西北地区低温低浊地表水气浮工艺中试研究

给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１１２０１５４１西北地区低温低浊地表水气浮工艺中试研究黄廷林赵阳文刚（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安７１００５５）摘要针对西北地区低温低浊水，探索了气浮中试工艺的最佳运行参数。对混凝剂投药量、机械絮凝池平均水力梯度（Ｇ值）、回流比、排渣周期等运行参数进行研究，发现对于西安某水厂进厂水，混凝剂聚氯化铝铁（ＰＡＦＣ）比六水合三氯化铁（ＦｅＣｌ３·６Ｈ２Ｏ）处理效果好，机械絮凝池平均Ｇ值为７０ｓ－１、回流比为９．２５％、排渣周期为２ｈ时气浮池运行效果最好。混凝剂投加量直接影响水中各种污染物的去除效果。回流比越大气浮工艺对浊度、氨氮、ＣＯＤＭｎ、ＵＶ２５４、ＤＯＣ的去除率也越高，机械絮凝池平均Ｇ值的变化对ＣＯＤＭｎ、ＵＶ２５４、ＤＯＣ的去除效果影响不大，排渣周期过长会使出水浊度升高。关键词西北地区低温低浊Ｇ值回流比排渣周期国家自然科学基金项目（５１２７８４０９，５１３０８４３８）；陕西省自然科学基础研究计划项目（２０１４ＪＺ０１５）；中建股份科技研发课题（ＣＳＣＥＣ－２０１４－Ｚ－３２）。０引言在西北地区，冬春季有３～５个月地表水源会呈现低温低浊的特性，水质的物理化学特性与其他季节相比具有温度低、浊度低、耗氧量低、碱度低、水的粘度大等特点［１，２］，因此低温低浊水比较难处理。国内外也有许多针对这种低温低浊水质的处理方法，溶气气浮法作为其中一种有效的固液分离方法在美国、英国、挪威、瑞典等欧美发达国家应用广泛［３～５］。近些年来气浮工艺在我国也渐渐兴起，比较多地应用在地表水处理工艺中［６］。例如２００２年建成的苏州新加坡工业园区水厂（１０万ｍ３／ｄ）和苏州吴县新水厂（７０万ｍ３／ｄ），已建成的天津芥园水厂设计水量５０万ｍ３／ｄ，是我国目前最大的气浮净水构筑物。而西北地区还未有大规模的水厂采用气浮工艺。气浮工艺相对于沉淀工艺是处理低温、低浊、高藻地表水的更为有效的固液分离方法［３～７］。因为不同地区原水水质有差异，所以气浮池的设计以及运行参数不同。对于西北地区的水源水质，合理地选择气浮工艺的各项运行参数，能够减小药耗、能耗、水耗，提高出水水质。因此，对于西北地区气浮池的运行来说，有必要优化气浮工艺的各项参数使其运行效果更好。气浮池的设计以及运行参数大多依赖于试验［７～１４］，通过中试确定适合西北地区原水的气浮工艺运行参数，对于西北地区气浮工艺的大规模建设运行很有意义。１试验装置与方法１．１原水水质以西安市某水厂进厂水为研究对象，水质检测结果如表１所示。表１原水水质及饮用水水质标准值指标水温／℃ｐＨ浊度／ＮＴＵＮＨ３－Ｎ／ｍｇ／Ｌ原水５～８７．８～７．９２．５～３．５０．１７～０．２５标准值６．５～８．５１０．５指标ＣＯＤＭｎ／ｍｇ／ＬＵＶ２５４／ｃｍ－１ＤＯＣ／ｍｇ／Ｌ碱度／ｍｇ／Ｌ原水２．８～４．００．０７～０．０９３．５～４．０５０～５５标准值３．０１．２试验装置中试系统为不锈钢材质，混凝－气浮工艺设机械搅拌絮凝池，尺寸为１．３８ｍ×０．５４ｍ×１．０５ｍ（有效水深０．７５ｍ，超高０．３０ｍ），机械絮凝池为三级，停留时间分别为２．０３ｍｉｎ、４．２３ｍｉｎ、６．６３ｍｉｎ，３台搅拌电机转速可调。气浮池采用间歇进气部分回流式加压溶气气浮工艺，尺寸为１．５３ｍ×０．４０ｍ×２．７ｍ（超高０．２ｍ），回流比为７％～１０％，工作压力为０．３～０．４５ＭＰａ。溶气释放器采用同济大学DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2015.0474４２给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１１２０１５ＴＳ－Ⅰ溶气释放器，水力溢渣，排渣周期为０．５～３ｈ。气浮工艺中试系统如图１所示。１．３试验方法试验系统原水进水流量为２ｍ３／ｈ，用计量泵向原水中投加１．０ｍｇ／Ｌ的氨氮，通过不同混凝剂的投加量、混凝剂类型、回流比、机械絮凝池的平均Ｇ值、排渣周期条件下的试验，确定混凝剂的类型，最佳投药量、气浮池的最佳回流比、机械絮凝池的最佳平均Ｇ值以及气浮池的最佳排渣周期，在气浮池稳定运行条件下取３次平行试验平均值考察气浮池对浊度、氨氮、ＣＯＤＭｎ、ＵＶ２５４、ＤＯＣ水质指标的去除情况。１．４分析项目及方法检测均采用标准方法［１５］。水质分析项目及方法见表２。图１混凝－气浮中试系统表２水质分析指标及分析方法项目检测方法分析仪器浊度便携式浊度计法雷磁ＷＧＺ－２０００浊度计ＮＨ３－Ｎ纳氏试剂分光光度法紫外可见光分光光度计ＣＯＤＭｎ酸性高锰酸钾滴定法ＵＶ２５４紫外分光光度法紫外可见光分光光度计ＤＯＣ燃烧氧化－非分赛红外吸收法岛津ＴＯＣ－ＡＳＩ碱度酸碱指示剂滴定法ｐＨ便携式ｐＨ计法雷磁ＰＨＳ－３ＣｐＨ计水温水温计法温度计２结果与分析２．１气浮工艺的最佳投药量由图２可以看出，气浮池出水浊度随着ＰＡＦＣ和ＦｅＣｌ３投加量的增加而降低。混凝剂在１０～