高效沉淀池混凝剂筛选试验.doc

4.8 高效沉淀池混凝剂筛选试验4.8.1混凝机理溢流污水中的细小悬浮物，特别是胶体微粒，它们难以用自然沉淀的方法加以去除，是导致污水浑浊的主要原因，因此，可采用加入混凝剂进行混凝沉淀的办法去除这些悬浮物。混凝机理很复杂，不同混凝剂的作用机理有所不同。即使是同一种混凝剂，在不同的水质条件下，作用机理也不完全一样。采用化学混凝沉淀法处理雨天溢流污水时，不仅要了解混凝机理，还需通过实验找出最佳的混凝条件。在混凝过程中，混凝剂在水中首先发生水解、聚合等化学反应，生成的水解、聚合产物再与水中的胶体发生静电中和、粒间架桥、粘附卷扫等作用生成粗大絮凝体，经沉淀除去。以上几种作用有可能同时发生，有可能在某种条件下其中某种作用是主导因素。混凝过程可分为三个阶段：混合阶段、絮凝阶段、沉淀阶段。第一阶段为混合阶段，亦称凝聚阶段。混合实质是混凝剂水解产物在水中的扩散问题。使水中胶体颗粒同时脱稳产生凝聚，是取得好的絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关键。混凝剂水解产物在混合设备中的扩散。 加入无机混凝剂的目的是破坏水中悬浮胶粒的双电层，使粒子相互凝聚。要使胶体脱稳与凝聚，必须降低zeta电位和水化膜，并提供胶粒碰撞的动能。造成胶粒碰撞的主要原因是布朗运动，流速梯度和涡流紊动。对于直径小的胶粒，布朗运动基本不起作用。整个过程是瞬时发生的，因此混凝剂必须以尽快的速度(0.1s)在水解反应完成之前就分散到水中，以便在0.011s生成的水解和聚合形态能吸附在粒子上引起脱稳。为此，工程上采用投药后快速搅拌，以保证较高的碰撞次数。碰撞产生的速度梯度G与搅拌时间T的乘积可以间接表示整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，用来控制反应的效果。烧杯试验中的混合阶段就是要能尽可能迅速地将混凝剂分散到水体中，使混凝剂立即水解，其水解产物与水中胶粒接触，并使带负电的粘土胶粒等脱稳，开始形成微小矾花。因此这阶段要求水流能产生激烈的湍流，使混凝剂迅速分散，分散均匀，充分地与水中胶粒接触。快搅时间一般不超过2min。这是以胶体表面的物理化学状况发生变化为主的过程，形成的矾花小而密实。第二阶段是絮凝阶段，相应烧杯试验里是慢搅阶段。絮凝长大过程是微小颗粒接触与碰撞的过程。絮凝效果的好坏取决于下面两个因素；一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成吸附架桥的联结能力，二是微小颗粒碰撞的几率和如何控制它们进行合理的有效碰撞，这是由设备的动力学条件所决定的。速度梯度是水中微小颗粒碰撞的动力学致因。要增加碰撞几率就必须增加速度梯度，增加速度梯度就必须增加絮凝池的流速。但是絮凝过程是速度受限过程，随着矾花的长大，水流速度应不断减少。高分子絮凝剂的投入，对悬浮粒子有吸附架桥作用以及对矾花的网捕作用，有利于矾花的增大。矾花的颗粒尺度与其密实度取决两方面因素：其一是混凝水解产物形成的吸附架桥的联结能力；其二是湍流剪切力。因此湍流程度不能太大，否则不利于吸附进行，还可能使已形成的大矾花破碎，并且高分子絮凝剂的长链也可能被水流剪切断而影响其絮凝效率。在絮凝阶段，要求控制好适当范围的水流湍流程度和足够的停留时间，使矾花完成其长大的过程。第三阶段为沉降阶段也是静置阶段。混合和絮凝阶段结束后，絮体处于悬浮态，悬浮态的絮体依靠重力作用而沉降，是差沉的絮凝过程。开始时水中矾花浓度高，在重力的作用下下沉。在沉降过程中会出现一个清水和浑水的交界面，沉降过程是交界面的下沉过程。该过程称为分层沉降。分层沉降阶段是矾花去除的主要阶段。此时的悬浮物已大部分沉降，余下的粒径小，密度小的矾花一边缓慢下沉，一边继续相互碰撞结大。到这阶段的后期，余浊基本不变，说明此时水体中矾花已基本上不再沉降。4.8.2影响溢流污水混凝效果的因素1.水温水温对混凝效果有着明显的影响。有资料表明：在使用硫酸铝混凝剂时，混凝速度随温度降低而降低，基本上，水温每降低10混凝速度要降低12倍，而且尽管增加投药量，形成的絮凝体也是结构松散、颗粒细小、沉淀效果不佳。水温对混凝效果的影响主要由于以下几个原因：水温低时，混凝剂的水解受到影响。由于金属盐类混凝剂水解过程均为吸热反应，水温低时水解较为困难，如水温O时，混凝剂基本上不发生水解，不易生成高聚合度的分子。