山东省水利工程局有限公司 山东省 250013
摘要：通过实验室试验、生产性试验及生产性应用，考察了水厂出水浊度达到≤0.10NTU的可行性。结果表明，PAC混凝剂投加3.0mg/L，活化硅酸作为助滤剂投加3.75mg/L，滤后水浊度可实现0.1NTU目标且比较经济合理。生产运行时，活化硅酸平均投加量为2.81mg/L，活化硅酸900元/t，增加成本仅2.53元/kt，工艺处理效果稳定，投资较为合算。
关键词：水处理絮凝工艺；优化设计；运行
1、前言
某现代化供水厂制水能力为6×104m3/d，水源为水库水，该水厂95%出水浊度需达到≤0.10NTU的目标，在运行过程中发现有3个因素制约着这个目标的实现：（1）滤沙的级配不合理，装填厚度不够，滤池设计的反洗强度已不能完全实现表面均匀反洗的要求；（2）常规工艺在低浊水处理中往往存在絮体小且不易沉淀，滤池容易穿透；（3）间断性制水，24h内开停泵2～3次，开泵和反冲洗水对滤池的冲击都会引起滤池短时间穿透，滤后水浊度的升高。因此，需对其絮凝工艺进行优化。
2、试验部分
2.1药剂及材料
固体聚合氯化铝（PAC）；活化硅酸；滤柱内滤砂采自2#滤池表层10cm内滤砂，装填11.5cm；HACH2100N台式浊度仪；美国IBR台式颗粒计数器。
2.2实验室试验
2.2.1 PAC投加量的优化
原水浊度0.89～3.0NTU，水温9～12℃。试验仪器：梅宇MY3000-6智能型混凝试验搅拌仪。设定条件为：快速搅拌：300r/min，搅拌时间为3min，慢速搅拌：50r/min，搅拌时间为15min，静止时间20min。PAC质量分数为10%，通过混凝搅拌试验得到：最佳PAC投加量为3～4mg/L，沉后浊度为0.26～0.58NTU。
2.2.2沉淀池出水絮凝后对滤后水浊度及颗粒数的影响
沉淀池出水浊度为0.759NTU，颗粒数为3203个/mL（>2μm），通过滤柱过滤，滤速为58～60mL/30sec，去掉初始滤后水与末端滤后水，取自中间滤后水进行浊度及颗粒数检测，分别为0.188NTU及528个/mL（>2μm）；投加15mg/L的活化硅酸于相同沉淀水后，滤后水的浊度及颗粒数分别为0.149NTU及296个/mL（>2μm）。从试验结果来看，微絮凝工艺对滤后水浊度及颗粒数的去除有明显改善效果。
2.3生产性试验
2.3.1PAC投加量对滤后水浊度、颗粒数的影响
将PAC投加量作出调整，调整到最佳投加点的4mg/L和稍过量的5mg/L，希望通过调整PAC的投加量使滤后水达到一个最低的浊度。原水流量为2500m3/h，在PAC投加量为2.2mg/L时形成的絮体细小、不易沉降；在投加量为4mg/L时形成的絮体增大，沉淀效果明显改善；在投加量为5mg/L时絮体形成接近最大，由于水中的杂质较少，沉淀效果的改善程度已不明显；继续提高PAC剂量，有再稳的现象。取样检测滤后水的浊度及颗粒数，PAC投加量为4～5mg/L时，取样实测单个滤池滤后水浊度都在0.08～0.208NTU，总滤后水浊度在0.105～0.161NTU；总滤后水大于2μm的颗粒数在210～367个/mL。
2.3.2微絮凝投加量对滤后水浊度、颗粒数的影响
微絮凝工艺投加位置在两斜管沉淀池出水收集渠中，借助水流混合后，进入滤池，根据流量比例控制投加量。微絮凝工艺的投药量控制很重要，投药量过小，剩余的微小颗粒较难脱稳聚集，不能被滤池有效过滤，投药量过大，胶体颗粒虽能较好的凝聚，形成颗粒较大的矾花，容易被滤池表面截留，使滤池表面滤料负荷过大，而下层滤料没能较好的发挥作用，运行后期滤池的水头损失加大而影响运行周期。
