水庫(kù)水處理效果分析

嚴(yán)夢(mèng)姣, 孫志民, 柴薪, 張一帆，張靖怡，郭英楠

水庫(kù)水處理效果分析

嚴(yán)夢(mèng)姣1, 孫志民2, 柴薪1, 張一帆1，張靖怡1，郭英楠1

（1. 沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168； 2. 廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060）

研究了XX市某水廠新型氣浮-沉淀工藝對(duì)水庫(kù)水處理效果。通過(guò)改變PAC投加量和進(jìn)水量負(fù)荷來(lái)確定各個(gè)影響因素的最優(yōu)值，考察工藝運(yùn)行效果。運(yùn)行氣浮工藝時(shí)，最適PAC投加量及進(jìn)水量范圍分別為1.5 mg/L、和210~270 m3/h。運(yùn)行沉淀工藝時(shí)，最適PAC投加量和進(jìn)水量范圍分別為5.0 ~5.4 mg/L和180 ~270 m3/h。新型氣浮-沉淀工藝可提高不同季節(jié)水庫(kù)水出水效果。

新型氣浮-沉淀工藝；水庫(kù)水；濁度

近年來(lái)，我國(guó)研究人員不斷對(duì)浮沉池工藝進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)氣浮與沉淀聯(lián)用工藝可以達(dá)到對(duì)地表水理想的去除效果，但由于占地面積、建設(shè)成本等因素限制，此技術(shù)在給水處理工藝中難以實(shí)現(xiàn)及推廣。新型氣浮-沉淀工藝具有在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)根據(jù)原水水質(zhì)切換運(yùn)行氣浮工藝和沉淀工藝的功能，當(dāng)原水濁度較低或藻類含量較高時(shí)，運(yùn)行氣浮工藝；當(dāng)原水濁度較高時(shí)，運(yùn)行側(cè)向流斜板沉淀工藝。本試驗(yàn)主要針對(duì)對(duì)新型氣浮-沉淀工藝處理水庫(kù)水的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，通過(guò)調(diào)整新型氣浮-沉淀構(gòu)筑物運(yùn)行參數(shù)，找出氣浮單元和沉淀單元各自最佳的運(yùn)行條件，達(dá)到為該工藝以后的推廣運(yùn)行提供成熟的技術(shù)支撐與示范的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)主要考察新型氣浮-沉淀工藝對(duì)XX市某水廠水庫(kù)水處理效果的影響，通過(guò)改變PAC投加量（0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7和1.9 mg/L）和進(jìn)水量負(fù)荷（150、180、210、240和270 m3/h）等來(lái)確定各個(gè)影響因素的最優(yōu)值，考察工藝運(yùn)行效果。

1.2 檢測(cè)項(xiàng)目及分析方法

測(cè)量CODMn采用酸性高錳酸鉀法。濁度測(cè)量采用2100P便攜式濁度儀(Hach Co.,USA)?？傝F測(cè)量采用二氮雜菲分光光度法。錳測(cè)量采用過(guò)硫酸銨分光光度法。溫度、pH值的測(cè)量分別采用溫度計(jì)、pH計(jì)。測(cè)量藻類采用計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)法。

1.3 工藝流程

XX市某水庫(kù)凈水廠凈水規(guī)模為6 300 m3/d，試驗(yàn)采用的處理工藝為混合絮凝—新型氣浮-沉淀—過(guò)濾—消毒組合工藝，目前僅為生產(chǎn)調(diào)試階段。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣浮單元影響因素試驗(yàn)研究

2.1.1 混凝劑投加量

由于混凝劑投加量不足或過(guò)多都會(huì)導(dǎo)致混凝效果不佳，從而影響氣浮出水水質(zhì)。試驗(yàn)調(diào)節(jié)進(jìn)水量為270 m3/h時(shí)，PAC的投加量不同對(duì)氣浮單元濁度、CODMn、總鐵及錳的去除效果，尋找最優(yōu)PAC的投加量。新型氣浮-沉淀工藝氣浮單元處理水量為270 m3/h，pH值為7.0左右。由圖1可看出，當(dāng)PAC投加量為1.5 mg/L時(shí)，濁度和CODMn的去除率達(dá)到最大值，分別為95.2%和56.8%。鐵的平均去除率在1.1~1.5 mg/L時(shí)達(dá)到87.5%。錳的平均去除率在1.1 ~1.7 mg/L時(shí)為81%。

當(dāng)絮凝顆粒粒徑<100 μm時(shí)，與微氣泡粘附能產(chǎn)生較好的去除效果，且絮凝顆粒粒徑的最佳范圍為10~30 μm[1]。隨著PAC投加量增多，絮凝顆粒尺寸逐漸增大，當(dāng)超過(guò)最佳顆粒尺寸（>100 μm）時(shí)，溶氣系統(tǒng)釋放的氣體不能提供足夠的上浮力，導(dǎo)致氣浮效果降低。綜上所述，當(dāng)原水濁度在4.0~7.8 NTU范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的混凝劑最佳投加量為1.5 mg/L。

