（环境工程专业论文）絮凝沉淀法在海新河河水治理工程中的应用.pdf

蠢 东北人学硕士学 ad i s s e r t a p p l ic a p r o c e s s r i v e r 0，f1， i 摘要 独创性声明 本人声明所成交的学位论文是在导师的指导下完成的，论文取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或者 撰写过的研究成果，也不包含本文为获得其它学位而使用过的材料。 与我一起工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示感谢。 学位论文作者签名：史红看 日期：枷 、弘。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： i i i 导师签名： 签字日期： - 1i 东北人学硕上学位论文摘要 絮凝一沉淀法在海新河河水治理工程中的应用 摘要 水污染造成的灾害影响范围大，历时长，其危害往往要在一个相当长的时期 后才能表现出来，而且水污染会加重水资源的短缺，使生态环境恶化。近年来， 一些水资源丰富的地区和城市形成了所谓的污染型缺水，河道中的水由于被污染， 出现了有水不能用的局面，水污染问题已加剧了水资源危机。浑河抚顺城市中部 段及主要支流综合整治工作，是扰顺市历史上环境保护及城市建设比较大的工程。 浑河抚顺中部段7 条河流，即章党河、东洲河、海新河、抚西河、将军河、古城河 及李石河，除章党河污染相对较轻外，其它河流都存在程度不同的污染，海新河 是污染特别严重的支河之一 本研究首先在实验室内对海新河河水进行了实验室研究，总结海新河河水的 水质各项指标及其变化规律。在现场对海新河河水进行全面分析的基础上，分别 考察了进水负荷，絮凝剂的投加量及沉淀时间对絮凝效果影响及污泥沉淀性能的 影响；同时对出水s s 及污泥性能进行系统分析，给出了合理的工艺设计参数，为 进一步优化现有絮凝处理河水的工艺条件及论证工艺的可行性提供理论和实践基 础。 实验结论表明海新河河水经过絮凝沉降法处理，采用聚合氯化铝为絮凝剂， 投加量在1 0 m g 1 、沉降时间在9 0 m i n 以上时，出水c o d 分别达到3 9 4 4 m g l 左右， 出水浊度l o 以下；水质清澈透明。絮凝沉淀后的河水经进一步湿地处理后，预计 c o d 可降到2 0 m g 1 以下，达到环境地面水四类水标准。 关键词：一级处理絮凝剂聚合氯化铝c o d 去除率 东北_ 人学硕l j 学位论文 摘要 a p p l i c a t i o no f f l o c c u l a t i o np r e c i p i t a t i o np r o c e s so nt h e w a t e rt r e a t m e n tp r o je c ti nh a i x i nr i v e r a bs t r a c t w a t e rp o l l u t i o nc a u s e st h ei m p a c to fd i s a s t e r si nt h eg r e a tr a n g e ，w h i c hd o e sn o t d i s s e r v ea n y t h i n gu n t i li th a sl a s t e daf a i r l yl o n gp e r i o d m o r e o v e r , i tw i l lm a k ew a t e r r e s o u r c e sm o r ed e f i c i e n ta n dd e t e r i o r a t et h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t i nr e c e n ty e a r s ， s o m eo fw a t e r - r i c h r e g i o n a n dc i t i e sc a u s es o - c a l l e d p o l l u t i o nt y p e o fw a t e r s h o r t a g e t h ep o l l u t e dw a t e ri nt h e r i v e rc a nn o tb eu s e d ，w h i c hh a se x a c e r b a t e dt h e w a t e rr e s o u r c ec r i s i s t h ec o m p r e h e n s i v er e c t i f i c a t i o no fc e n t r a lp a r to ft h eh u n h er i v e r i nf u s h u na n dm a j o rb r a n c h e si