高密度沉淀池聚氯化铝铁投药量确定及管理.pdf

给水排水 高密度沉淀池聚氯化铝铁投药量确定及管理 常 涛 刘衍波 崔鹏炜 綦德金 万吉昌 马卫江 王 琳 王永磊 王占金 济南泉城水务有限公司 济南 山东建筑大学市政与环境工程学院 济南 济南市供排水监测中心 济南 摘要 在高密度沉淀池处理低温低浊水的应用中 聚氯化铝铁 投加过量会出现污泥上 翻的现象 济南鹊华水厂针对这一问题 提出了 相关沉淀效率的参考系数 并改进了最佳 投药点的确定方法 使其更加适用于低温低浊条件下的高密度沉淀池工艺 同时提出了适用于高密 度沉淀池的低剂量 被动式 双参数的 投加量管理 三原则 关键词 低浊 高密度沉淀池 投加量 沉降效率 管理原则 存在的问题及分析 存在的问题 济南鹊华水厂于 年建厂 设计供水量 万 在 年完成了 万 的工艺改 造 采用的工艺配置是 高密度沉淀池 臭氧活性炭 型砂滤池 水厂使用的鹊山水库原水浊度终年较低 一般 在 以内 新工艺竣工以来 高密度沉淀池 一直无法正常运行 主要表现为 阴离子聚丙 烯酰胺 投加量高 污泥回流效果差 出水浊 度高 流量低及易翻池 济南鹊华水厂根据对污泥样本的分析 发现污 泥中 残留量高 污泥抗负荷能力低 回流后 破坏正常的混凝 是高密度沉淀池污泥上翻的主要 原因 这一过程反映在生产过程中 形成了一个恶性 的循环 如图 所示 问题分析 通过对这个过程的分析不难发现 残留 对低浊条件下 具有污泥回流工艺的沉淀池的破坏 性影响更加显著 传统混凝试验选取最佳投药点的 方法 没有考虑低浊条件下 的残留问题 不 能作为具有污泥回流工艺沉淀池的生产技术指导 这一先决判断的失效 引起了整套工艺的不正常状 态 具体表现为 强氧化剂消耗异常 增高 污泥回流效果与设计作用相反 翻池现象频繁 发生 低浊条件下频繁刷池排泥 出水浊度高 流量 图 生产中的恶性循环过程 低 高密度沉淀池测量仪表清洗后容易堵塞瘫痪 为了使用好高密度沉淀池 生产管理者需要建 立以下认识 出水浊度仅仅是眼前的生产指标 合格的泥 质才是高密度沉淀池长期 稳定运行的根本保障 更 是处理低浊水的有效手段 低浊条件下慎用提高 投加量的办法 改善出水浊度 投加量过高会导致胶体再 稳 尤其是具有污泥循环功能的高密度沉淀池 人工 抽取底层污泥投加 再次与 原水混合 使得 过量 不断破坏正常的絮凝 不合格污泥被继 续带入泥层 从而快速发生规模较大的破坏作用 使 DOI 10 13789 ki wwe1964 2015 0150 给水排水 整层污泥迅速失效 整体上浮 以保证泥质为核心 建立沉后污泥中残余 含量最低 又能兼顾出水浊度的混凝试验方 法 对低浊环境下高密度沉淀池的有效运行具有指 导意义 优化选择混凝试验最佳投药点 仪器与药剂 仪器 型 联程控混凝实验搅拌仪 哈希 型便携式浊度仪 药剂 聚氯化铝铁 溶液 含量 以 铝离子计 阴离子聚丙烯酰胺 高分子型助凝 剂 以上均为工业成品 稀释熟化到合适的浓度后 方便试验使用 水样 使 用 济 南 鹊 山 水 库 秋 季 原 水 浊 度 为 温度为 为 混凝试验设计 一次取水 混合均匀后 均匀加注在 的 烧杯中 用 联搅拌器分 组 共做 个试验 单 独使用 的做 组 个试验 先加入 一级絮凝开始后再加入 助凝剂 的 做 组 个试验 