2018年10期
       

地表水厂絮凝池改造及运行优化研究
作者：肖刚 袁本松 贺晓娟 王砚 黄保平 王川林 黎功稷 王文静
单位：成都市兴蓉环境股份有限公司
摘要：在江苏某地表水厂设计参数条件下采用微山湖原水开展混凝搅拌试验, 并与实际运行效果进行对比, 发现实际生产中絮凝池絮凝效果差、药耗明显偏高, 存在低温低浊水处置困难现象。对工艺池进行测量复核后, 发现折板絮凝池前两段淹没过水折板安装高程和絮凝池尾端配水墙高程均存在异常, 影响絮凝沉淀效果, 针对上述缺陷进行改造, 辅以投加助凝剂, 使絮凝沉淀效果明显改善。运行效果表明:在冬季, PAC用量4 mg/L (以Al2O3计) 、PAM用量0.05 mg/L时, 沉淀池出水浊度可稳定地控制在1 NTU以下。
关键词：地表水厂 絮凝池改造 助凝剂PAM 浊度
作者简介：贺晓娟，610000四川省成都市锦江区毕升路256号中加国际20层E-mail:hexiaojuan@126.com;

地表水厂絮凝池改造及运行优化研究

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肖刚 袁本松 贺晓娟 王砚 黄保平 王川林 黎功稷 王文静

成都市兴蓉环境股份有限公司

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摘    要：

　　 在江苏某地表水厂设计参数条件下采用微山湖原水开展混凝搅拌试验, 并与实际运行效果进行对比, 发现实际生产中絮凝池絮凝效果差、药耗明显偏高, 存在低温低浊水处置困难现象。对工艺池进行测量复核后, 发现折板絮凝池前两段淹没过水折板安装高程和絮凝池尾端配水墙高程均存在异常, 影响絮凝沉淀效果, 针对上述缺陷进行改造, 辅以投加助凝剂, 使絮凝沉淀效果明显改善。运行效果表明:在冬季, PAC用量4 mg/L (以Al2O3计) 、PAM用量0.05 mg/L时, 沉淀池出水浊度可稳定地控制在1 NTU以下。

　　 作者简介： *贺晓娟，610000四川省成都市锦江区毕升路256号中加国际20层E-mail:hexiaojuan@126.com;

　　 收稿日期：2018-04-15

Study on retrofit and operation optimization of flocculationtank in surface water plant

Xiao Gang Yuan Bensong He Xiaojuan Wang Yan Huang Baoping Wang Chuanlin Li Gongji Wang Wenjing

Chengdu Xingrong Environmental Co., Ltd.

Abstract：

　　 Mixing and stirring experiment was carried out under the design parameters of a surface water plant with Weishan Lake in Jiangsu. Compared with the actual operation effect, it was found that the flocculation effect was poor and the drug consumption was obviously higher, There are difficult phenomena of low temperature and low turbid water treatment. After measuring the process pool, it was found that the height of the two sections of folded plate and height of the water wall were abnormal in the tail end of the flocculation pool. It was affected the flocculation. The effect of flocculation precipitation was improved obviously with the modification of the above defects and the addition of coagulant. The Operation results show that PAC dosage is 4 mg/L (AL2O3) and the dosage of PAM is 0.05 mg/L, the turbidity of settling tank effluent would be controlled below 1 NTU in winter.

　　  

　　 Received： 2018-04-15

0 概况

　　 江苏某地表水厂一期工程设计规模10万m3/d, 分2条工艺流程, 采用折板絮凝-平流沉淀-V型滤池-消毒处理工艺。根据水厂2015年投产以来的水质资料分析, 原水浊度全年在3～30 NTU, 冬季浊度小于10 NTU, 属于典型低温低浊水 [1] , pH全年在7.3～8.5, 碱度维持在140～210 mg/L (以CaCO3计) 。

　　 由于水厂运行时间较短, 针对PAC投加量与水质的关系需要进一步研究。为此取微山湖原水, 采用六联试验搅拌仪 (ZR4-6, 深圳中润水工业技术发展有限公司) 在地表水厂设计参数条件下开展搅拌试验 (见表1) 。根据表2可知, 烧杯试验最佳投药量为3 mg/L, 对此发现生产中絮凝剂投加量偏高, 2015年7月～2016年9月, 水厂PAC投加量一直保持在10～12 mg/L, 絮凝池絮体细小, 沉淀困难, 沉淀池出水浊度一直在3 NTU以上, 存在残余铝超标的风险。