当水温降低时，硫酸铝的水解速度变得极其缓慢，相对停留时间不变，则形成的羟基减少，使聚合度变差，混凝体疏松，混凝效果自然就减弱了。水的粘度随水温的降低而加大，从而使水流的剪切作用加大，颗粒也容易破碎；同时，由于水温降低，布朗运动减弱，使碰撞的机率也随之减少。水温的降低，还会导致水的离子积常数减小，pH值升高，使混凝剂的最佳pH值也相应升高，增加了混凝的难度。低温水粘度大，布朗运动强度较弱，从而颗粒彼此之间的碰撞机会变小，不利于脱稳颗粒互相凝聚。由于水的粘度大，水流剪切力大，故而影响絮体成长。2.pH值的影响对不同的混凝剂，pH值对混凝效果的影响程度也不一样。一般来说，pH值对金属盐混凝剂的影响较大，对高分子混凝剂的影响较小些，这是由于它们在投放前分子结构已经固定形成。例如当把混凝剂Al2（SO4）318H2O对投加到水中，当水溶液的pH4时，水中主要存在Al（H2O）63+；pH=45时，水中主要存在Al（OH）（H2O）52+、Al（OH)2（H2O）4+以及少量的AI（OH）3（H2O）3；pH78时，水中主要为中性的Al（OH）3(H2O）3。显然，随着水溶液中的pH值不同，Al（SO4）318H2O既可以发挥高电荷低聚合度物质电性中和脱稳作用又可以发挥高聚物吸附架桥作用。同样，对于其他无机混凝剂亦有同样性质。另外，水中的pH值是影响去除色度的主要因素，一般pH6.08.0左右，宜于除浊。3.污水水质条件实验时取西干线2号泵站集水井处的水样作为本次实验原水水质。进水水质情况：表一西干线2号水质情况表水样CODmg/LBODmg/LSSmg/LTPmg/L备注旱流污水小雨时水质23575250中雨时水质18468380大雨时水质580-180实验时水质范围130-620170-7001.8-62待处理水的水质（尤指浊度）不同，其混凝效果显然不同。水中的粘土杂质，粒径细小而均匀者，混凝效果较差，粒径参差者对混凝有利。颗粒浓度过低往往对混凝不利，回流沉淀物和投加助凝剂可提高混凝效果。4.混凝剂种类和投量按药剂在混凝过程中所起的作用可以分为凝聚剂和絮凝剂两类，分别起脱稳和结成絮体的作用，总称为混凝剂。混凝剂可分为金属盐类混凝剂及高分子混凝剂两大类。使用不同的混凝剂处理同一水源，其处理效果不同。絮凝剂被广泛应用于化工、矿业、环保等领域，在固液分离和水处理过程中，用以提高微细固体物的沉降和过滤效果等。由于水污染的情况日益严重，水的净化处理就显得越来越重要。尽管水处理的方法有多种，但“絮凝沉淀法”已被普遍认为是一种较为有效的预处理方法，且成本较低。随着科学技术的发展，絮凝剂的种类也日益增多，根据化学成分的不同，可分为无机、有机和微生物絮凝剂。无机絮凝剂主要有铁系和铝系两大类，按分子量大小又可分为低分子体系和高分子体系两类。主要包括FeCl3、A1C13、Fe2(S04)3、Al2(SO4)3及其多聚物。无机絮凝剂的应用历史悠久，广泛用于水的净化处理和污水处理等。但无机低分子絮凝剂成本较高，腐蚀性较大，在有些场合净水效果不理想。无机高分子絮凝剂是20世纪60年代在传统的铁盐、铝盐基础上发展起来的一类新型絮凝剂。主要包括聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁等。这些絮凝剂中含有多经基络离子，以OH作为架桥形成多核络离子，从而生成巨大的无机高分子化合物。因此，无机高分子聚合物絮凝剂絮凝能力强、絮凝效果好，而且价格较低，因而逐步成为主流絮凝药剂。新型无机高分子絮凝剂的研制主要向引入其他离子制备复合型絮凝剂的方向发展。80年代末，研制出碱式硅酸硫酸铝(PASS)一种碱式多核羟基硫酸铝复合物，有较多的活性铝，因此能生成高密度的絮状物，沉降迅速。近年来，研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型无机絮凝剂成为热点，无机高分子絮凝剂的品种已逐步形成系列。无机高分子絮凝剂对处理各种复杂成分的水适用性强，可有效除去细微悬浮颗粒，但生成的絮体不如有机高分子絮凝剂生成的絮体大，单独使用无机絮凝剂投药量大，目前已较少采用。与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂用量小，絮凝速度快，受共存盐类、介质PH值及环境温度的影响小，生成污泥量少，脱色性也好。