st h ec o m p a r a t i v e l yg r e a tp r o j e c to nt h ee n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na n dc i t yc o n s t r u c t i o ni nf u s h u nh i s t o r y t h e r ea r es e v e nr i v e r si nc e n t r a lp a r t o ft h eh u n h er i v e ri nf u s h u n ，n a m e l yz h a n g d a n gr i v e r , d o n g z h o ur i v e r , h a i x i nr i v e r , f u x ir i v e r , j i a n g ju nr i v e r , g u c h e n gr i v e ra n dl i s h ir i v e r t h e ya r ep o l l u t e do n d i f f e r e n td e g r e e se x c e p tz h a n g d a n gr i v e ri sp o l l u t e do nr e l a t i v e l yl i g h td e g r e e h a i x i n r i v e ri so n eo ft h em o s tp a r t i c u l a r l ys e r i o u sp o l l u t e dr i v e r s t h i sr e s e a r c hf i r s th a ss t u d i e dt h ew a t e ro fh a i x i nr i v e ri nt h el a b o r a t o r ya n d s u m m a r i z e dt h ew a t e rq u a l i t i e sa n dt h e i rv a r i e t yd i s c i p l i n a r i a n a f t e rr o u n d l ya n a l y s i n g t h ew a t e ro fh a i x i nr i v e ra tt h es c e n e ，is e p a r a t e l yi n v e r s t i g a t e dt h ep e r f o r m a n c eo f f l o c c u l a t i o ne f f e c ta n ds l u d g es e d i m e n t a t i o ne f f e c tb yt h ei n f l u e n tl o a d ，f l o c c u l a n t d o s a g ea n ds e d i m e n t a t i o nt i m e a tt h em e a n t i m e ，ia l s oa n a l y s e dt h eo u t p u tw a t e rs s a n ds l u d g ep e r f o r m a n c eb yt h en u m b e r sa n df i g u r e do u t t h er e a s o n a b l et e c h n i c a l d e s i g n i n gp a r a m e t e r s ，w h i c hp r o v i d e dt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lb a s i sf o rt h ef e a s i b i l i t y o ft e c h n i c a lq u a l i f i c a t i o na n dd e m o n s t r a t e dt e c h n i c st oo p t i m i z et h ee x i s t i n gw a t e r t r e a t m e n t e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ew a t e ro fh a i x i nr i v e rh a db e e nt r e a t e db y i t t 东北人学硕t ：学位论文 目录 目录 捅要一i a b s t r a c t 一i i 一 第一章绪论一卜 1 1 课题研究的意义一卜 1 2 研究内容- 2 - 1 3 研究方法一3 1 4 研究过程一3 一 第二章研究项目工程概况一5 2 1 海新河地区现状一5 2 2 海新河地区环境综合治理工程一6 2 2 1 垃圾治理和生念恢复工程- 