污泥回流法处理低温低浊水的试验研究_刘继平

污泥回流法处理低温低浊水的试验研究刘继平’〔提要]本文通过理论分析和试验论证,认为导致成都地区低温低浊水难处理的主要原因是浊度低,而不是温度低。通过试验研究,找出了不同原水浊度情况下污泥回流的最佳运行工况。一、成都地区低温低浊水概述目前给水处理领域习惯上都把各地每年冬春季温度和浊度均较低的地表水称为低温低浊水,在气候寒冷的北方地区,冬春季节水温可降至。~2℃,浊度降至10~30NTU:在中南地区,长江水系每年冬春季节的水温一般都在3~7℃之间变化,浊度一般在20~50NTU之间变化。我们把每年1月至次年2月间浊度低于25NTu的地表水定义为低温低浊水。成都地区的低温低浊水有如下特点:(1)水温一般都在2~15℃间变化。(2)浊度通常低于25NTU。(3)碱度一般为100~125度,pH值一般为76~7.8。(4)絮凝剂水解缓慢,反应后形成的絮体细小、松散,不易下沉。(5)采用常规的混凝沉淀过滤技术处理虽然能达到饮用水水质标准,但混凝剂耗量较大,PAC投量一般在切一somg/L。(6)尽管原水浊度很低,但沉淀池排泥间隔时间仍不能过长,一般为8~1h0,否则细小而松散的絮体就会翻上来。二、导致成都地区低温低浊水难处理的主要因素从成都地区低温低浊水的特点可以看出,水温低和浊度低是导致其难处理的最可疑的因素。1.水温对混合反应速率和沉淀速度的影响颗粒间能产生接触碰撞,是絮凝过程得以进行的必要条件。层流状态下颗粒碰撞的基本式:式中J—单位时间单位体积颗粒碰撞次数;d—颗粒粒径c(m);n—单位体积中的颗粒数(个/Cm3);:。—平均单位体积单位时间的有效能耗(erg/(em3·s)):产—水的粘滞系数(g/c(m·、))。1962年Lveich推出了紊流条件下颗粒碰撞的基本式:;一斋德“3n“式中二一一圆周率;其它符号同(l)式。絮凝过程包括原始颗粒因接触碰撞而聚集形成絮体的过程和已经形成的部分絮体受水流剪切力作用而破碎的过程。1970年Agrman和Kaufman提出了考虑絮体破碎情况下的絮凝表达式:刀u刀爪_T_以十人,G丽J爪,十、G艺丢忿一`-一T_(3少(1十入AU丽)`、一韶修·danz,王文、刘丽萍、宋桅、张大荣参加了部分试验工作式中n。—反应器入口单位体积水流中原始颗粒数;n,-—第m只完全混合式反应器出口单位体积颗粒数;K,-—絮凝常数(10一5数量级);KB—破碎常数(1。一7数量级);m—串联的完全混合式反应器个数;T—m只完全混合式反应器的总停留时间;G—流速梯度,其值为丫瓦7不由(1)式和(2)式可以看出,水温越低,水的粘滞系数越大,单位时间单位体积颗粒碰撞次给水排水19,5NoDOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.1995.01.002数越少,越不利于絮凝。分析(3)式可以得出水温越低,形成的絮体越易破碎的结论。为了简便起见,令m一1,则n0_1+K声T刀,一1+KBGZT由以上分析可以看出,水温低和浊度低都不利于处理,温度对反应的影响是通过影响拌值而实现的。水的动力粘滞系数与水温的关系如表l。水沮与动力粘滞系数的对应关系表1口伍。/。。)刃(KA一ZGKB一K月K声切)T(1+K声丫)2(4)水温(℃)0510l520户(10一峨g/(em·s))182.5154.3133.0116.5102.0对成都地区的高效絮凝池而言,平均流速梯度一般为10~1005一’,即G值为10`数量级,絮凝时间一般不超过15min(9005),即T为102数量级。因此,K,一ZGK。一K月KBGZT>O,。)(n。/nm)/石>o显然,才告~产个~G告n。/n,十,n。是常量,n。/,。越小,说明n,越大,即第m只完全混合反应器出口水流中细小颗粒所占比例越大。由此可见,水温越低,n。/mn越小,絮凝效果越差,形成的絮体越易破碎。悬浮颗粒在静水中的自由沉速可表达为:把表1中的恤,t)值代入(1)或(2)式得表2。水温变化与J值变化的对应关系表2水温变化幅度0~5℃5~10℃10~15℃15~20℃J值提高倍数0.0880.0770.0680069弓1务~~~~一经名r—r一,一一-欠一,刻长·召r七l二~~---一-上一---一加习`一-一101520水温(C)/生.支.&二么“月,一-产、I八一,、一““一Vjt。严)乙图1水温与余浊的关系式中u—一颗粒沉速;g一一重力加速度;C。-一一阻力系数;1P—颗粒密度;刀L-一水的密度;d—颗粒当量粒径。在层流状态时,C。一24/R亡代入(5)式得,_一互.卫匕到生州2~18产由(6)式可以看出,水温越低,水的粘滞系数越大,颗粒沉降速度越低,越不利于沉淀。在水处理的工程实际中,沉淀池的水流状态一般都属层流,所以,水温越低,沉淀效果越差。2.浊度对反应沉淀的影响在其它