但有些有机高分子絮凝剂的水解、降解产物有毒，生产成本较高。所以，现多以有机高分子絮凝剂与无机高分子絮凝剂配合使用，或者借无机盐的存在与污染物电荷中和，来促进有机高分子絮凝剂的作用。（1）聚合氯化铝(PAC) 聚合氯化铝(PAC)又称碱式氯化铝、羟基氯化铝，简称聚合铝，是介于A1C13；和A1(OH)3之间的水解产物，其化学通式为A12(OH)mCl6n，(m7106，水解度30%，法国SNF公司提供，配成0.1%的溶液备用。2实验方法在快速200r/min 搅拌下，向1000m L水样中加入一定量的无机混凝剂，搅拌1min（如加聚丙烯酰胺，则降低转速至150 r/min 继续搅拌1min）；将转速调至150 r/min，搅拌3min；调至80 r/min，搅拌3min；关机静置30min后，用虹吸法取液面下约2cm 处上清液，测CODcr、SS、总磷等。试验中记录絮体形成速度、絮体大小及沉降速度等。测定指标和方法主要水质分析指标及测定方法如表18所示：图表 3主要水质分析项目及方法水质指标分析方法CODCr微波密封消解CODCr速测法NH3-N纳氏试剂分光光度法 (GB 7479-87)TP钼酸铵分光光度法 (GB 11893-89)SS重量法 (GB 11901-89)温度温度计测定pH值pH301NTU普通浊度仪3试验水质为使絮凝研究具有针对性，试验水质取自于上海市宝山区西干线第二泵站集水井。4.8.4试验结果讨论1.雨污水的自然沉降性溢流污水原水的CODcr 为300700 mg/L, 在不加任何药剂的情况下，通过静止沉淀可去除部分污染物质，对于CODcr，经45min沉淀后，沉降出水CODcr 为150350mg/L左右，这说明该溢流污水具有一定的絮凝沉降性，另外，溢流污水中的很多污染物质为非溶解性物质，可通过沉淀去除。2.无机混凝助凝剂的选择实验选择了具有代表性的4种混凝剂：液体聚合氯化铝，液体聚合硫酸铁，液体聚合氯化铝铁，液体硫酸铝进行混凝试验。 图表 4各种混凝剂样品各种混凝剂对溢流污水的浊度和COD的去除率示于表20，由表中可知，各种混凝剂皆有良好的去除效果，尤以聚合双酸铝铁为佳。图表 5各种混凝剂对溢流污水污染物的去除率混凝剂指标聚合铝(液体)PAC硫酸铁(液体)PFS聚合双酸铝铁(液体)PAFCAS硫酸铝(液体)Al2(SO4)3原水投加量(mg/L)60有效成分(mg/L)10.011.010.08.2浊 度（NTU）30354035250去除率（%）88868486COD（mg/L）120115105144265去除率（%）545760463.无机混凝剂与有机高分子絮凝剂复合使用聚合铝盐类混凝剂的主要弱点是分子量和粒度不够高，聚集体的吸附架桥能力不够强。有机高分子絮凝剂具有分子量高、侧链上活性官能团多、絮凝性能好等特点，如将无机混凝剂与高分子絮凝剂复配使用，则可以发挥协同作用。由于其用量小、处理效率高往往能够降低费用。这可能是其在污水处理中最具生命力之所在。在水处理中无机混凝剂与有机高分子絮凝剂复合使用与单独使用无机混凝剂相比，不仅混凝剂用量减少、污泥量大大减少，沉淀颗粒大、凝聚速度快，而且对污染物的去除率更高、剩余悬浮物及总磷都相应降低。使用不同有机高分子絮凝剂和无机混凝剂复配进行混凝实验，对溢流污水COD的去处效果见表21。可见，控制PAM浓度在0.8 mg/L时混凝效果最好。图表 6不同有机高分子絮凝剂与无机混凝剂复合使用对COD去除影响PAM（mg/L）COD（mg/L）去除率（%）进水出水PAC0.642510875PFS12870PACFS13269Al2(SO4)310875PAC0.84259671PFS8879PACFS10575Al2(SO4)312570PAC1.042511672PFS13667PACFS12071Al2(SO4)313269无机混凝剂的投加量为100mg/L图表 7无机混凝剂与有机高分子絮凝剂复合使用的效果比较投加量 指标硫酸铝（液体）Al2(SO4)3硫酸铁（液体）PFS聚合铝(固体)PAC聚合双酸铝铁(液体)PAFCAS聚合双酸铝铁(固体）PAFCAS原水53(mg/L）160(10-3ml/L)53(mg/L)160(10-3ml/L)53(mg/L）SS(mg/L)4645503246275去除率（%）8383828883CODcr(mg/L)121105108120121255去除率（%）5259585352TP(mg/L)1.020.951.030.901.024.85去除率（%）7980798179由上述图表可看出, 聚合双酸铝铁的混凝效果最好。