凈水廠最佳混凝投藥量試驗(yàn)

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簡介： 通過對(duì)白鶴嘴水廠工藝構(gòu)造和運(yùn)行工藝參數(shù)的分析，合理選擇攪拌試驗(yàn)條件，提高攪拌試驗(yàn)和實(shí)際混凝過程的相似性，達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)的目地。結(jié)果表明，在進(jìn)水濁度為34.2~47.9NTU，水溫在0~15℃的條件下，最佳理論聚合鋁投加量為14mg/L，此時(shí)沉淀池出水濁度可控制在3NTU左右，濾池出水可達(dá)1NTU以下。
關(guān)鍵字：混凝試驗(yàn) 聚合鋁 投藥量

　　1. 概述 

　　2001年武漢市自來水公司擬定了“十五”水質(zhì)規(guī)劃，要求在短期內(nèi)，提高水廠出廠水水質(zhì)，將濁度控制在1NTU以下。為了提高水廠出廠水水質(zhì)，同時(shí)控制混凝劑的投加量，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的目的，故采用混凝攪拌試驗(yàn)確定最佳混凝劑投加量，以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。但由于試驗(yàn)設(shè)備和實(shí)際凈水構(gòu)筑物的水力條件相差很大，工作原理存在著較大的差異，所以選擇最佳的攪拌試驗(yàn)條件是試驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)的重要前提。白鶴嘴水廠化驗(yàn)室在近大半年的攪拌試驗(yàn)工作中，較系統(tǒng)地對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，提高了攪拌試驗(yàn)?zāi)M生產(chǎn)實(shí)際的準(zhǔn)確性，取得了較滿意的效果。

　　白鶴嘴水廠于1992年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力25萬立方米/日，實(shí)際供水15萬立方米/日，水源取自漢江。其源水經(jīng)提升后，聚合鋁混凝劑由管道投加到反應(yīng)池；單口池長20米, 設(shè)計(jì)反應(yīng)時(shí)間25分鐘,源水經(jīng)反應(yīng)池后到平流沉淀池,單口平流池長97米，寬17米,高4米,沉淀時(shí)間為2小時(shí),單口產(chǎn)水量6.1萬立方米/日。由于白鶴嘴水廠源水取自漢江底層，含沙量較大，沉淀池積沙較嚴(yán)重，而且實(shí)際生產(chǎn)能力沒有達(dá)到設(shè)計(jì)能力，所以在實(shí)際操作中攪拌試驗(yàn)的工藝參數(shù)的選取要切合生產(chǎn)實(shí)際來進(jìn)行。

　　2. 試驗(yàn)方法和材料

　　試驗(yàn)設(shè)備采用六桿攪拌機(jī)，混凝藥劑聚合鋁混凝劑，源水取自水廠一泵房。源水水質(zhì)和混凝劑配比如表1所示。

　　表1 試驗(yàn)原水水質(zhì)和混凝劑配比

　　根據(jù)水廠實(shí)際生產(chǎn)情況，計(jì)算試驗(yàn)各條件參數(shù)如下：

　　2.1 藥劑混合管道的流速

　　根據(jù)公式：V=Q /T×S，其中：Q=15萬立方米/日，T=24小時(shí)，S=2.0平方米(混合管道截面積)，計(jì)算得混合管道流速V為0.83米/秒。

　　2.2 混合時(shí)間

　　根據(jù)公式：S=H/V，其中：H=18米（混合管長度），S=22秒，計(jì)算得混凝劑在管道中混合時(shí)間為22秒。

　　2.3 絮凝時(shí)間

　　用硝酸銀滴定法，實(shí)測得絮凝時(shí)間為22分鐘。

　　2.4 確定G值

　　白鶴嘴水廠采用池折板反應(yīng)池，根據(jù)不同的水力條件分為a、b、 c、d四段，其折板和隔板的寬度比為0.8。在進(jìn)水量不變的情況下，可以得出a、b、c、d每一段的寬度與流速成反比，流速與時(shí)間成正比，從而根據(jù)平均速度梯度G可以推出a、b、c、d每一段的G值。

　　根據(jù)公式： G= ，

　　其中：γ—水的容重，為9.81×10³(N/m³ )，

　　μ—水的運(yùn)動(dòng)粘度，為1.005×10^-3(Pa·S)，

　　T—絮凝時(shí)間

　　h—總水頭損失（0.22m）

　　求得平均速度梯度G為40S^-1。

　　設(shè)a、b、c、d四段中b段G值為平均速度梯度，忽略排泥、積沙等因素的影響，結(jié)合工藝以及設(shè)計(jì)原理，確定攪拌試驗(yàn)反應(yīng)部分四段的G值如表2所示：

　　表2 試驗(yàn)G值的確定

 A段B段C段D段G62.94024.817.6V （轉(zhuǎn)／分）1401007054T （S）180270360480

　　2.5 確定試驗(yàn)方法

　　根據(jù)計(jì)算所得G值以及各段工藝實(shí)際停留時(shí)間，確定混凝攪拌試驗(yàn)流程，如表3所示。

　　表3 試驗(yàn)參數(shù)

階段混合混合(投藥)反應(yīng) 1反應(yīng) 2反應(yīng) 3反應(yīng) 4沉淀轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）20020014010070540時(shí)間（min）0.30.334.56810攪拌GT值249644160134302225929567364310

　　3. 試驗(yàn)結(jié)果

　　試驗(yàn)選取了6個(gè)投藥量水平分別在0℃和15℃兩個(gè)溫度水平進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示。由圖1可見，上清液濁度隨著混凝劑投加量增大而下降，一般來說，凈水廠沉淀池出水濁度保持在3NTU以下即可保證濾池出水濁度在1NTU以下，故選取上清液濁度為3NTU時(shí)的混凝劑投加量為最佳投藥量，即14mg/L作為理論最佳投藥量，根據(jù)水廠所用生產(chǎn)型混凝劑質(zhì)量，換算成國家標(biāo)準(zhǔn)礬耗為16.8kg/kT。另外由圖可見，溫度對(duì)混凝效果稍有影響，但影響不大。

　　在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定了實(shí)際生產(chǎn)中所需礬耗并進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明，混凝攪拌試驗(yàn)所得結(jié)果可以在生產(chǎn)性試驗(yàn)中得到很好的證明，在礬耗為16.6 kg/kT左右時(shí)，可以保證水廠沉淀池出水濁度在3~3.5NTU左右，相應(yīng)濾池出水可以控制在1NTU以下。

　　4. 結(jié)論

　　通過對(duì)實(shí)際生產(chǎn)流程中各段工藝參數(shù)的詳細(xì)檢測，確定了混凝攪拌試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)并進(jìn)行了小試試驗(yàn)，所得結(jié)果在生產(chǎn)性試驗(yàn)中得到很好驗(yàn)證。結(jié)果表明，在進(jìn)水濁度為34.2~47.9NTU，水溫在0~15℃的條件下，最佳理論聚合鋁投加量為14mg/L，水廠生產(chǎn)型混凝劑標(biāo)準(zhǔn)礬耗為16.8kg/kT，此時(shí)沉淀池出水濁度可控制在3NTU左右，濾池出水可達(dá)1NTU以下。

　　圖1 混凝劑投加量及溫度對(duì)上清液濁度的影響

　　圖2 生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果