高密度沉淀池聚氯化铝铁投药量确定及管理

２２给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．５２０１５高密度沉淀池聚氯化铝铁投药量确定及管理常涛１刘衍波１崔鹏炜１綦德金１万吉昌１马卫江１王琳２王永磊２王占金３（１济南泉城水务有限公司，济南２５０１１８；２山东建筑大学市政与环境工程学院，济南２５０１０１；３济南市供排水监测中心，济南２５００２１）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（ＰＡＦＣ）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ＰＡＦＣ相关沉淀效率的参考系数Ｅ；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ＰＡＦＣ投加量管理“三原则”。关键词低浊高密度沉淀池ＰＡＦＣ投加量沉降效率管理原则１存在的问题及分析１．１存在的问题济南鹊华水厂于１９８７年建厂，设计供水量４０万ｍ３／ｄ。在２０１１年完成了２０万ｍ３／ｄ的工艺改造，采用的工艺配置是：高密度沉淀池、臭氧活性炭、Ｖ型砂滤池。水厂使用的鹊山水库原水浊度终年较低，一般在１５ＮＴＵ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ＰＡＦＣ、阴离子聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）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ＰＡＦＣ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［１］。这一过程反映在生产过程中，形成了一个恶性的循环，如图１所示。１．２问题分析通过对这个过程的分析不难发现：残留ＰＡＦＣ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ＰＡＦＣ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：ＰＡＦＣ、ＰＡＭ、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１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：（１）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。（２）低浊条件下慎用提高ＰＡＦＣ投加量的办法改善出水浊度。ＰＡＦＣ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ＰＡＦＣ、原水混合，使得过量ＰＡＦＣ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/j.cnki.wwe1964.2015.0150给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．５２０１５２３整层污泥迅速失效，整体上浮。（３）以保证泥质为核心，建立沉后污泥中残余ＰＡＦＣ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。２优化选择混凝试验最佳投药点２．１仪器与药剂仪器：ＴＳ－１型６联程控混凝实验搅拌仪，哈希２１００Ｑ型便携式浊度仪。药剂：聚氯化铝铁（ＰＡＦＣ）溶液，含量１０％，以铝离子计；阴离子聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）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５．３ＮＴＵ，温度为９℃，ｐＨ为７．７６。２．２混凝试验设计一次取水３０Ｌ，混合均匀后，均匀加注在１Ｌ的烧杯中。用６联搅拌器分４组，共做２２个试验。单独使用ＰＡＦＣ的做２组１１个试验；先加入ＰＡＦＣ，一级絮凝开始后再加入ＰＡＭ助凝剂０．０５ｍｇ／Ｌ的做２组１１个试验。试验设计混合过程３００ｒ／ｍｉｎ，搅拌１ｍｉｎ；一级絮凝１２０ｒ／ｍｉｎ，搅拌１０ｍｉｎ；二级絮凝８０ｒ／ｍｉｎ，搅拌８ｍｉｎ。沉淀１０ｍｉｎ后取烧杯中部（５００ｍＬ处）样本。采用首尾相接循环法２次取样，计算２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。２．３结果与分析图２是单独使用ＰＡＦＣ与ＰＡＭ混合投加即一级絮凝开始后，再次加入０．０５ｍｇ／ＬＰＡＭ后的效果曲线。图２两组混凝试验结果试验结果计算均值见表１。由表１可见，传统最佳投药量选择点为４０ｍｇ／Ｌ，即ＰＡＦＣ单独使用情况下的沉后水浊度最低点。随着ＰＡＦＣ投加量的继续增加，沉后水浊度升高。从另一个角度看，４０ｍｇ／Ｌ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１两组混凝试验情况序号Ａ：ＰＡＦＣ投加量／ｍｇ／ＬＢ：沉后水浊度／ＮＴＵＣ：沉后水浊度／ＮＴＵ（ＰＡＭ０．０５ｍｇ／Ｌ）１２．５３．３２．６５２５３．１２．３５３７．５２．８１．９４１０２１．２５２０１．６０．７６３０１．４０