聚合双酸铝铁水处理剂是一种新型的无机高分子聚合物，它集铝盐和铁盐净水剂优点于一体，有效地把铝和铁有机地结合形成一种新型无机高分子聚合物净水剂。我们以聚合双酸铝铁无机混凝剂与阴离子聚丙烯酰胺复合使用,找出最佳投加量。液体聚合双酸铝铁的投加量在4060mg/L（即混凝剂有效物质Al2O3的含量46mg/L），出水的CODcr即可降为100 mg/L以下。综合以上结果，在不同的PAM投加量的情况下，聚合氯化铝铁的混凝效果基本都是最好，PAC的效果也较好，考虑到市场上常见为PAC产品，且PAC较液体聚合双酸铝铁价格便宜，PAC产品固体运输，溶液配制操作简单。综合以上因素，本中试选用PAC并配合聚丙烯酰胺作为混凝药剂。4.8.5、结论与建议：按西干线污水水质经实验室小试筛选，结论如下：（1) 采用聚合双酸铝铁混凝剂效果好，加药量40-60 mg/L，84%。（2) 高分子PAM0.8,去除COD70%.图表 8 中试装置主体设备实物图 图表 9 中试装置现场图为保证溢流污水装置正常投入使用，方便计量污水、计量药剂等，中试设备主要采用了以下设备，见下表：图表 10溢流污水处理设备一览表编号设备型号1格栅筐设于潜水泵吸水口，格栅条空隙宽度为8mm (采用一道格栅) 2反应池有效容积9.0m3，钢板制作，6MM钢板焊制3沉淀池有效容积25.23m3，钢板制作，6MM钢板焊制4斜管斜管长=1m, 斜管倾角=600，斜管管径d=50mm ，共计25排 5提升泵流量100m3/h，扬程15米，功率5.5kw6管道混合器DN100，静态混合器7污泥回流泵1流量20m3/h，扬程15米，功率3.5kw8污泥回流泵2流量5m3/h，扬程10米，功率2.2kw9潜污泵流量20 m3/h，扬程15米，功率2.2kw10混合搅拌装置转速1001500rad/min11转子流量计3台LZB100，LZB40，LZB20各一套12集水槽长2.8米，宽0.2米，高0.25米 三条13止回阀DN100一套14闸阀DN100闸阀6套，DN50闸阀1套，DN401套，其他丝扣阀门若干15加药装置3套，容量为1吨16其他若干相对其他前次开发的溢流雨水处理装置，本套装置具有以下的特点：（1）取消混合池，采用泵前加药方式，输水管道中部安装管道混合器，充分利用泵叶的高速旋转，采用管道混合器，利用其产生的漩流作用加强混合，使得药剂快速混入污水中；（2）反应池采用推进式搅拌浆改善水流紊动，设置导流筒使得反应池平均G值控制在较小的水平，导流筒内外形成回流，为絮体的生长创造条件；（3）采用溢流堰出水槽衔接反应池和沉淀池，解决了沉淀池进水问题，有效的控制了反应池混合液进入沉淀池的流速，避免沉淀进水速度突变对沉淀运行的影响； （4）采用污泥回流措施，污泥中含有混凝剂、助凝剂，污泥回流到反应单元，通过搅拌浆的搅拌作用，使得污泥颗粒与水中的脱稳颗粒充分接触，加强了絮凝机会；污泥回流可充分利用药剂，减少药剂投加量；（5）沉淀单元下部设置较大的污泥浓缩空间，并且沉淀池高度较一般沉淀池高，利于化学污泥的浓缩和存储，提高回流污泥浓度；（6）斜管下部设置较大的絮凝空间，加大了絮凝体水力停留时间，大部分絮体在此形成并进行沉降； （7）沉淀单元内部设置斜管装置，起到了整流的作用，较小的絮体在管内长大并被斜管捕集，加强沉淀效果；（8）斜管上部设置较大的水力停留空间，为水质进一步澄清创造条件。1.1 试验流程试验工艺流程如图26所示。计 量反应池回流污泥，计量泵站进水井混合器沉淀池计量泵计量泵溶药箱溶药箱混凝剂PAM提 升出水剩余污泥 图表 11 处理装置工艺流程图原水取自泵站集水井，取水口设置细格栅，经过潜水泵提升，采用泵前加药方式，在泵前设置加药口，药剂借助泵叶高速旋转充分混入水体，经过管道混合器完成混合反应；污水经过转子流量计，进入后续反应池，反应池内安装导流筒，筒内设置推进式搅拌浆，反应池进水口处设置加药点，投加助凝剂PAM，控制搅拌速度，使得导流筒内外形成上下流动，为絮体的生长创造水力条件，以达到凝聚的目的；水流越过反应池溢流堰槽进入沉淀池，进水在沉淀池下部进一步絮凝，并开始初沉淀，较大颗粒的物质下沉；沉淀池中上部设置斜管，絮体颗粒随水流自下而上流经斜管，斜管起到整流和泥水分离的作用，进一步去除水流中的悬浮物质；斜管上方有较大的水力停留区，为水质进一步澄清提供空间和时间，沉淀池顶部设置三角溢流堰集水槽，沉淀池出水汇集集水槽后排放。