　　 表1 搅拌试验参数 导出到EXCEL

　　  

　　  

工艺单元 转速r/min G/s-1 时间/min
混合段 500 311 1.8
絮凝段 150 73 6.6
110 47 9.4
56 19 10.6
沉淀 0 0 40

　　  

　　 表2 搅拌试验结果 导出到EXCEL

　　  

　　  

PAC投加量/mg/L 沉后水浊度/NTU 沉淀效果
2 1.85 絮体细小, 沉淀最慢
3 0.92 絮体较小, 沉淀较慢
4 0.9 絮体较小, 沉淀较快

　　  

1 存在问题

　　 分析了该水厂工艺状况后, 发现絮凝池存在严重缺陷。地表水厂每条工艺流程有4组折板絮凝池, 每组絮凝池分3段, 折板采用不锈钢材质。其中, 第一、第二段折板设计均采用异波方式, 区别在于两段折板间距不同, 第三段为直板。通过观察和测量, 发现折板絮凝池第一、第二段中所有淹没过水折板因下部的混凝土支墩在浇筑时高程存在偏差, 折板安装高程均比设计要求高出了0.3 m (见图1) , 絮凝池实际水力条件与设计存在很大差异, 水流在最后一块淹没折板处出现明显的跌水现象, 单条流线水量达到2 800 m3/h, 絮凝池即出现溢流。此外, 絮凝池至沉淀池的配水墙高程设计上也存在异常, 沉淀池进水在此处存在跌水和流速过大的情况 (见图2) , 造成已形成的絮凝颗粒在此处二次破碎, 影响沉淀效果。

图1 折板絮凝池第一、二段设计情况

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图2 折板絮凝池出水配水墙设计高程情况

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图3 絮凝池折板改造方式

　　 图3 絮凝池折板改造方式   下载原图

　　  

2 絮凝池改造

　　 复核絮凝池所有折板数据, 笔者发现絮凝池中主要是48块淹没过水折板存在高程缺陷, 需要进行改造, 其他折板均按设计要求安装。2016年11月开始对絮凝池进行了改造。改造方式:针对高程异常的折板从固定支墩下部0.3 m直板段进行切割, 将切割后折板上部分降低0.3 m后与下部分重叠焊接, 整体降低折板高度0.3 m, 达到设计要求 (见图3) ;针对絮凝池尾端配水墙高程缺陷, 改造中将配水墙顶整体高程降低了0.4 m (见图4) , 改造后堰顶流速为0.097 m/s。

图4 折板絮凝池配水墙折板改造后

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3 运行效果

3.1 改造后对絮凝池沉降效果的影响

　　 通过生产试验对比技改前后絮凝池沉淀效果, 取3个采样点水样, 沉淀10 min, 观察絮凝状况 (见表3) , 从表3可见, 改造前, 受配水墙跌水影响, 配水墙后水经静沉后较配水墙前浊度升高了2.5倍, 且水流到达沉淀池前端后沉淀效果仍不理想;改造后, 配水墙对絮体的破坏作用明显减弱, 沉淀效果得到有效的提升。

　　 表3 絮凝池配水堰前后絮凝效果对比 导出到EXCEL

　　  

　　  

取样位置 改造前 改造后
浊度/NTU 现象 浊度/NTU 现象
配水墙前 1.9 絮体较大
沉淀较快		 1.35 絮体较大, 沉淀快
形成絮团
配水墙后 6.7 絮体很小
被冲散		 1.98 絮体较小
絮团松散
花墙后 2.7 絮体小
松散		 1.19 絮体小
较松散

　　  

3.2 助凝剂对低温低浊水的影响

3.2.1 PAC/PAM控制参数对浊度的影响

　　 为进一步优化絮凝效果, 应对冬季低温低浊水处置, 在地表水厂开展了大量助凝剂混凝搅拌试验, 发现使用聚丙烯酰胺 (PAM) 作为水处理助凝剂, 对降低PAC投加量及改善絮凝效果作用明显, 有助于改善絮凝环节絮体间吸附架桥, 并以此总结出适用微山湖原水处置最佳的PAC和PAM投加组合及理论投加量和投加时间 (见表4) 。