试验设计混合过程 搅拌 一 级絮凝 搅拌 二级絮凝 搅拌 沉淀 后取烧杯中部 处 样本 采用首尾相接循环法 次取样 计算 次 沉后浊度的均值为最终结果 目的是消除因采样 检测时间不同对沉后浊度的影响 结果与分析 图 是单独使用 与 混合投加即一 级絮凝开始后 再次加入 后的效 果曲线 图 两组混凝试验结果 试验结果计算均值见表 由表 可见 传统 最佳投药量选择点为 即 单独使用 情况下的沉后水浊度最低点 随着 投加量 的继续增加 沉后水浊度升高 从另一个角度看 的点 其实也是胶体再稳后 开始影响沉后水 浊度的起始点 所以 生产中选择这个投加量是有 风险的 容易引起胶体再稳 矾花上浮 表 两组混凝试验情况 序号 投加量 沉后水浊度 沉后水浊度 微量投加 药剂 比如图 中所示 投加量小于 时 并没有发生沉后水浊度高 于原水浊度 的现象 这说明 低浊条件下 在对沉淀池出水浊度没有特别严格的要求时 微量 投加 药剂 在保障泥质的同时降低出水浊 度 是一种可行的选择 在实际生产过程中 混凝条件不可能与实验室 一样 理 想 如 果 采 用 的 实 际 投 加 量 不会像在实验室一样充分混凝 会提前发生 局部过量的情况 根据保障泥质为首的标准 应该 选取小于 的投加量指导实际生产 单独投加 过量后导致的胶体再稳 能够 通过沉后水浊度的指标发现 而通过图 可以看 出 试验中 的使用影响了这一点 投加 以上有 投加的试验中 沉后水浊度 都是 因为 的助凝作用 胶体再稳 现象并没有再次影响沉后水浊度 西南交通大学杨 开明等人 在对岷江原水的混凝沉淀试验中 也发现 有类似现象 这就是实际生产中调高 投 加量能短时间内降低出水浊度的原因 给水排水 但是 在生产中应更加重视污泥质量 即沉淀的 抗负荷能力 那么 有 的 投加量试验 对沉淀的抗负荷能力有什么影响呢 随着 投加量的增加 可以观察到不同沉淀的各种沉降性 能 以及对应的沉淀形态 在 投加量为 时 沉淀为少量灰 黑色泥质颗粒 这些颗粒围绕搅拌桨叶下部旋转 碰 撞 这种状态的泥质在后续的沉降试验中仅用时 在 投加量为 时 灰黑色颗粒开 始沉淀 即使在强烈搅拌下 仍然能够沉降附着在烧 杯底部 这种状态的泥质沉降效果最好 不过 试 验中也能够观察到 大量细小的 雪白色矾花开始 生成 在 投加量为 时 已经无法观察 到灰黑色 沉降性好的泥质颗粒 取而代之的是大量 细小的浅黄色矾花 这种絮状体沉淀 在后续的沉 降试验中用时已经超过 在 投加量为 时 沉淀全部是更 大量的 细小的浅黄白色矾花 弥漫整个烧杯 这种 矾花在后续的沉降试验中用时最长 与生产实践中 出水渠道矾花的样品状态类似 非常不易沉降 由此可见 在传统最佳投药点 之前的 产生的灰黑色泥质颗粒沉降性最好 由于 已经伴随有少量细小的黄白色矾花形成 这之后的 沉降质量已经开始下降 之后 已经难以观 察到沉降性能好的灰黑色泥质颗粒 取而代之的是 大量黄白色 柔软易碎的矾花沉淀 这种发生在最佳投加量 之前的 矾花 沉降性能变化的现象 表现为矾花沉降性能变差 浊 度减小缓慢 但并未使实验室的沉后水浊度反弹 因此除了通过手动计时观察其沉降速度以外 也可 以设计一种能够反映其沉降性能的参数 以统计这 种变化 找出普遍规律 指导寻找出适合高密度沉淀 池工艺的最佳投药点 