为强化絮凝效果，工艺设计中考虑污泥回流，以提高反应池中的悬浮颗粒浓度；污泥由沉淀池回流至反应池中，通过阀门控制回流量，回流污泥中含有较多絮凝剂，强化了反应池絮凝条件，也减少了药剂的投加量。2 现场试验结果2005年是上海气象灾害偏重的一年。春季气温显著偏高，降水偏少；夏季酷热，高温天数多且出现早，梅雨期降水极少；秋季气温异常偏高，呈现典型的“秋老虎”天气；冬季气温变化大，前高后低，降水特别多，光照则严重不足。全市年平均气温为16.8，比常年高了1.0。市区高于35的高温日为31天，多出常年22天，极端最高气温达到37.0-39.0。其中，汛期平均气温高达28.5，比常年偏高2.0，是有气象记录以来的最高值。降水总量属于正常，但全年100120天的降水日数还是比常年少了1729天，降水集中在了汛期。干梅为40年来罕见。6月下旬，申城出现40年罕见的干梅雨季节，雨日4天，梅雨量22.6毫米，仅为常年一成，是1954年以来的次少值。2005年严重影响上海的台风有两个，属台风灾害偏重年份。“麦莎”台风最大风力达1011级，市区降雨量达306.5毫米，为解放以来对上海风雨影响最大的台风之一。台风“卡努”造成市区三个区出现100毫米以上的大暴雨。 本试验装置建成于2005年8月。因2005年雨水较往年偏少，分布不均，西干线二号泵站雨天溢流机会较少，遇强台风降水则干线溢流明显，但强台风降水期间的恶劣天气限制了现场试验研究的进行。本研究根据不同的气象条件，抓取了有代表性降水事件的管网混合雨水污水，进行了现场试验研究：分别为旱天污水，混合雨水污水，中等降雨混接污水，强降雨（暴雨）混接污水，通过试验数据分析发现，该装置的处理效果和性能优良，能达到预期的目的。2.1 西干线系统水质分析COD和BOD5西干线蕴藻浜泵站目前的服务区主要为化工区和城市郊区，因此，提升的污水主要是化工区废水和生活污水的混合水，可生化性尚可，经过中试装置的混凝沉淀处理后，B/C比没有太大的改变。下表27是试验中的几次进出水COD和BOD5值。对比进出水的COD与BOD5值，可以比较明显的看到，经过混凝沉淀处理后，COD和BOD5都被部分去除，且去除率相差不大，从方便测试的角度考虑，在后面的现场试验中只采用COD指标表征污水的有机污染物。图表 12中试装置进出水的BOD5与COD污水进水出水COD去除率(%)BOD去除率(%)COD(mg/L)BOD5(mg/L)B/CCOD(mg/L)BOD5(mg/L)B/C旱流污水小中雨少量混接雨水进入235750.329138.40.4261.348.8中强雨大量混接雨水进入18468.30.377829.10.3757.657.4暴雨溢流污水232850.3610637.60.3554.355.8各种不同降雨情况下混接雨水进入的污水水质变化 分流制系统雨天混接污水水量水质变化大，不同时间、不同地点、不同雨量都会导致混接污水水量水质的较大变化。图28，29和30分别显示了试验期间不同降雨强度、不同取样时间混接雨水进入系统后污水中污染物浓度的变化情况。在降水前期，泵站集水井水样各污染物浓度比旱流时有所升高，尤其是SS和COD浓度有所提高，随着降水的进行，SS，COD浓度开始减少，COD浓度和SS浓度在200300mg/L之间；由于降水强度不大，雨水初期效应不明显，另外，由于水样取自泵站集水井，泵站进水采用提升泵提升，提升泵在提升污水的同时也使污水得到了充分混合，所测水质结果很难表现雨水初期效应。图表 13 暴雨溢流污水各污染物浓度变化 图表 14 中强雨情况下混接雨水进入的污水水质变化 图表 15 中强雨情况下混接雨水进入的污水各污染物浓度变化中试装置进水水质范围的确定根据调查，西干线污水管线水质水量变化较大，对西干线二号泵站集水井观察显示，集水井内每天不同时刻水位变化较大，一般早上8：009：00，下午1：002：30和5：007：00泵站集水井水位均高于2.5米，其他时段水位低于2.5米，平时仅有一台提升泵工作；旱季污水色度大，各个时段污水的颜色不同，从褐色变化到靛蓝色直至于粉红色；主要原因是该泵站靠近桃浦工业园，很多工厂化工废水经过处理后排放西干线，该泵站提升的污水多为工厂区废水和生活污水的混合废水，颜色的变化规律不明显，可能和各化工厂不定时排放各种废水有关。