6 - 2 2 2 海新河污水治理工程- 7 - 第三章絮凝一沉淀工艺模拟试验一1 0 一 3 1 研究内容一l o 一 3 2 实验分析设备与方法- 1 0 - 3 2 1 主要药剂一l o 一 3 2 2 实验仪器一l l 一 3 2 3 水质分析方法一1 1 3 3 试验结果与讨论一1 2 3 3 1 海新河水质水量分析一1 2 3 3 2 海新河河水自然沉降性能研究一1 5 3 3 3 海新河河水静态混凝沉降性能研究一1 9 3 4 污泥压缩及脱水性能研究一2 8 3 5 实验结论一3 0 一 第四章絮凝一沉淀工艺在海新河污染治理中的应用一3 2 4 1 海新河治理工程技术路线一3 2 4 2 基本工艺流程一3 3 4 3 工艺参数计算一3 5 - 4 4 水治理效果分析一4 1 - 第五章综合结论一4 8 一 参考文献一5 0 一 致谢一5 2 沿流域的地区和城市由于河流水质被污染，居民饮用水的安全性受到重大威 胁。在饮用水源中已发现有机污染物2 0 0 0 余种，其中1 1 4 种是具有或怀疑具有致癌、 致畸、致突变的“三致”物质，全国各地的水源中一般都能检测出百余种有机物，其 中常含有“三致”物质。这类物质经自来水厂的传统工艺处理后不能去除，相反会因 为加氯消毒而形成危害更大的氯代有机物。另外，水中的重金属和水中致病微生 物等有害物质还会导致大规模的疾病爆发和流行，对人们的生活和健康危害极大。 水资源污染造成了农业、渔业、工业的巨大经济损失。据统计，全国受污染 壅北大学硕上学位论文第一章绪论 农田面积达1 0 0 0 多k m 2 ，损失粮食1 2 0 亿k g ，因污染死鱼4 5 5 0 万k g 。1 9 9 4 年7 月，淮 河流域一次污染事故直接经济损失即高达2 亿元，为使淮河水变清，仅国家投入就 需1 0 6 亿元，还不包括地方自筹资金部分。据专家不完全估算，仅海河流域每年用 水污染造成的经济损失就高达4 0 亿元。中国科学院最新公布结果表明：1 9 9 5 年环 境污染和生态破坏造成的经济损失高达1 8 7 5 亿元，而仅水污染造成的损失就占 7 6 2 ，达1 4 2 8 9 亿元。中国2 1 世纪议程 将解决水问题故在了十分突出的位置， 2 1 世纪水对中国社会经济可持续发展的重要作用，已显得比任何时期都突出了。 浑河抚顺城市中部段及主要支流综合整治工作，是我市历史上环境保护及城 市建设比较大的工程。浑河抚顺中部段7 条河流，即章党河、东洲河、海新河、 抚西河、将军河、古城河及李石河，除章党河污染相对较轻外，其它河流都存在 程度不同的污染，海新河是污染特别严重的支河之一。 按照抚顺市浑河中段及主要支流综合整治规划，根据海新河河流水质、水量 的实际情况，在综合考虑环境、社会、经济效益的前提下，进行了海新河河流综 合治理技术的研究，并制定了海新河环境综合整治方案。方案中采用一级处理再 进入景观湿地的工艺，其在河道中设置取水口，经机械隔栅去除水中大块的悬浮 物后由泵站提升进入混合分配井，在泵后设置加药装置，向污水中投加絮凝剂， 之后将污水均匀分配到后续的沉淀池中，沉淀池出水通过明渠进入湿地处理后， 由明渠重新汇入到海新河中去。 絮凝沉淀法一直是一个治理高污染河流的重要方法，因此确定其是否适用于 海新河的处理，并找出处理高污染河流的一般规律是十分重要的。 1 2 研究内容 考察絮凝一沉淀治理海新河工艺可行性，通过动态模拟试验确定各种工艺参 数、论证工艺可行性是其主要研究内容如下： ( 1 ) 建立模拟实验装置，按比例进行动态絮凝一沉淀试验，确定现有工艺 ( 1 ) ( 2 ) 在实验室内对海新河河水进行了实验室研究，总结海新河河水的水质各项 指标及其变化规律并找出絮凝一一沉降工艺处理海新河河水的合理的工艺 参数，以指导现场试验研究工作的进行；同时对海新河河水进行了自然沉 降和絮凝沉降试验及污泥压缩试验对河水的沉淀性能进行考察，并以此来 判断河水靠自然沉降是否可行。 在现场对海新河河水进行全面分析的基础上，分别考察了进水负荷，絮凝 奎! ! 叁兰堡生堂垡垒塞 一 第一章绪论 一 ：! ：= ：! ：! 剂的投加量及沉淀时间对絮凝效果影响及污泥沉淀性能的影响；同时对出 水s s 及污泥性能进行系统分析，给出了合理的工艺设计参数，为进一步优 化现有絮凝处理河水的工艺条件及论证工艺的可行性提供理论和实践基 础。 吨，填埋深度3 , - - 4 米，垃圾中有接近5 0 的有机生活垃圾，主要来自 东北人学硕卜学位论文 第四章絮凝沉淀t 艺模拟实验 于城市居民的厨房废弃物及各种包装等，3 0 的建筑类垃圾，包括煤灰、 砖瓦、石块等，2 0 的可回收废弃物，如玻璃、金属等。这些垃圾完全 是自然堆放，没有采取处理措施，因此对周边的水环境、居民生活环 境都造成了破坏，停用后已经成为了当地环境的污染源。 海新河与榆林垃圾场交汇后排入浑河，高污染河流海新河与高污 染地区榆林垃圾场相互影响，加重了河水污染，海新河已蜕化为城市 排水沟，严重地影响了浑河水质。