衡量 沉降效率的系数 首先 分析当 投加量大于 后 为什么会产生大量沉降性能差的矾花 根本原因还是因为 低浊原水胶体颗粒总量少 对 的总需求量少 当 已经将大部分 胶体颗粒聚集絮凝以后 继续大量投加 也不 能聚集到足量的胶体颗粒 这就导致浊度下降慢 的利用率低 也就意味着 已经过剩 这 将会引起部分胶体颗粒的再稳 当单独使用 时 胶体再稳的数量达到一定程度就会影响沉后水 浊度 当与 联用时 能够发挥网捕 架桥 作用 将已经再稳的胶体连接形成更大的絮状体沉 淀 虽然不影响实验室中的沉后水浊度数值 却因组 成絮状体的胶体颗粒之间有再稳倾向 水化膜增厚 互相排斥 形成了不能耐受实际生产水力冲击的易 碎矾花 容易被打碎后上浮 这种矾花被污泥回流工 艺带入污泥后 会继续破坏污泥质量 经过以上分析及试验现象可知 在传统 最佳投加点之前 增加同样多的 投加量也不 足以使浊度有较大下降的时候 已经富余 并 使得少量胶体发生再稳现象 这种 富余现 象的发生 远早于最佳投药点的出现 可以采用单位 质量的 投加量 对沉后水浊度变化的影响率 来 衡 量 可 以 定 义 为 每 增 加 单 位 毫 克 的 投加量 与浊度减小的数值之比 即 的 沉降效率 数值见表 图 是本次试验的 值曲线 值为表 中 前 后两组浊度之差与 投加量之差的比值 由 图 可见 为 高效区间 投加量从 增加到 与胶 体充分混凝 也能促进 进行凝聚 起到 增强絮状体紧实度 促进 沉淀效率的良好作 用 其中 峰 值 时 对 应 的 投 加 量 是 代表其达到了沉淀效率的高峰 图 值曲线 为 低效区间 投加量 从 增加到 在此区间内 开始形成过量 胶体出现了部分再稳现象 发 挥网捕作用使之重新聚合 形成少量黄白色矾花 给水排水 由于剩余胶体颗粒总数减少 不能辅助 捕获更多的胶体颗粒 促进颗粒的紧实程度 所以随 着 投加量的增大 对 的沉降效 率影响不大 因为 剩余现象的出现 此时胶 体已经出现再稳 但数量有限 不足以引起沉后水浊 度的升高 以后为 负效应区间 投加量 从 增加到 单用 时 此区 间内残余 大量富余 胶体颗粒大量再稳 出 水浊度反而升高 联用 时 发挥效用 将 再稳的胶体颗粒俘获沉淀 虽然没有影响出水浊度 却形成了内部充满斥力 水化严重 沉降性差 有再 稳倾向的胶体颗粒的絮状体沉淀 不能耐受实际生 产中的水力冲击 综上所述 因为具有污泥回流 能够累积富余 进入污泥层的高密度沉淀池 对矾花沉淀质 量的要求较高 所以在图 中 值降到 时 为 适合高密度沉淀池工艺的最佳投药点 投药点选择 在此处 既有利于保证污泥的沉淀性能 又有利于控 制高密度沉淀池的出水浊度 高密度沉淀池加药量管理 三原则 针对低浊原水及高密度沉淀池生产管理的特 点 结合以上的分析 提出了 低剂量 被动式 双参 数 的高密度沉淀池加药量管理三原则 低剂量 投加量确定原则 根据实际情况 建议重新确定絮凝试验目标 放弃以出水浊度为主要指标的絮凝试验体系 确定 出水浊度适当 用量最低 适应高密度沉淀池 工艺的絮凝试验目标 建议按照以下步骤进行混凝 试验 确定 的用量 需要先在实验室内做 一个用量试验 确定 单独使用时的用量与去 浊效果曲线 计算相邻两次试验结果的 值参数 选择 为 左右时的点为 投加量的确定点 一般 