夏季集水井散发臭味，H2S浓度较高，对人体危害较大。对泵站集水井水质取样，结合集水井水位变化规律，早上89点和下午12点集水井水位较高时，污染物浓度表现亦较高，分析原因：1.管网水位高时，表明有较多的排污单位，水质污染物浓度比平时要高；2.当管网水流速度加快时，对管网具有冲刷作用，污水内裹挟更多的SS等其他污染物质；3.提升泵的开启对集水井水质的扰动较大，大量的沉淀污泥被搅起，因此，高水位时，取样水质浓度比平时要高。综合西干线实际情况及其对泵站集水井水质变化的分析，确定泵站雨天混接污水处理装置的进水范围如下表31所示：图表 16试验进水水质范围SS（mg/l）浊度（NTU）COD（mg/l）TP（mg/l）170-700150-330130-6201.8-6.22.2 旱流污水和小雨情况下混合雨水污水的处理由于装置建成后降雨天气少，而且蕴藻浜泵站服务区内是分流制的排水系统，只是部分区域内存在雨污混接现象，因此，当降水发生时，如果将于历时较短或者降雨强度不够大，则管网混合的雨水较少，泵站一般不发生溢流。为了考察装置的运转情况和处理效果，2005年8月份采用旱流污水和小雨情况下管网内的混合雨水污水进行了试验。装置对旱流污水进行了数次试验，表32所列为其中的四次。由表32可知，进水流量保持在5060m3/h，混凝剂PAC和PAM复配使用， PAC投加量保持在100150mg/L，PAM保持在1.01.2mg/L，装置正常运行的结果表明：对旱流污水的COD去除率在5060，SS的去除率在5070。处理结果表明，该中试装置对旱流污水的处理有一定的处理效果，处理后COD小于150mg/L，SS降低到60mg/L以下。图表 17装置对旱流污水COD，SS的去除效果工 况PAC投加量(mg/L)PAM投加量(mg/L)流量m3/h进水COD (mg/L)出水COD (mg/L)COD去除率(%)进 水SS(mg/L)出 水SS(mg/L)SS去除率(%)11501.26032916848.9111.559.546.621501.25033011260.611532.571.731001.05036015656.61254960.841201.05032012062.51105054.5装置对小雨情况混合雨水污水的COD，SS的去除效果如表33所示。图表 18装置对混合雨水污水的COD，SS的去除效果工况PAC投加量(mg/L)PAM(mg/L)流量m3/h进水COD (mg/L)出水COD(mg/L)COD去除率(%)进水SS(mg/L)出水SS(mg/L)SS去除率(%)11201.51005209382336578321001.510031710567399788031001.5100408132687007289由表33可知，处理混合雨水污水时，进水流量为100 m3/h，大于处理旱流污水时的进水流量，但出水的COD小于150mg/L，COD的去除率在65以上；出水SS小于80 mg/L ，去除率在80以上，处理效果较好。2.3 装置对各降雨情况下混接雨水污水的处理效果在8月12月期间，共捕获了六场有代表性的降水，这六场降雨所造成的混接雨水污水分别为：（1）中雨混流污水（夏季雷阵雨，雨量小并且降雨历时短，路面刚刚形成径流，认为有较少量雨水混入排水管网）；（2）暴雨溢流污水（雨量大，降水历时短，地面短时间形成积水，短时间内有大量雨水混入管网），捕捉了两场暴雨；（3）中强度降雨混流污水（雨量大，降水历时长，路面形成径流，有大量雨水混入管网），捕捉了两场中强降雨；（4）低温混合雨水污水；（水温较低，降水历时短，有少量雨水进入管网）。中雨混流污水2005.9.5，雷阵雨，污水管网混少量雨水；进水量为60100m3/h，试验时间为下午5：007：00，投加药剂PAC为80100mg/L，PAM为0.8-1.0 mg/L；水体温度：29.4；pH：进水7.8左右，出水8.0左右。 