同时，废弃的垃圾场更是臭气熏天， 蚊蝇滋生，沼气等有毒气体自然溢出，并伴有沼气自燃，严重影响了 当地人居生态环境。 2 2 海新河地区环境综合治理工程 按照抚顺市浑河市区段及主要支流综合整治规划和达标方案，以 及辽宁省环保局提出的循环经济“3 + i 模式中，关于在整个城市和社 会层面围绕城市中水回用和垃圾减量化、无害化、资源化，建设资源 循环型社会的大循环观点，针对高污染河流水质、水量和高污染地区 榆林垃圾场的实际情况，在综合考虑环境、社会、经济效益的前提下， 进行了海新河与榆林垃圾场环境综合治理技术的研究。并于2 0 0 5 年1 月投资2 4 5 6 1 1 万元，采用一级絮凝沉淀处理和人工湿地技术，对海 新河和榆林垃圾场进行环境综合治理。整体效果见复兴生态园效果图， 2 2 1 垃圾治理和生态恢复工程 榆林垃圾场座落于海新河下游的北岸，东临二建供应处仓库，南 水负荷，絮凝剂的投加量及沉淀时间对絮凝效果影响及污泥沉淀性能 的影响；同时对出水s s 及污泥性能进行系统分析，给出了合理的工艺 - 8 东北人学硕i ：学位论文 第阴章絮凝沉淀工艺模拟实验 设计参数，为进一步优化现有絮凝处理河水的工艺条件及论证工艺的 可行性提供理论和实践基础。应用污水一级处理和人工湿地技术对 海新河河水治理。 根据海新河的实际情况，在进行大量实验的基础上，在保证海新 河治理效果的前提下，综合考虑环境、社会、经济效益，决定采用一 级处理再进入人工湿地的工艺 ( 二) 人工湿地治理工程 利用垃圾集中堆放后腾出的6 万平方米土地，除去建设一座日处 理能力6 万吨的一级污水装置之外土地，建设一块占地4 9 5 万平方米 的人工湿地。 人工湿地比例栽植香蒲、芦苇、茭白和水葱等水生植物。因地处 寒冷地区，所有选用的植物都是能够忍受冰冻的水生植物。湿地维护 包括三个主要方面：重新种植、去除杂草和挖掘沉积物。当水生植物 不适应生活环境时，需调整植物的种类，并重新种植。植物的调整需 要变换水位。如果水位低于理想高度，可调整出水装置。 冬季运行时，湿地局部表层水结冻，但由于水量较大，流速较快， 湿地内水力停留时间较短，所以不会过多影响湿地的正常运行；根据 海新河水质监测数据，冬季水质明显好于夏季水质，再加上水质净化 主要由一级沉淀絮凝处理承担，因此冬季出水水质不会受到过多影响。 水体在人工湿地表层流动，不易淤塞水道；而且补氧充分，有利 于湿地植物的生长，并能起到良好的美化城市景观的作用。 t a b l e2 一lh a ix i nr i v e rs y n t h e s i z e s r e n o v a t e st h ee n g i n e e r i n gd e s i g ne f f e c tc h a r t l o 一 东北人学硕i ：学位论文 第p q 章絮凝沉淀t 岂模拟实验 第三章絮凝一沉淀工艺模拟试验 3 1 研究内容 考察絮凝一沉淀治理海新河工艺可行性，通过动态模拟试验确定各种工艺参 数、论证工艺可行性。建立模拟实验装置，按比例进行动态絮凝一沉淀试验；考 察海新河河水的颗粒沉淀性能、投加絮凝剂对海新河河水的絮凝效果和沉降性能、 药剂及最佳工艺参数的筛选、污泥的处理工艺。 3 2 实验分析设备与方法 3 2 1 主要药剂 表3 - i 实验药剂 t a b l e3 1e x p e r i m e n tm e d i c a m e n t 序号名称级别 厂家 l 2 铝盐絮凝刺工业级 ( 聚合氯化铝p a c ) 聚丙烯酰胺工业级 ( p a m ) 铁盐絮凝荆工业级 ( 聚合硫酸铁p a f c ) 硫酸 优级纯 人连市力佳化学制品 有限公司 火连市力佳化学制品 有限公司 大连市力佳化学制品 有限公司 沈阳市试剂一厂 硫酸银 优级纯天津人茂化学试剂厂 6 重铬酸钾 优级纯 天津大茂化学试剂厂 - _ _ i i i | iii iii_ _ - l l _ _ - _ _ - l _ - l l - 东北人学硕i ：学位论文第四章絮凝沉淀t 艺模拟实验 3 2 2 实验仪器 实验中使用的仪器列于表3 2 中。 表3 - 2实验仪器 t a b l e3 2e x p e r i m e n ta p p a r a t u s 序n 设符名称设备型号 生产厂家 一 3 2 3 水质分析方法 ( 1 ) 化学需氧量( c o d ) 测定( 采用g b l1 9 1 4 8 9 ) ：重铬酸钾法 ( 2 ) 生物耗氧量( b o d 5 ) 测定( 采用g b 7 4 8 8 8 7 ) ：接种稀释法及差压法 ( 3 ) 悬浮物的测定( 采用g b l1 9 0 1 8 9 ) ：重量测定法 ( 4 ) 溶解氧( d o ) 测定：溶解氧仪测定法 ( 5 ) p h 值的测定：电位计法 ( 6 ) 浊度测定( 采用仪器测定法，符合g b l 3 2 0 0 9 1 ) ：浊度仪测定法 ( 7 ) 油含量测定：重量法 ( 8 ) 氨氮测定：纳氏试剂比色法 ( 9 ) 总氮测定：过硫酸钾氧化一紫外分光光度法 - 1 2 东北大学硕i ：学位论文 第p q 章絮凝沉淀丁艺模拟实验 ( 1 0 ) 总磷测定：氯化亚锡还原光度法 ( 1 1 ) 酸度测定：酸碱指示剂滴定法 3 3 试验结果与讨论 3 3 1 海新河水质水量分析 由于海新河污染比较严重，处理非常困难，它目前已经成为制约环境和经济 发展一个重要因素。