样日期为 年 月 )

3 第 期 董志龙等 : 强化水旋澄清池技术处理高浊度黄河水的研究 投药方式对浊度去除的影响 单独投加聚合铝的处理效果 由上述试验结果, 将聚合铝从 # 投药点投加, 聚合铝的药剂浓度为 %, 试验过程中进水流量保持, 其处理效率见表 表 说明 : 增加聚合铝投加量可以使去除率明 显提高 ; 但投加量较大, 运行费用高, 产泥量大, 所以 不宜单独使用 与 先投加, 后投加 复配投加的处理效果, 的药剂配置 表 聚合铝投加量不同时处理浊度相对效果 加药量 浊度 进水 浓度为 %, 的药剂配置浓度为 %, 在加药器前投加, 经加药器与回流清水混合, 加在水旋澄清器进水处 表 为对比结果 表 复配投加不同药剂量的处理效果 药剂投加量浊度 试验说明 : ) 复配投药所产生的絮体比单独投加 无机絮凝剂产生的絮体结实紧密, 絮体形成速度和沉降速度快 ; ) 复配使用可大大减少投药量, 且去除率 明显提高 综合表,, 无机混凝剂和有机絮凝剂复合 作用, 能够充分发挥不同絮凝剂间的协同作用, 从而 降低药耗, 节约成本, 提高处理率 改造水旋澄清池进水方式对浊度去除的影响 在水旋澄清池进水头部的技术改造后, 进行处 理效果对比试验 在加药器前投加, 经加药器与回流清水混合, 加在澄清池进水处 现场 对比试验的结果如图 所示 表明水旋澄清器的进 水头部经改造后, 其处理浊度的百分率显著增高, 处 理效果明显改善 图 年 月和 月强化水旋澄清池去除浊度效果 -

4 第 卷 强化技术对有机物的去除效果 对黄河高浊度水生产试验的观测证明, 原水中 有机物含量的多少与水中泥沙浓度大小呈正相关关 [ ] 系 当泥沙浓度高时, 水中有机污染物含量也相应增加 而活性炭吸附和常规工艺均处理效果不高或 基本无效 [ ] 充分利用高浊度水泥沙吸附能力强这 一特点的同时, 加以强化絮凝技术这一重要工艺环 节, 利用复合 ( 或两种 ) 药剂优化组合联合投加, 采用高效节能的新型絮凝设备, 实现强化常规工艺, 有效 净化与去除水中有机污染物包括部分可溶性有机物 的去除效果, 达到改善出水水质的目的 原水中有机物种类很多, 含量较低, 一般日常监 测采用综合性水质指标高锰酸钾耗氧量 来反 映水中有机物总量 试验期间所取黄河水的 值 为 ~, 浓度在 ~ 之间 而国家饮用水标准规定, 一般应小于, 浓度小于 试验时, 先投加, 投药点始终选在强化投药器后的水旋澄清池进水处, 间隔一段时间后, 分别 从 #, #, # 个投药点投加助凝剂 对 的去除效果, 考察 图 说明, 在 加药点不变时, 加在强化加药器前效果最佳 说明此种复配投药方式使 两种药剂的功能均得到较好发挥 综合图 ~, 强 化混凝后, 对有机物 ( ) 的去除率显著提高, 对水中氨氮的去除效果也有了较大改善 图 投药点变化对去除有机物的影响 图 投药方式变化对去除有机物的影响 强化技术与普通方法的对比 图 进水头部改造对去除有机物的影响 图 强化混凝与原工艺对氨氮去除效果比较 通过以上研究, 建议该水厂对水旋澄清池实施技 术改造如下 : 改造水旋澄清池头部, 采用 与 联合投加方式, 投药点在水旋澄清池进水 处, 投药点选在强化加药器进水端 ( # 投药 点 ), 经一段时间运行, 考察其运行效果, 并与该水厂未实施改造的水旋澄清池的出水效果作对比, 数据说 明强化混凝效果良好, 改造是卓有成效的 ( 见表 ) 表 改造的水旋澄清池与原水旋澄清池效果比较 - - 项目 # # # # # # # 进水浊度 原池出水浊度 改造池出水浊度 进水 原池出水 改造池出水 进水 原池出水 改造池出水

5 第 期 董志龙等 : 强化水旋澄清池技术处理高浊度黄河水的研究 结论 ) 强化混凝可有效提高水旋澄清池的去除效 果 在进水浊度小于 时, 出水浊度可保证在 以下 去除的有机物用 表示平均去 除率为 %, 对氨氮的平均去除率为 % ) 水旋澄清池强化混凝工艺处理受污染高浊 度水, 利用了高浊度水本身净化有机物的优势, 并辅以复配投药和高效絮凝等一系列措施, 提高了对高 浊度水水中有机物及 净化受污染高浊度水的目的 参考文献 : 的去除效果, 达到了 [ ] 蒋难先 兰州高浊度水预沉处理运行要点 [ ] 净水技 术,, ( ):- [ ] 张新喜, 左爱华, 钟梅英 脉冲澄清池的改进设计与运 行 [ ] 中国给水排水,,( ):- [ ] 吴纠纠, 张文华 给水工程 [ ] 北京 : 中国建筑工业出 版社, [ ] -,, - - [ ],, &,, ( ): - [ ] 武道吉, 谭风训, 张 华 高浑浊度水混凝及混凝控制 指标的研究 [ ] 工业水处理,,( ):- [ ] 方, 聂建校 澄清水回流 混凝剂联合投加净化高 浊度水 [ ] 中国给水排水,,( ):- [ ] 戴之荷 受污染高浊度水净化新技术 [ ] 给水排水,, ( ): - [ ] [ ],,( ): -,,,, (,,, ) : - -,,,, -,, : ; - ; ;

第 2 期 李德生等 : 强化水旋澄清池技术处理黄河高浊度水的试验研究 215 求 [7~12] 目前兰州一些水厂处理工艺未设初沉池, 而是将黄河水先经过斗槽预沉, 然后直接进入水旋澄清池沉淀 [13] 这种处理工艺只能满足浊度在 1000NTU 左右的处理要求, 但对高于 2000NTU 以上浊度

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