凈水廠最佳混凝投藥量試驗

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簡介： 通過對白鶴嘴水廠工藝構造和運行工藝參數(shù)的分析，合理選擇攪拌試驗條件，提高攪拌試驗和實際混凝過程的相似性，達到指導生產的目地。結果表明，在進水濁度為34.2~47.9NTU，水溫在0~15℃的條件下，最佳理論聚合鋁投加量為14mg/L，此時沉淀池出水濁度可控制在3NTU左右，濾池出水可達1NTU以下。
關鍵字：混凝試驗 聚合鋁 投藥量

　　1. 概述 

　　2001年武漢市自來水公司擬定了“十五”水質規(guī)劃，要求在短期內，提高水廠出廠水水質，將濁度控制在1NTU以下。為了提高水廠出廠水水質，同時控制混凝劑的投加量，達到優(yōu)質、節(jié)能的目的，故采用混凝攪拌試驗確定最佳混凝劑投加量，以指導生產實踐。但由于試驗設備和實際凈水構筑物的水力條件相差很大，工作原理存在著較大的差異，所以選擇最佳的攪拌試驗條件是試驗指導生產的重要前提。白鶴嘴水廠化驗室在近大半年的攪拌試驗工作中，較系統(tǒng)地對生產工藝進行了分析，提高了攪拌試驗模擬生產實際的準確性，取得了較滿意的效果。

　　白鶴嘴水廠于1992年投產，設計能力25萬立方米/日，實際供水15萬立方米/日，水源取自漢江。其源水經提升后，聚合鋁混凝劑由管道投加到反應池；單口池長20米, 設計反應時間25分鐘,源水經反應池后到平流沉淀池,單口平流池長97米，寬17米,高4米,沉淀時間為2小時,單口產水量6.1萬立方米/日。由于白鶴嘴水廠源水取自漢江底層，含沙量較大，沉淀池積沙較嚴重，而且實際生產能力沒有達到設計能力，所以在實際操作中攪拌試驗的工藝參數(shù)的選取要切合生產實際來進行。

　　2. 試驗方法和材料

　　試驗設備采用六桿攪拌機，混凝藥劑聚合鋁混凝劑，源水取自水廠一泵房。源水水質和混凝劑配比如表1所示。

　　表1 試驗原水水質和混凝劑配比

　　根據(jù)水廠實際生產情況，計算試驗各條件參數(shù)如下：

　　2.1 藥劑混合管道的流速

　　根據(jù)公式：V=Q /T×S，其中：Q=15萬立方米/日，T=24小時，S=2.0平方米(混合管道截面積)，計算得混合管道流速V為0.83米/秒。

　　2.2 混合時間

　　根據(jù)公式：S=H/V，其中：H=18米（混合管長度），S=22秒，計算得混凝劑在管道中混合時間為22秒。

　　2.3 絮凝時間

　　用硝酸銀滴定法，實測得絮凝時間為22分鐘。

　　2.4 確定G值

　　白鶴嘴水廠采用池折板反應池，根據(jù)不同的水力條件分為a、b、 c、d四段，其折板和隔板的寬度比為0.8。在進水量不變的情況下，可以得出a、b、c、d每一段的寬度與流速成反比，流速與時間成正比，從而根據(jù)平均速度梯度G可以推出a、b、c、d每一段的G值。

　　根據(jù)公式： G= ，

　　其中：γ—水的容重，為9.81×10³(N/m³ )，

　　μ—水的運動粘度，為1.005×10^-3(Pa·S)，

　　T—絮凝時間

　　h—總水頭損失（0.22m）

　　求得平均速度梯度G為40S^-1。

　　設a、b、c、d四段中b段G值為平均速度梯度，忽略排泥、積沙等因素的影響，結合工藝以及設計原理，確定攪拌試驗反應部分四段的G值如表2所示：

　　表2 試驗G值的確定

 A段B段C段D段G62.94024.817.6V （轉／分）1401007054T （S）180270360480

　　2.5 確定試驗方法

　　根據(jù)計算所得G值以及各段工藝實際停留時間，確定混凝攪拌試驗流程，如表3所示。

　　表3 試驗參數(shù)

階段混合混合(投藥)反應 1反應 2反應 3反應 4沉淀轉速（轉/分）20020014010070540時間（min）0.30.334.56810攪拌GT值249644160134302225929567364310

　　3. 試驗結果

　　試驗選取了6個投藥量水平分別在0℃和15℃兩個溫度水平進行了試驗，結果如圖1所示。由圖1可見，上清液濁度隨著混凝劑投加量增大而下降，一般來說，凈水廠沉淀池出水濁度保持在3NTU以下即可保證濾池出水濁度在1NTU以下，故選取上清液濁度為3NTU時的混凝劑投加量為最佳投藥量，即14mg/L作為理論最佳投藥量，根據(jù)水廠所用生產型混凝劑質量，換算成國家標準礬耗為16.8kg/kT。另外由圖可見，溫度對混凝效果稍有影響，但影響不大。

　　在試驗結果的基礎上，確定了實際生產中所需礬耗并進行了生產性試驗，結果如圖2所示。結果表明，混凝攪拌試驗所得結果可以在生產性試驗中得到很好的證明，在礬耗為16.6 kg/kT左右時，可以保證水廠沉淀池出水濁度在3~3.5NTU左右，相應濾池出水可以控制在1NTU以下。

　　4. 結論

　　通過對實際生產流程中各段工藝參數(shù)的詳細檢測，確定了混凝攪拌試驗的試驗參數(shù)并進行了小試試驗，所得結果在生產性試驗中得到很好驗證。結果表明，在進水濁度為34.2~47.9NTU，水溫在0~15℃的條件下，最佳理論聚合鋁投加量為14mg/L，水廠生產型混凝劑標準礬耗為16.8kg/kT，此時沉淀池出水濁度可控制在3NTU左右，濾池出水可達1NTU以下。

　　圖1 混凝劑投加量及溫度對上清液濁度的影響

　　圖2 生產性試驗結果