海新河全长1 0 6 千米，流经万新、新屯、龙凤、搭连等地区， 跨越抚顺县、东洲区和新抚区，并汇集了这些沿途流经地区的雨、污水，在河堤 路万新桥西、榆林桥东汇入浑河。在海新河上游青年桥以南由东河与西河两部分 组成，东河的污染主要来自居民的生活污水，西河则是生产污水和生活污水的混 合水。 为了进一步了解海新河的水质状况，我们对海新河中典型污染物进行了跟终 考察，考察的结果见图3 1 、图3 2 。 图3 - 12 0 0 2 年每月海新河典型污染物及流量变化图 东北人学硕i ：学位论文 第p q 章絮凝沉淀t 艺模拟实验 图3 - 22 0 0 3 年每月高污染河流典裂污染物及流量变化图 f i g3 - 2m e n s a lt y p i c a lp o l l u t a n ta n df l u xv a l v eo fs e r i o u sp o l l u t e dr i v e ro n 2 0 0 3 将以上两图加以比较分析，可得出以下结论l 在2 0 0 2 年总水量变化不大，水 量在0 7 m 3 s 1 0 m 3 s ( 2 5 0 0 3 6 0 0 m 3 h r ) 之间变化；2 0 0 3 年的水量变化相对较大， 变化范围在0 5 m 3 s 2 5 m 3 s 之间，最大水量比最小水量高出近5 倍。两年的共同点 是枯水期水不枯，丰水期水不丰，甚至在枯水期的水量比丰水期的还要略大的现 象。在两年的监测数据中，同时显示出在水量相对较大时，其c o d 、b o d 、d o 降低，悬浮物相对升高等规律，但变化幅度相对较小；b o d c o d 较小说明水中存 在抑制生物降解的物质。由以上数据可得出初步判断，海新河河水的主要来源不 是来自降雨及山泉等天然水补充，而是来自于工业废水排放及生活废水，且以工 业废水为主，其中主要污染物为悬浮状物质以及对生物毒性较大的溶解性物质， 其不易采取生化的方法进行处理。 为了进一步确定海新河的水质在短期内的变化规律，我们对不同河段具有代 表性的水区的水质指标以及水量进行2 4 小时不问断的监测，监测结果见图3 3 - - , 图3 5 。 ， 东北人学硕卜学位论文第四章絮凝沉淀t 艺模拟实验 【杀；口j 磊i 二量酉河流矗) u 流疑1 i 鼍 1 2 1 舻搏i 一一 毫0 8 一 、鞋 哪0 6 k ：擅：溉：舷，囊_ kv ， _ 州 一 烬0 4 0 2 ， 7 v _p_nno a - - 4 o 。 o- 一 c 门qo - 一 oo ooooo ooooooooooooo ooooo oooooooooo o 测定时间段 图3 3 每天高污染河流水量随时间变化图 f i g3 - 3f l u xv a l v eo fs e r i o u sp o l l u t e dr i v e ri no n ed a y 图3 4 每天高污染河流c o d 随时间变化图 f i g3 - 4c o dv a l v eo fs e r i o u sp o ll u t e dr i v e ri no n ed a y 1 5 - 根据水中悬浮物的密度、浓度及凝聚性，沉淀可分为四种基本类型。( 1 ) 自e h 沉淀( 2 ) 絮凝沉淀( 3 ) 成层沉淀( 4 ) 压缩沉淀。由于实际废水中悬浮物组成十分复 杂，颗粒粒径不均匀，形状多种多样，密度也有差异，因此常常不能采用理论公 东北大学硕l 二学位论文第四章絮凝沉淀t 艺模拟实验 式计算沉淀速度和沉淀效率，只能通过沉淀试验寻找沉淀设备的设计参数。 沉淀试验是在沉淀管中进行的。将含悬浮物浓度为c 。的原水混合均匀后，经 t i 时间沉淀后，从第一沉淀管深度为h 处取样，测定悬浮物浓度c l ；沉淀时间为 t 2 时，从第二沉淀管深度同为h 处取样，分析悬浮物浓度c 2 ，。在t l 时刻， 沉速大于u l ( = h t 1 ) 的所有颗粒全部沉过了取样面，而沉速小于u l 的颗粒浓度不变， 仍为c l ，这样，c l c o 表示这部分颗粒与全部颗粒的重量之比，记作x l ，余类同。 将x 1 对u 1 作图，可得沉淀曲线。 对于指定的沉淀时间t o ，可求得颗粒流速u o = h k ，凡沉速大于等于u o 的颗粒 在t o 时间内可全部去除，去除率为( 1 x o ) ，这里洳表示沉速小于u 0 的颗粒与总颗粒 之比。对于沉速为u ( u 1 9 ，在给定的搅拌 时间、搅拌强度、絮凝剂投加量及沉淀时间范围内，上述四种因素对絮凝效果影 响的相对比较，其中搅拌时间，絮凝剂投加量为主要影响因素，最佳效果为 a 3 b 。