引黃工程凈水工藝冬季運行的問題及對策

呂丕家，時元波，周亞梅

（1.淄博市引黃供水管理局，山東淄博255000；2.海陽市盤石店水庫管理所，山東海陽265112；3.菏澤市東魚河流域工程管理處，山東菏澤274000）

?

引黃工程凈水工藝冬季運行的問題及對策

呂丕家1，時元波2，周亞梅3

（1.淄博市引黃供水管理局，山東淄博255000；2.海陽市盤石店水庫管理所，山東海陽265112；3.菏澤市東魚河流域工程管理處，山東菏澤274000）

分析了淄博市引黃供水工程冬季低溫運行對混凝沉淀工藝的影響，提出了冬季原水異常情況的處理方法及應(yīng)對低溫應(yīng)采取的工藝措施。

淄博市；引黃供水；凈水工藝；低溫運行

淄博市引黃供水工程設(shè)計供水能力為50萬m3/日，該工程于2001年10月建成通水，目前按25萬m3/日的供水規(guī)模運行，持續(xù)運行近14年來，共向淄博市城區(qū)供應(yīng)凈化后的黃河水6.83億m3，為淄博市的持續(xù)健康發(fā)展提供了堅實的客水資源保障。工藝設(shè)計主要針對黃河高濁原水及調(diào)蓄水庫原水的常規(guī)處理工藝。

一般來說，冬季原水水質(zhì)比起夏秋季節(jié)來說相對比較穩(wěn)定，水處理工藝壓力比較小，出水水質(zhì)容易保證。但自從2012年以來，原水水質(zhì)有了一些較大的波動，再加上冬季低溫的影響，增大了水處理的難度，特別是澄清池和濾池出濁較高，對出水水質(zhì)造成了一定影響?，F(xiàn)就水處理工藝在冬季運行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。

1　冬季低溫對混凝沉淀工藝的影響

1）冬季低溫影響混凝劑的活性。一般常用的無機(jī)鹽混凝劑投加到原水中，通過水解產(chǎn)生帶電荷離子，與原水中雜質(zhì)顆粒相作用，破壞其穩(wěn)定性，使顆粒間發(fā)生凝聚和絮凝反應(yīng)。而混凝劑的水解是一個吸熱過程，當(dāng)水溫低于5℃時，水解極為緩慢，大大降低了混凝劑的活性。淄博引黃供水工程所用原水全部為地表水，水溫受環(huán)境溫度影響很大，在冬季平均水溫在1℃左右，最低接近0℃，大大影響了混凝劑的活性。

2）低溫影響原水中雜質(zhì)顆粒間的碰撞反應(yīng)和礬花的沉降性。水溫降低后，水的粘滯性變大，密度和浮力也變大。水中雜質(zhì)顆粒的布朗運動減弱，水化作用增強(qiáng)，彼此的碰撞幾率減少，粘附性能下降，不利于脫穩(wěn)和脫穩(wěn)后的凝聚反應(yīng)。另外，絮凝反應(yīng)生成的礬花細(xì)碎、易浮，沉淀效果不好，造成澄清池出濁高。

3）低溫造成澄清池反應(yīng)室的礬花性狀變差。水溫降低后，水的動力粘滯系數(shù)變大，澄清池攪拌機(jī)相同轉(zhuǎn)速條件下攪拌提升所產(chǎn)生的水的剪切力變大，反應(yīng)室絮凝形成的礬花容易被攪碎，導(dǎo)致礬花大小、形態(tài)、吸附性和沉降性變差，機(jī)加池反應(yīng)室的活性泥渣層活性變差，影響了其接觸絮凝的效果。

4）冬季低溫易造成水溫分布不均而影響混凝。受晝夜溫差和光照影響，進(jìn)入澄清池的原水溫度起伏波動大，造成澄清池中水溫不均勻，對混凝沉淀產(chǎn)生擾動。溫度較低原水容易滯留池子下層，溫度較高原水容易進(jìn)入池子上層，使原水中雜質(zhì)顆粒在反應(yīng)室的混凝不均勻，有的雜質(zhì)顆粒未達(dá)到設(shè)計混凝反應(yīng)時間便從分離區(qū)流出，造成出濁偏高。不同溫度的原水還容易在池底產(chǎn)生過大紊流和層流，使已經(jīng)沉淀的泥渣被沖刷起來，影響澄清池的沉淀效果。

2　應(yīng)對低溫應(yīng)采取的工藝調(diào)整措施

1）適當(dāng)提高聚合鐵鹽的投加量，加大聚丙烯酰胺助凝劑的投加量。鐵鹽加藥量增加后，能在原水中產(chǎn)生更多帶電荷離子，增加與水中雜質(zhì)顆粒的碰撞使其脫穩(wěn)，有利于顆粒間的凝聚和絮凝反應(yīng)。加大聚丙烯酰胺投加對處理低溫高濁原水尤其重要，此類有機(jī)高分子助凝劑與投加的聚合鐵鹽共同作用，形成長鏈高分子聚合物，起到吸附架橋的作用，對原水中的各種雜質(zhì)顆粒的吸附作用更強(qiáng)烈，對初步凝聚起來的細(xì)小礬花進(jìn)行進(jìn)一步的絮凝，使之形成粗大、密實的礬花，有利于活性泥渣的形成和礬花的沉降。

