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水质明显特征为冬季低温、低浊,夏季高pH值,水质季节性变化突出,受到这些因素的影响,造成絮体矾花细小松散,絮体沉降性能较差。针对以上问题,重点对絮凝池进行改造,絮凝池拆除原有折板,更换微涡絮凝球,优化絮凝水力条,提高矾花的密度,提高其沉降性,减小“跑矾”现象的发生。 沉淀池  微涡絮凝  颗粒数目 沉降特性 1生产概况和微涡旋理论提出 处理工艺为絮凝、沉淀、过滤、加氯消毒。经过了连续6年多的运行,效果良好。在设计负荷条件下,出水水质基本满足国家标准要求。随着饮用水水质标准的提高,水质变化,特别是季节性低温低浊水现有处理工艺很难实现达标供水,其中絮凝段制约着整个处理工艺。 微涡旋絮凝理论是近些年来给水处理的讨论热门,微涡旋混凝工艺的核心是涡流反应器,其为多孔空心球结构。涡流反应器具有以下特点:1 无方向性,可直接堆积,无需固定安装,操作简单方便;2 可根据进水水质和工艺需求确定反应器的开孔率和开孔孔径;3 由于反复穿过反应器小孔,水流中会形成大量微小的涡旋;4 在水流冲击作用下,反应器会产生微小旋转,有利于避免积泥现象的出现,也不易被漂浮物堵塞。 根据国内低温低浊水净化技术研究的方向,对国内相关技术研究及应用情况进行了调研,与中国生态环境研究中心、市政设计院、环保科技公司联合进行进行微涡絮凝工艺研究,以期提升**出水水质、提高水处理能力,降低运行成本,并为二期工程的工艺选择提供技术支撑。 2问题分析 **絮凝沉淀处理为折板絮凝和斜管沉淀,近年来**水质季节性变化突出,常年原水浊度为3-8NTU,折板絮凝工艺对低浊水的处理能力有限,造成絮凝效果不好,絮体矾花不明显,沉淀池出水较差,。 **絮凝池絮凝各絮凝段参数见表1。从表1可以看出,絮凝池的设计絮凝时间、速度梯度等参数不够理想,直接导致絮凝效果不佳,尤其是冬季低温低浊时,实际运行偏离设计范围较多,通过观察絮凝区的矾花形成过程,矾花在前段至后端的全过程内不能形成明显的矾花颗粒,絮凝效果欠佳。 表1**絮凝池絮凝参数 项 目 现状数据 建议参数 结论 第一段峰速/谷速 0.27~0.12 0.25~0.35 偏低 第二段峰速/谷速 0.17 0.15~0.25 第三段峰速/谷速 0.09 0.10~0.15 偏低 第一段速度梯度 60.2 80 偏低 第二段速度梯度 54.6 50 第三段速度梯度 28.1 25 第一段停留时间 5.5 大于6 偏低 第二段停留时间 3.96 大于6 偏低 第三段停留时间 4.77 大于6 偏低 合计停留时间 14.2 20~30 偏低 第一段GT值 19927.4 ≥20000 偏低 第一段GT值 12964.7 ≥20000 偏低 第一段GT值 8038.5 ≥20000 偏低 3微涡流絮凝工艺改造实施 为了解决絮凝后的絮体矾花不明显的问题,**引入试验了微漩涡絮凝工艺。在现有的池体的基础上进行改造,停产一条生产线,边生产边改造,一次改造规模5万m3/d。,首先拆除原有的折板,在原有过水孔的基础上进行封孔和开孔,然后在拆除折板的池体内增加隔墙,用于固定微涡絮凝球支架及安装微涡絮凝球,最后将微涡絮凝球放入池内。 3.1微涡流絮凝池技术参数 ① 微涡流絮凝器:直径Φ200,135只/m3,表面开孔>Φ30,开孔率>60%; ② 絮凝时间:5~8min,对于微污染水源、低温低浊及污水处理可适当延长; ③ 空床流速:60~360m/h,前段应取较大值,后段应取较小值; ④ 水头损失:0.01~0.02m/m。 