1 特殊原水的形成及水質(zhì)特點(diǎn)

1.1 低溫低濁原水

低溫低濁水一般水溫0～4 ℃，濁度1～30 mg/L。水溫低，水分子熱運(yùn)動(dòng)緩慢，水的粘滯性高、流動(dòng)性差，從而減緩了水中膠體雜質(zhì)顆粒的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)膠體顆粒間的排斥勢(shì)能增大，不利于顆粒碰撞，使膠體顆粒脫穩(wěn)困難［１］；水溫低，膠體的溶劑化作用增強(qiáng)，顆粒周圍水化作用突出，妨礙其凝聚；水溫低，對(duì)藥劑水解的吸熱過(guò)程有不利影響，使水解不完善，影響藥劑效能的發(fā)揮；水溫低，氣體在水中的溶解增加，使絮凝體密度降低，溶解氣體大量吸附于絮凝體周圍，不利于沉淀分離。濁度低，單位水體中顆粒數(shù)量少、密度低，顆粒間有效碰撞的幾率減少；濁度低，顆粒細(xì)小均勻，形成的絮凝體細(xì)、少、輕，難于沉淀，易于穿透濾層。處理低溫低濁水最關(guān)鍵的問(wèn)題是加強(qiáng)顆粒有效碰撞的幾率，形成更大、更密實(shí)、利于沉淀的絮體。目前針對(duì)該水質(zhì)所采用的加大投藥量、降低運(yùn)行負(fù)荷、延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間、泥渣回流等方法，均是從增加顆粒碰撞機(jī)會(huì)考慮，效果難盡人意。

1.2 汛期高濁原水

夏季暴雨期，由于地面徑流挾帶大量泥砂雜質(zhì)匯入水體，使原水濁度驟然升高，達(dá)千度以上，形成高濁水質(zhì)，長(zhǎng)江、黃河等水土流失嚴(yán)重的流域高濁期較長(zhǎng)。高濁水中泥砂量大，顆粒密度大，帶負(fù)電荷，布朗運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，顆粒碰撞機(jī)遇多，但自凝沉淀絮體小，結(jié)構(gòu)松散密度較低；顆粒在水中運(yùn)動(dòng)的粘滯阻力增加，藥劑擴(kuò)散阻力大、速度慢，易形成藥劑與渾水混合不均勻而造成局部濃度集中甚至活性基被封閉等不利現(xiàn)象，而水中剩余泥砂顆粒又會(huì)由于未能接觸到足夠量的藥劑而絮凝不充分［２］。這些因素造成了混凝劑起動(dòng)劑量的增高或絮凝效能的降低，其結(jié)果是既浪費(fèi)大量藥劑又得不到應(yīng)有的效果，造成沉淀池積泥和泥水流，給沉淀、排泥、過(guò)濾等工藝環(huán)節(jié)造成困難，導(dǎo)致降負(fù)荷運(yùn)行，影響供水水質(zhì)、水量。因而，選擇混合傳質(zhì)快速、絮凝體形成密實(shí)、排泥順暢、抗?jié)岫茸兓瘺_擊負(fù)荷強(qiáng)的工藝是解決此問(wèn)題的關(guān)鍵。

1.3 低溫高濁原水

低溫高濁水質(zhì)較為少見(jiàn)，一般因水源地位于鹽堿地帶，庫(kù)區(qū)內(nèi)無(wú)水草，岸邊無(wú)植被，庫(kù)內(nèi)堿性底泥厚約200 mm，質(zhì)量體積為1.2。庫(kù)內(nèi)水層較淺，濁度受風(fēng)影響較大。春、秋大風(fēng)季節(jié)，底泥泛起，形成堿性低溫高濁原水，pH值8.9以上。此種水質(zhì)由于水溫低、濁度高使原水的粘滯性很高，極不利于藥劑的擴(kuò)散；堿性底泥形成的高密度顆粒在低溫水溶劑化作用下，其周圍水化作用非常嚴(yán)重，類似光滑圓球，使吸附架橋變得困難，妨礙絮凝；同時(shí)由于水溫低使水中氣體溶解度增加，形成的絮體密度降低，溶解氣體在顆粒水化膜周圍析出吸附，使絮凝體沉淀尤為困難。因此須選擇藥劑擴(kuò)散迅速的混合設(shè)備、絮凝控制科學(xué)的反應(yīng)設(shè)備、分離性能優(yōu)良的沉淀設(shè)備來(lái)解決上述問(wèn)題。