活化硅酸的助滤生产试验初期的试验分4个阶段：第1阶段，只投加PAC，投加量为2.2mg/L，滤后水浊度为0.12NTU；第2阶段PAC投加量仍为2.2mg/L，活化硅酸投加量为10mg/L，滤后浊度能够保持在0.12NTU左右；第3阶段调整PAC投加量为3.0mg/L，活化硅酸投加量仍然为10mg/L，滤后浊度控制在0.07NTU左右；第4阶段，保持PAC投加量不变，尝试降低活化硅酸用量为3.75mg/L，滤池出水在线浊度监测结果一直保持在0.03NTU，说明穿透现象完全消失。活化硅酸投加量对滤后水浊度、颗粒数的影响如表1所示。
表 1 活化硅酸投加量对滤后水浊度、颗粒数的影响
可以看出，第1阶段未投加活化硅酸时，总滤后水浊度在0.10NTU以上，颗粒数大于300；第2阶段增加了活化硅酸，投加量为10mg/L，总滤后水浊度已经降为0.1NTU左右，颗粒数降到50以下；第3阶段PAC投加量增加到3.0mg/L，活化硅酸投加量不变，取样检测发现，总滤后水浊度已经不超过0.07NTU，颗粒数30左右；第四阶段保持PAC投加量不变，活化硅酸投加量降低到3.75mg/L，取样检测发现，总滤后水浊度与颗粒数与第3阶段基本相似。
2.3.3活化硅酸对开泵后及反冲洗后初滤水浊度的影响
生产运行时，开泵及滤池反冲洗后，滤后水浊度瞬间会升高较快，而且会持续15min以上，对总的滤后水浊度会有一定的影响，本次研究选取未投加及投加活化硅酸后开泵、反冲洗后初滤水浊度的实时监控图开泵初滤水浊度在未投加活化硅酸时为0.07～0.14NTU，而且总的滤后水浊度有较长时间在0.1NTU以上；投加活化硅酸后的浊度为0.05～0.09NTU，总滤后水浊度比较平稳，波动较小，始终小于0.1NTU，达到现代化水厂0.1NTU的出厂水质标准。反冲洗初滤水浊度在未投加活化硅酸时为0.1～0.35NTU，而且总的滤后水浊度有较长时间在0.15NTU左右；投加活化硅酸后的浊度为0.07～0.23NTU，总滤后水浊度为0.07～0.08NTU。
3、生产性应用
根据实验室和生产性试验的结果，该水厂开始正式投加活化硅酸，原液SiO2的质量分数为3.2%左右，贮存周期为一周，先把原液稀释成50%后贮存，贮存周期延长至10d，使用时再稀释成6%～7%投加。活化硅酸平均投加量为2.81mg/L，活化硅酸900元/t，增加投加成本约2.53元/kt，出厂水平均浊度（台式浊度仪）从0.20NTU降到0.10NTU以下，工艺运行一年半都比较稳定，实现了0.10NTU的控制目标。
4、结论
（1）通过实验室试验、生产性试验及生产性应用，表明单纯调整PAC投加量，难以保证总滤后水浊度控制在0.1NTU目标内，而采用微絮凝工艺，能有效降低滤后水浊度。
（2）在目前原水条件下，PAC混凝剂投加3.0mg/L，活化硅酸投加3.75mg/L，比较经济合理，滤后水浊度可实现0.1NTU目标。
（3）生产运行时，活化硅酸平均投加量为2.81mg/L，活化硅酸900元/t，增加成本仅2.53元/kt，工艺处理效果稳定，从运行的绩效考虑，投资比较合算。
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[3]黄正杰，张正先，缪丽英，张立东.活化硅酸助凝剂在给水处理中的应用研究[J].给水排水，2009，35（z2）：63-68.
论文作者:吕倩倩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：浊度论文; 硅酸论文; 滤池论文; 颗粒论文; 絮凝论文; 量为论文; 工艺论文; 《基层建设》2017年第35期论文;