图表 19装置对中雨污水的处理效果取样点SS （mg/l）浊度（NTU）COD （mg/l）进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率17：302355377141.938.1733091086517：452365078136.335.674220557517：552743786153.440.773256577718：003375085125.237.570277737318：103565884133.940.270335747818：202805580173.436.479220507718：30204328475.622.570150526519：00195358270.2207115050652005.9.5下午下了一场雷阵雨，认为管网内混入雨水，开启装置处理，水量从60m3/h逐渐加大到100 m3/h；现场处理观察，沉淀池出水较为平稳，当水量加大到80m3/h时，装置沉淀池出水面开始出现矾花，矾花颗粒粗大，表明系统反应絮凝效果良好。由表34可知，进水SS在200300mg/l之间，平均为250mg/l；进水浊度为150度左右，进水COD也较为平稳，平均值在250mg/l左右。装置运行时控制药剂投加量，投加药剂PAC为80100ppm，PAM为0.8-1.0ppm，经过装置的处理出水水质良好，出水SS保持在50mg/l，浊度在40度，COD为50 mg/l；SS、浊度和COD的去除率分别在77%、70%和65%以上。说明装置具有良好的处理效果。工况二：暴雨工况试验研究1试验时间： 9月12日，暴雨，下午四点开始运行试验装置什么时候开始下雨？，试验工况投加药剂浓度为：PAC 90-120mg/L，PAM 0.8-1.0 mg/L，处理水量7080m3/h。装置处理效果如下图3539： 图表 20 溢流污水进出水pH变化 图表 21 溢流污水进出水TP及去除率 图表 22 溢流污水进出水NTU及去除率 图表 23 溢流污水进出水COD及去除率 图表 24 溢流污水进出水SS及去除率从上图35中可知，pH：进水7.8左右，出水8.0左右；进出水pH相差不大，水质pH范围为偏碱性，不影响PAC混凝剂的混凝效果。进水中的SS随着降雨时间的变化，在180350mg/l之间，经过混凝沉淀处理后，出水SS较稳定，基本都在50100mg/l之间，平均去除率达70，如图39。本次试验上海仍然处于汛期，河道水位仍然较高，处理装置进水中混有河水。因此尽管此次为暴雨天气，但进水水质平稳，进水SS，浊度，TP和COD等各项指标无明显的突变（见图36，37，38），并未表现出所谓的雨水初期效应。从进出水浊度变化图38可知，进水浊度变化不大，基本多在150度左右，经过装置处理后出水浊度液较为平稳，出水在40度附近，去除率平均为72以上；进水中的COD随着降雨时间的变化见图38，在150250mg/l之间，经过混凝沉淀系统的处理，出水COD较稳定，基本都在100mg/l之间，平均去除率达50，并且处理过程比较稳定，没有出现反弹、突跃的变化。进水中的TP随着降雨时间的变化如图36所示，进水在4.05.0mg/l之间，经过混凝沉淀系统的处理，出水TP较稳定，基本都在1.0mg/l以下，平均去除率达82。工况三：暴雨工况试验研究22005.9.20雷阵雨天气，本次降雨降水历时20分钟，之前4小时出现一次中等强度降水过程，历时约20分钟，管网内已经混有雨水。装置对暴雨合流溢流污水的处理效果如下图所示： 图表 25暴雨合流溢流污水处理SS去除率 图表 26暴雨合流溢流污水处理NTU去除率 图表 27暴雨合流溢流污水处理TP去除率 图表 28暴雨合流溢流污水处理COD去除率装置进水量从开始的70m3/h逐渐加大到100m3/h，投加药剂PAC量为80100ppm，PAM为0.8-1.0ppm，控制反应池搅拌转速5060转/分，试验运行过程反应池无浮渣出现且出水絮体颗粒粗大，表明絮凝效果良好；沉淀池运行平稳， 出水携带微量矾花。进出水每隔10分钟取样分析，整个试验历时2h。装置对SS、浊度、TP和COD的处理效果及其处理率如如图4.94.12所示，各污染物去除率均高于70，出水水质SS小于60mg/l,，浊度小于50NTU，TP控制在1mg/l以内，COD低于100mg/l。