城鎮(zhèn)供水中針對黃河“桃花水”的混凝試驗與工藝改進

孫文娟 翟召鵬

（淄博市引黃供水管理局，山東 淄博255000）

0 引言

淄博市引黃供水工程是為解決水資源短缺而建設(shè)的一項大型城市基礎(chǔ)設(shè)施，包括水源工程、水處理工程和輸配水工程三大部分，設(shè)計總供水規(guī)模為50萬噸/日，其中一期工程25萬噸/日，于2001年9月28日竣工通水，引黃工程自通水以來，有效地緩解了淄博地區(qū)的水資源供需矛盾，涵養(yǎng)了地下水源，改善了投資環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，沿黃城市對黃河的經(jīng)濟開發(fā)強度逐年加大，加上黃河流程長，流量小，沿途大量的工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的注入，黃河自凈能力逐步降低，黃河山東段水體富營養(yǎng)化程度不斷惡化。

作為黃河下游的引黃供水企業(yè)，每年都要面臨黃河“桃花水”的困擾，“桃花水”到來時，原水水質(zhì)惡化，引黃水廠采用“混凝-沉淀-澄清-過濾-消毒”的常規(guī)水處理工藝運行困難，沉降比驟降，單池最高出水濁度高達(dá)10NTU，出水濁度難以保障。為此公司成立專門的研究小組，在借鑒省內(nèi)外引黃水司的先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過跟蹤原水變化情況，模擬現(xiàn)場工藝情況，開展了一系列針對黃河“桃花水”的混凝實驗，得出針對此類水質(zhì)在生產(chǎn)控制中可借鑒或參照的調(diào)整參數(shù)，并將結(jié)論逐步引用到生產(chǎn)實踐中，取得了良好的效果。

1 “桃花水”情況概述

每年三四月份氣溫變暖，黃河上游冰雪消融，使黃河水中攜帶大量的污染物，造成黃河水質(zhì)惡化，我們統(tǒng)稱這類水為“桃花水”。 此類水的特點是污染成分較復(fù)雜、污染程度較高，特別是有機類污染。通過對黃河“桃花水”的跟蹤監(jiān)測，淄博引黃水廠“桃花水”到來時的檢測結(jié)果如下：濁度304NTU、色度14度、臭味3級、耗氧量5.84mg/L、氨氮0.45 mg/L、藻類371萬個/L、總磷0.45 mg/L。從水質(zhì)指標(biāo)上看幾個污染指標(biāo)相對較高。特別是總磷已超Ⅴ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，原水污染嚴(yán)重，此時澄清池混凝-沉淀效果迅速變差，有時難以控制沉降比，澄清池出水有時高達(dá)10NTU，由此很難保證濾池過濾效果，給水處理帶來很大難度，嚴(yán)重影響了出廠水水質(zhì)。

2 “桃花水”混凝處理機理

首先模擬凈水工藝過程，開展混凝實驗，并對混凝現(xiàn)象作對比分析。大量的混凝實驗表明：混凝過程中礬花出現(xiàn)太早，生成的礬花細(xì)小而均勻，顆粒結(jié)實比重大，進一步絮凝效果吸附活性差，從而造成礬花沉降快，泥水分離效果差。特別是原水濁度升高到100NTU時，隨著慢攪過程中即有沉淀物析出。從這些現(xiàn)象及水質(zhì)指標(biāo)上可以判斷：原水可能受到溶解性有機高分子物質(zhì)的污染，比較典型的有腐殖質(zhì)一類的物質(zhì)，此類物質(zhì)分子大，性質(zhì)跟膠體相似，但比膠體更難處理。特別是對澄清池運行，容易造成懸浮泥渣下沉，失去沉降比。

針對黃河“桃花水”的水質(zhì)特點，強化混凝是常規(guī)工藝水質(zhì)保障的必選方法，混凝是水中膠體顆粒以及懸浮物凝聚的過程，包括凝聚和絮凝兩個階段，即“脫穩(wěn)”膠體失去穩(wěn)定性的過程和脫穩(wěn)膠體相互聚集的“絮凝”過程，凝聚的作用動力室顆粒的布朗運動。絮凝是雜質(zhì)顆粒間或雜志與混凝劑結(jié)成大顆粒絮狀體，發(fā)生絮凝的必要條件是顆粒之間相互碰撞。對于粒徑小的懸浮物和膠體雜質(zhì)，須加大投加混凝劑方可去除。主要從以下幾個方面進行強化混凝實驗，根據(jù)實驗效果尋找或確定針對桃花水的處理方案：