1.4 微污染原水

近年來(lái)水體污染、富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象普遍存在，水庫(kù)藻類生長(zhǎng)繁殖旺盛，腐殖酸含量很高，其CODCr為53.9 mg/L，BOD5為34.1 mg/L。我國(guó)目前普遍采用強(qiáng)氧化劑、預(yù)氧化或生物預(yù)處理措施去除微污染，然而無(wú)論何種預(yù)處理方法，都要通過(guò)反應(yīng)使水中的有機(jī)物析出，達(dá)到膠體顆粒尺度，最終通過(guò)絮凝、沉淀、過(guò)濾的方法與水中的其他顆粒一起去除。因此，研制高效能的絮凝與沉淀設(shè)備不容忽視。

2 原工藝運(yùn)行狀況

① 25×104 m3/d水廠工藝流程為：

原水→靜態(tài)混合器(10 s)→傳統(tǒng)網(wǎng)格反應(yīng)池(23 min)→三層側(cè)向流斜板沉淀池［(5.0 m3/(m2·h)］→出水
每年11月—次年4月，原水處于低溫低濁期，濁度10～50 NTU，水溫0～4 ℃，該工藝處理能力降至(20～22)×104 m3/d，沉淀池出水濁度6.5～14 NTU，投藥量增加；4月—5月進(jìn)入低溫高濁期，原水濁度600～1 500 NTU，水溫1～5 ℃，pH值8.6～9.4，該工藝處理能力降至(8～12)×104 m3/d，沉淀池出水濁度一般在6～15 NTU，藥耗很高；7月—8月雨季，降雨量較大時(shí)驟然出現(xiàn)高濁原水，水溫20 ℃左右，只能降負(fù)荷運(yùn)行，該工藝處理能力降至20×104 m3/d左右，沉淀池出水濁度一般在15～20 NTU，藥耗較大。

② 另一水廠10×104 m3/d工藝流程為：

反應(yīng)池(25 min)→斜管沉淀池(2.5 mm/s)→出水

由于水質(zhì)嚴(yán)重污染，致使此工藝運(yùn)行狀況很不正常，在處理水量降低到3×104 m3/d時(shí)，沉后水濁度才能低于15 NTU；處理水量為5×104 m3/d時(shí)，沉后水濁度高達(dá)30 NTU以上。

3 工藝改造

3.1 流程及裝置

經(jīng)過(guò)多種工藝的研究比較，并在選用哈爾濱建筑大學(xué)多相工藝研究中心的“渦旋混凝低脈動(dòng)沉淀技術(shù)”進(jìn)行了小試而取得滿意效果后，分別對(duì)兩水廠中的一個(gè)2.5 m3/d單池進(jìn)行了工藝改造。改造后的流程為：

① 原水→管式微渦初級(jí)混凝設(shè)備→小孔眼網(wǎng)格反應(yīng)池→小間距斜板沉淀池→出水
② 微污染原水→立管串聯(lián)式初級(jí)混凝設(shè)備→小孔眼網(wǎng)格反應(yīng)池→小間距斜板沉淀池→出水

3.2 改造前后的運(yùn)行對(duì)比曲線

改造前后工藝對(duì)比運(yùn)行的水量、水質(zhì)及藥耗等主要參數(shù)指標(biāo)繪制對(duì)比見(jiàn)圖1--圖4。

4 結(jié)論

生產(chǎn)運(yùn)行對(duì)比數(shù)據(jù)表明：

① 新工藝在各種原水情況下，處理能力均大幅度高于原工藝，任何時(shí)期均能達(dá)到或超過(guò)原設(shè)計(jì)負(fù)荷；
② 新工藝沉后水濁度指標(biāo)明顯優(yōu)于原工藝，一般可保障低于3 NTU；
③ 新工藝藥耗較為節(jié)省。

參考文獻(xiàn)

1 吳正淮.低溫低濁水凈化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展.中國(guó)給水排水，1989；5(5)
2 傅文德.高濁度給水工程.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.7

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