c 3 d 2 。结合理论进行分析，可得出如下结论，即在加大药剂投加量的同时， 应在混凝前期尽量的加大混合强度与时间，以利于药剂与废水进行充分反应。相 对来讲沉淀时间的影响相对较小，这与前面的研究结论相吻合。速度梯度与搅拌 时间的乘积g t 值可间接表示整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应 效果，一般g t 值应控制在1 0 4 1 0 5 之间。本实验所得出的最佳时间是3 0 s ，最佳 转速时3 0 0 转分钟，略小于最佳理论值，可用于实际设计时参考。 。表3 - 9 正交试验影响冈素和水平设计表 t a b l e3 - 9o r t h o g o n a lt e s t si n f u e n c i n gf a c t o ra n dh o r i z o n t a ld e s i g nt a b l e 项目 快搅时间快搅强度絮凝剂投加鼙沉淀时间 ( s ) ( r m i n ) ( m g 1 ) ( h ) 水平 ab cd 11 0 3 0 05 0 5 ： 22 0 2 5 0 1 01 33 0 2 0 0 1 2 52 ： 表3 一1 0 止交试验结果 jt a b l e3 1 0o r t h o g o n a lt e s te x p e r i m e n t a t i o nr e s u l t 试验号 a bcd 浊度平方 l 2 3 4 分 6 1 1 1 2 2 2 1 2 3 3 l 2 2 2 1 8 2 0 1 4 l l 1 9 4 8 4 3 2 4 4 0 0 1 9 6 1 2 l 3 6 1 1 2 3 2 3 l 拍 - 7 31 32 74 9 83 21 31 8 3 2 4 93 32 11 2 1 4 4 k 1 6 04 35 9 4 5k = 1 4 1 w = 2 4 0 8 k 24 4 4 74 4 4 4 h k 3 3 75 l3 85 2 u 2 3 0 1 72 2 1 9 72 2 8 7 2 2 2 1 7p = 2 2 0 9 。 q9 2 71 0 77 81 2 7 1 3 3 3 絮凝沉降曲线 絮凝沉淀的效率由试验确定。在直径约0 1 0 m ，一定高度的沉降柱内进行。t 沉 降柱沿高度方向设有约5 个取样品的沉淀简中倒人浓度均匀的原水静置沉淀，每 隔一定时间，分别从各个取样口采样，测定水样的悬浮物浓度，计算表现去除率； 作出每一沉淀时间t 的表观去除率e 与取样口水深h 的关系曲线或每一取样口的 e t 关系曲线( 如图3 7 ) ；选取一组表观去除率，如1 0 、2 0 、3 0 等，对每 一去除率值，读出对应的t l 、t 2 、t 3 ；此在水深时间坐标图中点绘出等去除率曲线， 得到絮凝沉降曲线。 本试验柱高1 0 m ，取四个取样口，每个取样口相隔0 2 m ，得出的絮凝沉降曲线 如图3 1 2 所示。絮凝剂投加量为1 0 m g l 。本实验的出水效果不如在静态混凝反应 器中的处理效果，其原因在于混凝反应条件缺少混凝反应器的混凝及反应控制， 2 7 投加工艺条件和投药量按静水沉淀试验的结论控制进水流量分别为5 0 1 h ， l o o b h ，1 5 0 1 h 和2 0 0 1 h ，四个流量下进行试验，药剂的投加量分别为8m g 1 3 0m g 1 。 试验结果见表3 1 3 。可以看出，对同一流量进水，上清水残余浊度随投加量的增 加呈减小趋势：对同样投加量的条件下，上清水残余浊度随进水流量的增加也呈 - 2 8 - 奎! ! 盔兰硕一堂位论文 第阴章絮凝沉淀工艺模拟实验 减小趋势。由动态连续絮凝试验可知，在投加量小于1 0m l 时，尽管沉淀时间达 到2 小时，但出水浊度皆基本在2 0 以上，这与静态实验数据相符。动态连续絮凝 处理效果明显不如静态处理效果，特别是在停留时间小于1 小时，这是由于动态 紊流造成一定的湍动，使絮凝体不能下降；同时在实验中出现部分短路现象，也 是造成动态效果不如静态效果的原因之一；同时也说明采用此絮凝剂产生的絮体 相对较少。 表3 1 3 连续动态絮凝沉淀试验浊度与投加量、停留时间记过流速度的关系 t a b l e3 一1 3r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns e q u e n t i a ld y n a m i cf l o c c u l a t i o n p r e c i p i t a t i o n e x p e r i m e n tt u r b i d it ya n da d d i n gd o s a g e ，f l o ws p e e da ts e t t l i n gt i m e 霉原水浊度9 8 从动态试验的结果与实验室的静态试验可以得出以下的基本结论：絮凝剂聚 铝投加量不应小于1 0r a g 1 ，停留时间不应小于1 小时，否则出水达不到透明的状 态。 