　　 表4 PAC和PAM最佳投加组合 (烧杯试验) 导出到EXCEL

　　  

　　  

PAC投加量/
mg/L		 PAM投加量/
mg/L		 PAM投加
时间		 沉淀水浊度
/NTU
30 0.07 PAC投加后5 min 0.42～0.98

　　  

　　 同时, 通过试验验证了在PAM投加量一定的条件下, 随着PAC投加量的增加, 沉降速度会依次减慢, 但浊度去除率会升高。试验表明, 在低温环境下, 混凝沉淀效果与PAM投加量呈一定相关性, 适当增加PAM用量, 有助于絮体生成和沉淀。

　　 为验证工艺技术改造后使用助凝剂处置低温浊水效果, 开展新一轮为期近1个月的生产试验。试验表明, 在PAC投加量3.7～4.5 mg/L、PAM投加量0.05～0.07 mg/L条件下, 沉淀池出水浊度由改造前的3～5 NTU降至0.7～1.2 NTU, 滤后水由原来的0.3～0.5 NTU降至0.1～0.25 NTU (见图5和图6) , 说明PAC和PAM联合使用不仅能有效降低PAC投加量, 同时对低温低浊水处理有着较明显的效果[2,3]。与烧杯试验相比, 在PAM用量0.05～0.07 mg/L条件下, 生产中实际PAC用量是混凝搅拌试验确定的最佳投加量的1.2～1.5倍, 沉淀出水浊度基本小于1 NTU, 与烧杯试验趋势和结果相吻合。

图5 改造前各工艺单元浊度情况

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图6 改造后各工艺单元浊度情况

　　 图6 改造后各工艺单元浊度情况   下载原图

　　  

3.2.2 PAM对有机物的去除效果以及对滤料的影响

　　 生产运行期间, 对出水有机物含量 (UV254) 进行连续检测, 发现使用助凝剂后对UV254去除效果优于单使用PAC时的效果 (见图7) 。

图7 使用PAM前后对UV254的去除效果

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　　 为验证使用PAM助凝剂后对滤料的影响, 检测滤料的含泥量及微生物个数, 结果表明:单用PAC时, 滤料含泥量为5.3‰, 与PAM联用后含泥量为2‰, 滤池反冲洗周期由原来的24 h延长至48 h。但是单位体积滤料中微生物量高于单使用PAC的情况, 经长时间观察和测试, 滤料中微生物数量保持较稳定的状态 (见图8) , 不影响滤池运行。

图8 滤料中微生物数量变化情况

　　 图8 滤料中微生物数量变化情况   下载原图

　　  

3.3 药剂成本估算

　　 药剂成本核算见表5, 从表5可以看出, 技改前, 运行成本0.074 8元/m3, 2016年12 月～2017年2月, 改造后药剂成本节约0.046 65元/m3, 较技改前节约37%, 有效降低了药耗成本。

4 结论

　　 (1) 对絮凝池折板和配水墙进行改造并投加PAM后, 沉淀池出水由原来的3 NTU降至0.7 NTU, 滤后水由原来的0.3 NTU降至0.2 NTU, 有效提高了对低温低浊处水的处理水平, 节约药剂成本0.046 65元/m3。

　　 表5药剂成本核算 导出到EXCEL

　　  

　　  

改造前后 药品名称 药耗量/mg/L 成本/元/m3
改造前 PAC 110 0.074 8
改造后 PAC 40 0.027 2
PAM 0.05 0.000 95

　　  

　　 (2) 投加PAM可节约混凝剂用量, 小剂量投加使用不会对滤池运行造成影响。

　　 (3) 投加PAM后, 降低了滤池滤料含泥量, 延长了滤池过滤周期。

　　

　　  

参考文献参考文献

[1]　赵欣, 刘江, 杨鹏, 等.不同条件下低温低浊水混凝试验研究.供水技术, 2013, 7 (6) :6~9

[2] 　伏培仟, 孙力平.PAC与PAM复合絮凝剂再回用水处理中的应用.水处理技术, 2008, 34 (9) :58~60

[3] 　顾伟庆, 仲军卫, 杨伟.投加点对沉淀池出水浊度的影响.给水排水, 2008, 34 (11) :20~23
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