2）適當(dāng)調(diào)低澄清池提升攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速。夏季運行提升攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速一般在850 r/min左右，冬季根據(jù)水溫變化情況可逐步降到670 r/min左右。主要應(yīng)對低溫水的粘滯性變大，相應(yīng)水的剪切力變大。降低轉(zhuǎn)速，就能有效降低水的剪切力，使澄清池反應(yīng)室形成的礬花不易被攪碎，增強(qiáng)活性泥渣的有效性和接觸絮凝的效果。冬季工藝運行，在保證澄清池二反室沉降比不降的前提下，盡量降低攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速很有必要。

3）澄清池適當(dāng)加強(qiáng)排泥，二反室活性泥渣保持合理沉降比。冬季低溫使得水的粘滯性變大，密度和浮力相應(yīng)增大，在夏季能夠正常沉淀的泥渣顆粒到了冬季反而易浮到水面，造成澄清池出濁上升。因此，冬季對低溫高濁的原水，宜適當(dāng)強(qiáng)化排泥，澄清池二反室不宜保持過高沉降比，控制在10～13之間較好。沉降比過高，反應(yīng)室活性泥渣的量和濃度較大，不易沉淀的泥渣顆粒容易通過分離區(qū)流出，造成出濁高；沉降比過低，反應(yīng)室活性泥渣的量和濃度較小，降低了其接觸絮凝的作用，尤其在冬季不利于澄清池的混凝反應(yīng)。

4）通過降低運行負(fù)荷和調(diào)節(jié)原水水質(zhì)改善工藝運行。冬季往往晝夜溫差大，加上間歇沖庫的影響，導(dǎo)致進(jìn)廠原水水溫和濁度波動較大，對澄清池工藝運行造成較大沖擊，易出現(xiàn)出濁不穩(wěn)定的情況。為盡可能減小沖擊，保持工藝運行和出濁穩(wěn)定，應(yīng)盡量使澄清池單池降低負(fù)荷運行，而且加藥量、排泥和攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速也應(yīng)根據(jù)原水濁度、流量和水溫等情況及時作出調(diào)整。另外，冬季低溫時，可通過各種可能手段改善進(jìn)廠原水水質(zhì)。如低溫高濁時，進(jìn)廠原水可適當(dāng)摻加部分調(diào)蓄水庫水；如果條件允許，冬季可多用調(diào)蓄水庫水，盡量避免黃河直供水直接進(jìn)廠。

3　冬季原水異常情況的處理

1）冬季異常水質(zhì)對工藝運行的影響。藻類和耗氧量指標(biāo)高，說明水體中含有大量生物膠體雜質(zhì)和部分有機(jī)污染物，并且造成色度、嗅和味指標(biāo)差。這些雜質(zhì)都以膠體顆?；蛘呷芙庑晕镔|(zhì)的形式存在于原水中，穩(wěn)定性強(qiáng)，投加的混凝劑難以打破其微粒間的凝聚力，達(dá)不到較好的凝聚和絮凝反應(yīng)。表現(xiàn)在澄清池二反室形成的礬花細(xì)碎、易沉，形不成有效的活性泥渣，二反室的5 min沉降比會逐漸消失，導(dǎo)致澄清池出濁難以控制，出水水質(zhì)變差。原水經(jīng)過澄清池混凝沉淀工藝后，部分未得到充分處理的膠體雜質(zhì)到達(dá)濾池，由于其特殊的物理和化學(xué)特性，很難緊密吸附在砂粒上，而是大量堵塞在濾砂空隙中，造成濾砂間隙變小，過流水速加快，大大影響了砂粒對水中雜質(zhì)的篩濾和粘附作用，導(dǎo)致濾砂抗擊穿能力減弱。表現(xiàn)在濾池水頭損失增長快，過濾性能下降，出濁迅速升高并難以控制。

2）工藝調(diào)整措施。在加大凈水工藝中聚合鐵鹽投加量的同時，增加聚合鋁鹽的投加，對澄清池起到強(qiáng)化混凝、改善活性泥渣沉降的效果。通過運行試驗發(fā)現(xiàn)，增加鋁鹽投加，形成的礬花體積變大，密度小，懸浮性好，增強(qiáng)了活性泥渣接觸絮凝的效果，并能維持活性泥渣較好的沉降性能。通過不斷的運行試驗摸索，確立了鐵鋁鹽混合投加的最佳投加比，鐵鋁鹽相輔相成、共同作用，既起到了強(qiáng)化混凝，改善了澄清池反應(yīng)室礬花性能，提高了澄清池處理復(fù)雜原水的能力，也改善了濾池的過濾性能。調(diào)整濾池運行方式，首先增加濾池單池運行個數(shù)，以有效降低單池過濾負(fù)荷和濾速，減輕出濁超標(biāo)的壓力；另外縮短濾池反沖洗周期，改6 d左右一沖為不超過3 d一沖，主要針對水中未被充分混凝的膠體顆粒在過濾時容易阻塞濾砂，導(dǎo)致濾砂過濾性能下降；濾池單格反沖洗完成后，如果直接進(jìn)入過濾狀態(tài)，由于池面余濁較高、未完全排凈的反沖水會對過濾產(chǎn)生短時間沖擊，使濾池出濁瞬時升高。為了消除這種情況，反沖后的濾格先關(guān)閉出水調(diào)節(jié)閥，開啟進(jìn)水閘板閥，池面保持一定水位3～4 h，進(jìn)行充分壓砂后，再打開出水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入正常過濾狀態(tài)。

（責(zé)任編輯趙其芬）

TU991.2

B

1009-6159（2016）-07-0018-02

2016-03-18

呂丕家（1967—），男，高級工程師