j 1 3 4 污泥压缩及脱水性能研究 污泥中所含水分大致分为4 类：颗粒间的空隙水，约占总水分的7 0 ；毛细 水，即颗粒间毛细管内的水，约占2 0 ；污泥颗粒表面吸附水和颗粒内部水( 包 括细胞内部水) ，约占1 0 。降低含水率的方法有：浓缩法，用于降低污泥中的空 隙水，因空隙水所占比例最大，故浓缩是减容的主要方法；自然干化法和机械脱 水法，主要脱除毛细水；干燥与焚烧法，主要脱除吸附水与内部水。 设计重力浓缩池时，最主要的是确定水平断面面积，计算该面积的理论与公 东北人学硕t 学位论文第叫章絮凝沉淀r t 艺模拟实验 式很多，下面仅介绍其中一种d i c k 理论。其通过v i 是污泥固体浓度为c i 时的 界面沉速，而计算出固体通量，进而设计浓缩池设计。 对连续絮凝试验污泥斗内污泥进行了测定并进行了污泥沉降试验，结果如下： 污泥浓度为3 4 2 1m g 1 ，含水率为9 9 6 5 。经2 小时沉淀浓缩，污泥所占容积降为 原来的4 0 ，污泥浓度8 5 5 2 5m g l ，含水率9 9 1 。如果加以搅拌，并延长浓缩 时间到8 小时以上时，可将浓缩值含水率在9 7 左右。将浓缩的污泥进一步真空 脱水，可将污泥含水率最终降到7 0 左右。 表3 - 1 4 污泥沉降数据表 t a b l e3 1 4s l u d g es u b s i d e n c ed a t a 舌 螂 褪 襄 蜉 3 5 实验结论 沉淀时间r a i n 污泥层高度随时问变化曲线 通过以上的实验可以得出以下结论： 弘髭勰孙孔趁加侣侣他 奎! ! 叁堂塑 ：学位论文 第阴章絮凝沉淀t 艺模拟实验 ( 1 ) 海新河枯水期水不枯，丰水期水不丰，甚至在枯水期的水量比丰水期的 还要略大的现象。在水量相对较大时，其c o d 、b o d 、d o 降低，悬浮物相对升 高等规律，但变化幅度相对较小；b o d c o d 较小，水中存在抑制生物降解的物质。 高污染河流河水的主要来源不是来自降雨及山泉等天然水补充，而是来自于工业 废水排放及生活废水，且以工业废水为主。 ( 2 ) 海新河东河水量在一天2 4 小时内变化不大，西河河水水量在2 4 小时内 出现明显的变化规律，即在晚九点以后水量明显增加，在凌晨达到最高峰之后逐 渐减少；而两者的c o d 变化规律非常相似，但西河水质相对要好于东河水质，两 河河水c o d 在早晨、中午出现两个高峰期，废水中有机物主要来源于生活废水。 水中悬浮物的变化与水量变化基本一致。 ( 3 ) 海新河流水污染较重，有机物及悬浮物含量较高，河水浑浊；而过滤前 后的有机物含量变化不大，水中的悬浮物以无机物为主。水中的b c 制约为o 3 3 ， 说明和水中的有机物降解性能一般，还可以通过生化进行进一步处理，但需进行 预处理。 ( 4 ) 浊度在自然沉降初期降低较多，随着沉淀时间的增加，减少速度减慢， 在9 0 m i n 以后基本不发生变化，最后浊度稳定在3 8 左右，此时仍然混浊，不透明。 仅靠自然沉降，河水是不能达到清澈透明的目的，必须进一步采取其它的措施， 来达到综合治理的目的。 ( 5 ) 随絮凝剂投加量的增加，水中残余浊度皆出现快速下降，其中聚铝投加 量达到1 0 m g l 时，残余浊度已降到5 度左右，水质清澈透明；而投加最佳硫酸铝 量则到1 5 m g l 以上，只能降到1 2 度；聚铁的最佳处理效果则是水中残余浊度仍还 有2 8 度，且水色发黄；聚丙烯酰胺投加量较少，在5 r a g l 的投加量时，残余浊度 可降到5 以下。从处理效果方面考虑，以聚铝、聚丙烯酰胺为优选，硫酸铝次之， 聚铁则被淘汰：从处理成本上考虑，聚丙烯酰胺也不应在考虑范围。因此从各方 面的综合考虑，建议以聚铝为处理高污染河流水的絮凝剂。 ( 6 ) 相对絮凝剂投加量比较，沉淀时间的影响相对较小，在沉淀3 0 分钟以 后，残余浊度变化不大，且投加量越大，相应所需沉淀时间时间相对越少。， 3 1 东北人学硕，i j 学位论文 第四章絮凝一沉淀丁艺模拟实验 ( 7 ) 在加大药剂投加量的同时，应在混凝前期尽量的加大混合强度与时间， 以利于药剂与废水进行充分反应。相对来讲沉淀时间的影响相对较小。本实验所 得出的最佳时间是3 0 s ，最佳转速时3 0 0 转分钟，略小于最佳理论值，可用于实际 设计时参考。 ( 8 ) 对同一流量进水，上清水残余浊度随投加量的增加呈减小趋势；对同样 投加量的条件下，上清水残余浊度随进水流量的增加也呈减小趋势。在投加量小 于1 0m g l 时，尽管沉淀时间达到2 小时，但出水浊度皆基本在2 0 以上。 !( 9 ) 动态连续絮凝处理效果明显不如静态处理效果，特别是在停留时间小于 l 小时，这是由于动态紊流造成一定的湍动，使絮凝体不能下降；同时在实验中出 现部分短路现象，也是造成动态效果不如静态效果的原因之一；同时也说明采用 此絮凝剂产生的絮体相对较少。 ( 1 0 ) 从动态试验的结果与实验室的静态试验可以得出絮凝剂聚铝投加量不应 小于1 0m g 1 ，停留时间不应小于l 小时，否则出水达不到透明的状态。 ( 1 1 ) 对浓度为3 4 2 1m g l ，含水率为9 9 6 5 的污泥，经2 小时沉淀浓缩，污泥 所占容积降为原来的4 0 ，污泥浓度8 5 5 2 5m g l ，含水率9 9 1 。如果加以搅拌， 并延长浓缩时问到8 小时以上时，可将浓缩值含水率在9 7 左右。将浓缩的污泥 进一步真空脱水，可将污泥含水率最终降到7 0 左右。 ( 1 2 ) 海新河河流河水经过絮凝沉降法处理，采用聚合氯化铝为絮凝剂，投加 量在1 0 m g 1 、沉降时间在9 0 m i n 以上时，出水c o d 分别达到3 9 4 4 m g l 左右，出 刀：浊度1 0 以下；水质清澈透明。絮凝沉淀后的河水经进一步湿地处理后，预计c o d 可降到2 0 m g l 以下，达到环境地面水四类水标准。 3 2 奎! ! 盔堂堡：! 兰垡笙苎一一 第叫帝絮凝沉淀t 艺模拟实验 一一一- ：= ：= ：= 第四章絮凝一沉淀工艺在 海新河污染治理工程中的应用 4 1 海新河治理工程技术路线 本研究根据本文第四章所提交的絮凝一沉淀工艺模拟试验结果作为技术基 础，应用于海新河污染治理工程中，具体应用情况如下： 根据海新河的实际情况，在综合考虑自然、社会、经济条件的前提下，为了 保证海新河治理效果，决定采用絮凝一沉淀工艺一级强化污水处理工艺。 絮凝一沉淀工艺一级强化污水处理工艺的技术路线是在河道中设置取水臼， 经由机械格栅去除水中大宗的悬浮物后，经由泵站提升进入混合分配井，在泵后 设置加药装置，向污水中投加絮凝剂，使污水进入混合分配井时与絮凝剂在水力 搅拌作用下充分混合，同时混合分配井把污水均匀分配至后续的沉淀池中，沉淀 池出水通过明渠排出。 在方案实施前，我们考察和进行了以下两个实验 第一在污水一级处理技术研究中我们应用辐流式沉淀池进行实验。幅流式沉 淀池具有运行管理简单，优点是：( 1 ) 对大型污水处理项目比较经济适用( 5 万 m s d ) ：( 2 ) 排泥较方便；( 3 ) 同等容积下占地合理，易于施工。适应条件是：( 1 ) 适用 于地下水位较高地区；( 2 ) 适用于大、中型废水处理厂。因此，本工程选择辐流式 沉淀池作为沉淀处理装置。 第二考察絮凝一沉淀治理海新河工艺可行性，通过动态模拟试验确定各种工 艺参数、论证工艺可行性。 通过以上的实验可以得出以下结论： ( 1 ) 随絮凝剂投加量的增加，水中残余浊度皆出现快速下降，聚铝投加量达到 l o m g l 时，残余浊度已降到5 度左右，水质清澈透明。因此从各方面的综合考虑， 3 3 合分配井时与絮凝剂在水力搅拌作用下充分混合，同时混合分配井把污水均匀分 配至后续的沉淀池中，沉淀池出水通过明渠进入湿地，湿地采用进水堰槽布水， 均匀布水、减缓流速，避免对湿地水生植物生长造成冲击，湿地占地面积4 9 5 万 平，四周采用土堤护坡，底部作防渗处理，湿地内栽种芦苇、茭白等水生植物， 形成一定的生态景观，湿地出口处仍采用堰槽溢流进入明渠，然后由明渠重新汇 入到海新河中。整个垃圾场除污水一级处理及湿地占地外，其他地区全部用草坪 绿化覆盖。沉淀池中的污泥沉积到一定程度后排入污泥浓缩池浓缩，浓缩过程中 投加絮凝剂，以增强泥水分离效果，浓缩后的污泥通过污泥泵输送至脱水机房进 行机械脱水，脱水后的污泥外运处理。 浑河 奎北人学硕上学位论文第四章絮凝沉淀t 艺模拟：j 验 ( 1 ) 取水口 在河道中砌筑钢筋混凝土结构取水构筑物。取水口底部设挡沙板，定期清：於， 防止沉沙堵塞取水口。入口设置水质自动监测装置，实时监测水质指标。如努海 新河水质状况良好，达到设计出水的水质标准，可停止取水，河水不必经过一级 处理和不必进入湿地，而直接沿海新河排放，从而减少运行费用。 ( 2 ) 格栅间 河水从取水口中进入栅槽，在栅槽上新建格栅间，采用机械格栅，栅条间距 为2 0 m m - - 2 5 m m ，通过格栅清除进水中的大宗悬浮物，格栅安装在格栅间的栅槽内， 栅槽采用钢筋混凝土结构，格栅问为砖混建筑，占地5 0 m 2 ，平面尺寸w l = 5 1 0 l f l 。 ( 3 ) 污水提升泵房 ： i 新建污水提升泵房，泵房内安装立式离心泵4 台，由于海新河上游矿坑水在 夜间排到海新河中，致使夜间河水水量大、水质好，已能达到四类水体水质标准， 水泵三用一备，单台流量8 5 0 m a h ，扬程1 0 米，功率4 5 千瓦。泵房主体构筑物为 钢筋混凝土结构的地下吸水池，长1 2 米，宽3 6 米，深7 米。泵房建筑由变、配 电室、控制室、设备问等组成，总建筑面积1 2 0 平方米。建筑为砖混结构，池体 为现浇钢筋混凝土结构。设备间包括投药间，安置4 台絮凝剂投加药设备，三用 备