2.1.2 進(jìn)水量負(fù)荷

由于進(jìn)水量會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的水力沖擊影響，故試驗(yàn)設(shè)置當(dāng)混凝劑PAC投加量為1.5 mg/L時(shí)，不同進(jìn)水量負(fù)荷對(duì)新型氣浮-沉淀工藝氣浮單元的影響。氣浮反應(yīng)時(shí)，CODMn、錳離子和總鐵的去除率在進(jìn)水量為180 ~270 m3/h之間波動(dòng)不大，平均去除率分別為52.1%、83.6%和86.68%。當(dāng)進(jìn)水量為210 m3/h時(shí)，濁度去除率達(dá)到最高值93.9%，隨后無(wú)明顯變化。

分析原因，當(dāng)絮凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致生成的絮體粒徑較大，從而不利于氣浮作用。綜上所述，當(dāng)處理氣浮單元進(jìn)水量范圍為210 ~270 m3/h時(shí)，處理效果最優(yōu)。

2.2 沉淀單元影響因素試驗(yàn)研究

2.2.1 混凝劑投加量

沉淀反應(yīng)時(shí)，濁度和總鐵的去除率變化不大，平均去除率分別為90.1%和85.83%。當(dāng)PAC投加量為3.8~5.4 mg/L時(shí)，CODMn去除率較高，平均值為55.8%。當(dāng)PAC投加量為3.0 mg/L時(shí)，錳去除率達(dá)到最大值88.3%；當(dāng)PAC投加量為3.8~5.8 mg/L時(shí)，錳去平均值為78.9%。

分析原因，當(dāng)過(guò)度增加投藥量時(shí)，形成的絮凝體可能會(huì)出現(xiàn)復(fù)穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致絮凝效果下降，濁度上升。綜上所述，新型氣浮-沉淀工藝運(yùn)行沉淀單元時(shí)，PAC最佳投加量范圍確定為5.0~5.4 mg/L。

2.2.2 混凝劑投加量

試驗(yàn)調(diào)節(jié)設(shè)置pH為7.0左右，PAC投加量為5.0 mg/L時(shí)，不同進(jìn)水量負(fù)荷對(duì)沉淀單元濁度、CODMn、總鐵及錳的去除效果。

由圖1可以看出在沉淀單元中濁度、CODMn、總鐵和錳的去除率隨著進(jìn)水量的增加波動(dòng)不大，平均去除率分別為94.85%、49.6%、97.97%和76.46%。

分析原因，由于設(shè)備設(shè)計(jì)流量接近270 m3/h（水廠凈水規(guī)模為6 300 m3/d），當(dāng)實(shí)際流量低于設(shè)計(jì)流量時(shí)，斜板沉淀單元能充分發(fā)揮對(duì)絮凝體及大顆粒雜質(zhì)的攔截作用，使處理效果保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。綜上所述，新型氣浮-沉淀工藝運(yùn)行沉淀單元時(shí)，進(jìn)水量最佳范圍為180 ~270 m3/h。

圖1 不同進(jìn)水量下各指標(biāo)去除效果

3 結(jié) 論

（1）PAC投加量和進(jìn)水量負(fù)荷對(duì)氣浮-沉淀工藝水庫(kù)水出水效果有明顯影響。當(dāng)運(yùn)行氣浮單元時(shí)，PAC的最佳投加量為1.5 mg/L，最佳處理水量為210~270 m3/h。當(dāng)運(yùn)行沉淀單元時(shí)，PAC最佳投加量為5.0~5.4 mg/L，最佳進(jìn)水量為210~270 m3/h。

（2）當(dāng)進(jìn)水量為270 m3/h，PAC投加量為1.5 mg/L，pH值為7.0時(shí)，氣浮工藝對(duì)濁度、CODMn、鐵和錳的去除率分別為93.1%、52.6%、95.1%和92.6%；當(dāng)進(jìn)水量為270 m3/h，PAC投加量為5.0 mg/L，pH值為7.0時(shí)，沉淀工藝對(duì)濁度、CODMn、鐵和錳的去除率分別為88.1%、49.1%、94.2%和80.3%。

［1］Edzwald J K. Flocculation and air requirement for dissolved air flotation[J]. JAWWA, 1992, 84 (3): 92-101.

［2］曹百川. 鐵系混凝劑處理引黃水庫(kù)水的混凝效果和絮體特性的研究[D]. 山東大學(xué), 2012.

Analysis on Treatment Effect of Reservoir Water by Integrated Flotation and Sedimentation Unit

1,2,1,1,1,1

（1. Shenyang Jianzhu University, Liaoning Shenyang 110168, China；2. Guangzhou Municipal Engineering Design and Research Institute, Guangdong Guangzhou 510060, China）

The treatment effect of reservoir water by integrated flotation and sedimentation unit (IFSU) was studied. Through changing the PAC dosage and the inflow load, the optimal values of every influence factors were determined. The results showed that, when running DAF, optimum PAC dosage and inflow load were 1.5 mg/L and 210~270 m3/h,respectively; When running sedimentation process, optimum PAC dosage and inflow load were 5.0~5.4 mg/L and 180 ~270 m3/h,respectively. The test result proved that SFIPS can be used to treat reservoir water in different seasons.

integrated flotation and sedimentation unit (IFSU); reservoir water; turbidity

R 123.7

A

1004-0935（2017）10-0954-02

2017-08-30

嚴(yán)夢(mèng)姣（1993-），女，貴州省貴陽(yáng)市人，碩士。

孫志民（1959-），男，吉林省長(zhǎng)春市人，研究員，主要從事給水排水設(shè)計(jì)與科研工作。