電導率法測定平流沉淀池停留時間的研究

周偉青，朱利平

（馬鞍山首創水務有限責任公司，安徽 馬鞍山 243000）

前言

平流沉淀池是水處理工藝中使用較為廣泛的一類沉淀池，構造簡單，對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較強，水在池中沿水平方向移動，懸浮物依靠重力作用自然沉降。平流沉淀池的停留時間是反映平流沉淀池工作狀況的一個非常重要的參數，污水在池中的停留時間越長，越有利于更多顆粒物發生沉降。在平流沉淀池的實際運行中，停留時間本身也受多種因素的干擾，如水溫、水質、入水流量、出水方式、風速、刮泥設備及積泥狀態等的影響。因此，測定停留時間對于掌握平流沉淀池的實際工況是非常有幫助的。本研究使用食鹽（NaCl）作為示蹤劑，在濾池入口處快速投加一定量的食鹽，隨后在出口段每隔一段時間檢測水中的電導率，并繪制出時間和電導率的曲線圖，最終通過EXCEL計算出沉淀池的停留時間。

1 工作原理

1.1 沉淀池停留時間分布函數

在理想情況下，沉淀池的理論停留時間T為：

而在實際情況中，由于在沉淀池內存在著液體不流動或流動極緩慢的死角，降低了反應器沉淀池的有效容積。沉淀池中因短路流和渦流等引起的返混現象，均使得實際情況復雜化。通過研究沉淀池中的返混程度，可以衡量實際情況偏離理想情況的程度，而返混程度可以用停留時間分布來衡量。

根據反應器的原理，對于停留時間分布函數E（t），則有：

其分布曲線如圖1。

圖1 停留時間分布函數E（t）-t曲線

從圖1可知，在NaCl投加前，沉淀池中Cl-濃度為C0，因此以C0為起點做一條與橫坐標平行的直線，它與濃度曲線C（t）間的面積即面積A代表了投加的Cl-的數量，而面積A又是由無數個面積為a的微小矩形構成的，因此如果用τ表示沉淀池的平均停留時間，那么

1.2 電導率測定法

溶液的電導率是反映含鹽量的一個重要指標，在理想的純水環境里，電導率與含鹽量呈線性關系。在使用食鹽為示蹤劑測定沉淀池停留時間的試驗中，傳統的方法是在沉淀池的入水端用最短的時間投加一定量的食鹽，隨后在出口段每隔一段時間檢測水中Cl-濃度，通過繪制時間和Cl-濃度的曲線圖，最終計算出沉淀池的停留時間。該方法的主要問題是：每次測定必須要5人以上才能完成，并且由于需要人工采集水樣及使用硝酸銀法進行Cl-濃度的滴定，導致間隔時間不準確，并存在較大的滴定誤差等。事實上食鹽本身是強電解質，在水中是全電離的狀態，在將食鹽快速投入沉淀池后，沉淀池水電導率的增加量應與Cl-濃度成正比，因此可以通過在固定的時間間隔內測定電導率的變化，從而推算出沉淀池的停留時間。采用電導率測定的方法只需1人使用1臺具備存儲功能的便攜式電導率儀即可，相對于傳統的濃度測定法而言，該法既簡便易行，又能保證較高的準確度。

2 應用實例

本次的沉淀池停留時間測定選擇在馬鞍山首創水務公司某新投入運行的水廠進行，該水廠一期設計制水能力為10萬m3/d，擁有處理能力5萬m3/d的平流沉淀池兩座，平流沉淀池平面尺寸17.70×93.60（m）（設三道導流墻），池深4.00m，有效水深3.65m，停滯時間2.0h，水平流速13mm/s，沉淀池排泥采用虹吸式刮泥機，可自動往復間歇排泥；組合長度108.00m，寬17.70m。

2.1 測定過程

測定采用食鹽為示蹤劑，在沉淀池入口處快速投加200kg食鹽，隨后在出口處使用一臺上海雷磁產的DDBJ-350便攜式電導率測定儀測定水的電導率，自動測定的時間間隔設為2min，測定時間5h，測定完畢后將數據導入EXCEL內進行曲線圖的繪制和停留時間的計算（見圖2、表1）。測定時的水溫為23.7℃，濁度為54NTU，出廠水壓力為0.371MPa。

圖2 電導率-時間曲線圖

表1 沉淀池出水電導率測定數值

2.2 數據計算

將電導率儀中存儲的數據導入預先置入計算公式的EXCEL表格中（見表2），當取樣測定時間為270min時，F（t）=1，即經過270min后所投入的示蹤劑食鹽已基本上都從沉淀池出口處流出。這說明采用以食鹽作為示蹤物測定平流沉淀池平均水力停留時間是可行的。表2中計算出的該沉淀池平均水力停留時間為τ=153min，這同設計停留時間120min有一定的差距，分析原因是該廠剛投入運行，制水量約在7萬m3/d，還未達到10萬m3/d的設計能力，從而導致沉淀池的水力平均停留時間增加。

表2 沉淀池平均水力停留時間計算表

3 結論

采用電導率法測定平流沉淀池的水力平均停留時間，較傳統的Cl-濃度測定法更為簡便，可大幅節約人力和物力，又可以保證較高的準確度，由于可以精確地設定檢測時間間隔，同時還可以將電導率的檢測數據導入預先置有公式模型的EXCEL表格中，從而可以快速準確地計算出沉淀池的平均水力停留時間。同樣，該法也可用于沉淀池前段絮凝池水力停留時間的測定。

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