1）改變混凝攪拌條件，即改變攪拌轉(zhuǎn)速G值及慢速攪拌時間T值，優(yōu)化混凝參數(shù)進行實驗。

2）加大投藥量，強化混凝。

3）更換輕鋁鹽即聚化氯化鋁PAC，優(yōu)化混凝劑。

4）在混凝中加入助劑如PAM，提高絮凝效果。

3 實驗結(jié)果及結(jié)論

通過對各實驗進行反復(fù)的驗證，得出如下結(jié)論：

實驗1：原水濁度高時，合理降低轉(zhuǎn)速，增加慢速攪拌時間，有利于礬花絮凝，但生成的礬花沉降快，沉淀后絮體小而結(jié)實，泥渣缺少吸附活性。

實驗2：加大投藥量確實能使礬花有一定程度長大，改善絮凝效果，但生成的礬花沉降快，沉淀后絮體小而結(jié)實，泥渣缺少吸附活性。

實驗3：鋁鹽形成的礬花比鐵鹽礬花生成慢礬花稍小而且松散，沉降慢1～2分鐘，礬花沉降后的絮體稍大而松散具有較好的吸附活性。與鐵鹽泥渣相比，這種絮體更適合澄清池運行。

實驗4：鋁鹽生成的礬花太小而輕，易打碎，適當(dāng)加入助劑PAM，能夠使礬花有效長大，又不太影響鋁鹽礬花沉速，能有效改善礬花大小和泥渣松散程度，增加吸附效果。

針對實驗結(jié)果，當(dāng)原水遭遇類似“桃花水”污染，可從以下幾個步驟針對澄清池采取措施進行調(diào)整：

1）首先選用鋁鹽作為混凝劑，由于鋁鹽分子量小生成的礬花輕、沉降慢、配合PAM助劑使用時，生成礬花沉淀后泥渣大而松散且較穩(wěn)定，在澄清池中易懸浮，易控制沉降比，而且泥渣吸附活性較大，是處理此類水的優(yōu)選藥劑。

2）適當(dāng)提高加藥量，進行強化混凝能有效改善絮凝效果，降低出水濁度。

3）合理調(diào)整攪拌參數(shù)，即降低攪拌強度，增加紊流程度，有效改善絮凝效果。

4）由于澄清池泥渣生成快活性差，適當(dāng)增加排泥頻率，采取少排勤排，保持低沉降比運行。

4 生產(chǎn)性試驗

針對試驗結(jié)果提出的相應(yīng)的結(jié)論，淄博引黃凈水廠分別對這些結(jié)果進行了生產(chǎn)驗證試驗，由于實驗得出的加藥量與澄清池實際運行結(jié)果之間存在差別，特別是對于澄清池運行，由于澄清池存在3～5倍的回流量及泥渣循環(huán)層，對原水水質(zhì)變化適應(yīng)性較強，從理論上可知泥渣濃度達(dá)到一定的程度時，即通過改善水利條件，控制好適當(dāng)?shù)某两当?，出水效果大大提高，全年平均沉后水濁度低? NTU，保證了濾池過濾效果，而且加藥量大大降低，從而節(jié)約了制水成本，因此淄博引黃水廠針對黃河“桃花水”確定了以下技改措施：

1）改進混凝設(shè)備，由原來的水利混合改為水力與機械攪拌同時混合的方式，并在混合池設(shè)置導(dǎo)流板，提高流速等，使混合更加充分達(dá)到微觀擴散的目的。

2）根據(jù)實驗結(jié)果在反應(yīng)室增設(shè)導(dǎo)流槽，提高澄清池攪拌機轉(zhuǎn)速、改善和增加反應(yīng)速度、增加斜板坡度，改善穩(wěn)流程度，使澄清池出水濁度大大降低。

3）通過調(diào)整過濾頻率、增加汽水反沖時間和微絮凝，強化過濾效果。

4）根據(jù)原水情況選擇合適的凈水劑，同時適當(dāng)加大凈水劑投加量。

5 運行效果

淄博引黃凈水廠從2006年開始采用本實驗提出的建議針對“桃花水”的水源對澄清池進行工藝調(diào)整，經(jīng)過跟蹤監(jiān)測，澄清池出水和凈水廠出廠水濁度和其他指標(biāo)大大降低，多年來年出廠水濁度保持在0.1～0.3 NTU。大大改善了水質(zhì)狀況，保證了出廠水質(zhì)。

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城鎮(zhèn)供水廠運行、維護及安全技術(shù)規(guī)程[M].中國建筑工業(yè)出版社.

［2］王占生,劉文君.微污染水源飲用水處理[M].中國建筑工業(yè)出版社,1999.

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