工况四：中强雨试验研究12005.9.22，初期地面雨水混入管网，试验时间为下午11：0017：30，投加药剂PAC为80100ppm，PAM为0.8-1.2ppm；运行稳定半个小时后取样，取样间隔时间10分钟，沉淀池有矾花跑冒，稳定实验水量70M3/h；试验时间： 9月22日，下午4点，中强雨。开始运行试验装置时，投加混凝剂PAC与絮凝剂PAM，试验工况为药剂浓度PAC 90-200mg/L，PAM 0.8-1.0 mg/L；处理水量开始为70 m3/h，80分钟以后时调整流量为50m3/h，120分钟后把水量调整为100 m3/h；观察以下此混凝沉淀系统在不同流量情况下的处理状况。 图表 29中强雨溢流污水进出水SS及去除率 图表 30 中强雨溢流污水进出水COD及去除率 图表 31中强雨溢流污水进出水TP及去除率从上图4446所示，可以发现整个降雨历时过程中，进水SS、COD、TP的变化幅度较小。前10120分钟内，流量变化范围较小，在50-70m3/h之间，产生的水力冲击也较小，SS、COD、TP的平均去除率分别在70、80、85左右；120分钟调整流量为100m3/h后，装置受到较大的流量冲击负荷，出水的SS、COD、TP发生变化，相比之前的出水情况有所增大，各自的去除率有一个下降的趋势。这说明了此处理装置在处理100m3/h的流量时已经达到了最大设计处理能力，若流量再大，必将对处理出水水质产生影响。工况五：中强雨试验研究210月6日实验开始时间：13：00主要考察中雨强度下混合雨水的处理情况；处理水量为60M3/h,15：00改为PAC，处理水量为50M3/h，15：40水量调整为100M3/h。 图表 32中强雨溢流污水进出水COD及去除率 图表 33 中强雨溢流污水进出水SS及去除率 图表 34中强雨溢流污水进出水TP及去除率 图表 35 中强雨溢流污水进出水NTU及去除率在本次溢流雨水处理工程中，各取样点间隔时间长，主要原因是由于泵站水位的调控影响了装置处理的连续性，整个试验过程经历了3个小时，进水各项指标13：0014：00时间段内浓度较高，分析其原因，13：0014：00时间段内，是管网纳污高峰期，加上降水形成的地表径流混入管网，此时的水质较差，各项污染浓度较高，集水井水位高达5.0m，此时四台提升泵同时开启，提升泵对集水井污水强烈扰动，沉淀沉淀物质翻腾，大大增加了取水水样污染物的浓度。而14：00之后，集水井水位开始降低，水位在2.5m之间徘徊，当水位低于2.5m时，提升泵停止工作，集水井污水开始沉降，由于污水中混有雨水，因此取样的污水水质各污染物浓度大幅度的减少。沉淀池出水浊度较大，当流量加大时，出水面开始出现矾花絮体，当水量达100m3/h时，由于水流速度加快，絮体跟随水流上升，斜管也无法有效拦截，因此装置的处理水量最好不超过100m3/h；装置开始时处理水量为60m3/h，15：00处理水量为50m3/h，15：40水量调整为100m3/h；水量的变化对装置出水产生的水力冲击影响不大，运行结果表明（如图4.184.21）SS、COD、TP的平均去除率分别在80、60、80以上；出水水质较好，各取样点出水水质均衡，表明装置具有良好的水力适应能力。对中强度情况下混合污水试验研究及其处理结果表明，该装置能有效适应污水水量的变化，由于中强度污水中进水浓度不高，因此装置的出水水质较好，出水可以达标排放。- 46 -工况六：低温混合雨水污水水质试验为了考查水温的变化是否影响絮凝剂的混凝效果，影响装置的出水水质，有必要进行装置对低温混合雨水污水水质的处理研究。2005年12月上旬，气温较低，试验进水平均气温10以下，开始试验时，投加混凝剂PAC与絮凝剂PAM，药剂浓度PAC80-100mg/L，PAM 0.8-1.2 mg/L，试验流量为60M3/h，表面负荷19.2M/h。下面图51到图54是试验阶段的运行数据图表： 图表 36 低温低浊度进出水浊度及其去除率 图表 37 低温低浊度进出水SS及其去除率 图表 38 低温低浊度进出水COD及去除率 图表 39 低温低浊度进出水TP及去除率冬季由于水温的下降，水的粘度随水温的降低而加大，从而使水流的剪切作用加大，颗粒也容易破碎；同时，由于水温降低，布朗运动减弱，使碰撞的机率也随之减少。试验进水水温6-10，进水浊度100NTU以下（图51），SS 200 mg/L左右（图52）,COD 200 mg/L以下（图53），TP浓度也小于2.5mg/L（图54），从以