3.2设计参数(以下数据按一组计算)(自用水按8%计算) ① 单组处理能力:Q=2812.5m3/h ② 微涡流絮凝区 微涡流絮凝区(原絮凝一段) 单池面积:1.5×2.25=3.375m2 微涡流流速:1406.25÷3.375=417m/h 微涡流絮凝器高度:3.5m 单格微涡流絮凝体积:3.375×3.5=11.8125m³ 总格数:12格 第一段总体积:11.8125×12=141.75 m³ 微涡流絮凝时间:141.75÷(2812.5÷60)=3.024min 此微涡流絮凝段作为总絮凝工艺的第一段停留时间约为3分钟。 整个絮凝段反应时间为约10min, 3.3主要设备(单组水池) 微涡流絮凝反应器 规格型号:MQAT-200-57 设备数量:141.75m³ 4结果与讨论 改造后很明显的可以发现,在折板的2个之间的平行位置处有众多的涡漩,由于涡漩所固有的扩散性,无数大小不一的涡漩相互渗透,进行能量交换,使该处液体压强迅速降低,速度梯度则急剧增大,这对颗粒之间的碰撞极端有利。 4.1改造后对沉淀出水浊度的影响 微涡改造后,絮凝池生成的矾花清晰、颗粒明显、絮体颗粒大而密实,经沉淀池后,出水浊度有很大的改善。图1-a和图1-b为同等条件下,两条未改造和两条已改造生产线沉淀池出水浊度对比。 涡流絮凝多孔涡流絮凝工艺利用多孔絮凝器促进微涡流凝聚、立体接触絮凝,生成高密实度的矾花。当水流穿过多孔絮凝器壁面的大量孔洞时,形成无数微小旋涡,促进水中细小颗粒的迁移和碰撞凝聚,提高反应效率。又由于多孔絮凝器为空心壳体,内部流速小,大量较大粒径的絮体(矾花)在微涡流絮凝器内积累悬浮于水中,悬浮的絮体称为泥渣,泥渣对细小絮凝体产生吸附作用—即接触絮凝,促进絮体颗粒的进一步增大,提高了其沉降性能,降低了沉淀池出水浊度。 图1-a沉淀池出水浊度对比 图1-b沉淀出水浊度对比 4.2微涡旋改造前后絮体颗粒数变化 利用颗粒计数仪对微涡旋改造的一组和未改造的三组絮凝池第一絮凝段和第二絮凝段单位体积内絮体大于5颗粒数目的变化情况做实验分析,实验结果如图2-a何图2-b;同时对已改造和未改造絮凝段水中絮体的分型维数分析,结果如图3-a和3-b。 图 2-a絮凝池第一段段絮体颗粒数对比 图2-b絮凝池第二段絮体颗粒数对比 图 3-a第一絮凝段絮体颗粒分型维数对比 图3-b第二段絮段体颗粒分型维数对比 图2显示已改造的絮凝池第一絮凝段水中颗粒数远小于未改造的絮凝池,微涡旋改造可以明显降低絮体颗粒数,第二絮凝段,已改造的水中颗粒数也有一定的降低,单差别效果不是很明显;同样从图3可以看出,第一絮凝段已改造的絮凝颗粒的分型维数与未改造的絮凝池有较大的提升,第二絮凝段的絮体颗粒的分型维数微涡改造略大约未改造絮凝池的絮体。 与未改造的絮凝池相比,微涡旋改造增加了第一絮凝段GT值,优化了絮凝水力条件,提高了颗粒的碰撞几率,促进水中颗粒的聚集和生长能力;第二絮凝段仍处于流体高速剪切运动态,水力扰动增大,此种水力状态并非最佳絮凝环境,该水力条件不能够进一步促进絮体的进一步长大,同时可能存在对以生成的絮体造成破坏。 5结语 微涡絮凝理论应用于絮凝池改造,能够优化絮凝池絮凝工艺,在一定程度上提高絮凝池的产水能力。通过对不同絮凝段长时间的研究,特别是不同段的颗粒数和絮体颗粒的分型维数分析,第一絮凝段已经取得较好的效果,但第二絮凝段由于流态的不完善因素,造成絮凝效果提高不明显,存在沉后水浊度不稳定的现象,微涡絮凝改造存在进一步优化的空间,将更加深入的分析研究,发挥微涡絮凝工艺在絮凝池应用中的最大优势。
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