是传统最佳投药点的 实验室确定 与 的投加比例 在 使用量为传统最佳投药点 的情况下 确 定需要多少 来达到 的最佳凝聚效果 例如 如果 水消耗 投加量为 时效果最佳 那么 实际上可以采用 的 来 完 成 凝 聚 而 用 的 用量一般为 用量的 本次试验统 一采取更小的 投加量 的原因是由 于实 验 室 条 件 更 好 以 防 止 大 量 对 观 察 过量现象的干扰 来完成原本 的 才能实现的混凝效果 这样 与 发挥各自作用 既保证了高密度沉淀池出水浊度 也 避免了 的富余累积 保护了泥质 因本原则未考虑污泥回流 待生产实践中建立 起适宜的污泥回流后 的投加量应该进一步 降低 以最大程度地利用污泥颗粒间碰撞降低出水 浊度 同 时 保 证 有 效 污 泥 不 被 过 量 再 稳 破坏 被动式 投加量确定原则 正常生产条件下 如发生沉淀池出水浓度超标 的现象 应首先采取调节污泥回流量 调节絮凝池搅 拌速度等技术措施 避免首先选择增加 的投 加量 如需增加 应依据 节的试验数据 若无 依据地增加 投加量 容易使其投加过量 双参数 投加量确定原则 每隔一周 实验室对污泥进行含量分析 如发现 含量增高 水厂应减少 的投加量至 节确定的数值 之后水质可能暂时出现超标 则首先 考虑采取 节的手段予以调节 如果超标情况不 严重 则应静待污泥的养成 稀释药泥 一般情况下 如能坚持测量并控制 含量 即使暂时降低 投加量 通过其他手段的调节 也能使出水达 标 不会出现严重问题 因此将通过沉淀池出水浊度 与污泥 含量的双参数标准 联合确定 投 加量增减的办法 称之为 双参数确定原则 通过以上技术手段 既保证了高密度沉淀池出 水浊度达标 又能预防沉淀池形成残余 不断 累积的不良状态 从而了实现高密度沉淀池的长期 稳定运行 结语 低浊条件下 传统混凝试验最佳药剂投加点 的选择 容易造成 过量 对具有污泥循环功 能的高密度沉淀池来讲 过量的 混入污泥循 环流程 会造成泥质的累积性破坏 是高密度沉淀池 给水排水 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 污泥上翻现象的主要原因 以保证泥质为核心 建 立沉后污泥中残余 含量最低 又能兼顾出水 浊度的混凝试验方法 对低浊环境下高密度沉淀池 的平稳运行具有指导意义 每增加单位毫克的 投加量 与浊度减 小的数值之比即为 的沉降效率 当 值开 始降到 时 既能保证 不会出现大量富 余 又能保证出水浊度 是适合低浊条件下高密度沉 淀池工艺的 最佳投加量选择点 低浊条件下高密度沉淀池管理 三原则 的 落实 是保证其长期稳定运行的必要手段 参考文献 赵建伟 何文杰 黄延林 等 高密度沉淀池污泥上浮原因及对策 中国给水排水 杨开明 张建强 杨小林 混凝沉淀过程中最佳混凝剂投量的研究 工业水处理 收稿日期 修回日期 梯 形 斜 板 沉 淀 器 的 研 发 与 应 用 陆 萄 陆 川 维纳尔 北京 电气系统有限公司 北京 摘要 世纪 年代对梯形斜板沉淀器进行了研发 并于 年代投入应用 梯形斜板和集水 管组构成了盆形断面的沉淀单元 沿着沉淀单元两侧收集下行澄清水 实现浅层沉淀和变量 减速 流沉淀相结合的快速沉淀工艺过程 对梯形斜板沉淀器的基本原理 构造和实际运用情况进行了详 细介绍