摘要：总结多年来应用微絮凝净水技术的经验，从微絮凝净水嚣的原理出发，提出几项关于微絮袄净水工艺设计与运行优化建议：原水浊度不超过6O N T U、尽量靠近微絮凝净水器设置混合器混合药荆，手动控制药剂投加量、反洗方式采用先气洗后水洗、控制模式以“远程手动”模式为主。针对不同类型的微絮凝净水器，提出了过流速度设计参考值。提出尚需进一步探讨研究的问题：利用微絮凝净水技术如何去除溶解性污染物．如何改进微絮凝净水器。
关键词：絮凝；净水器设计；运行优化
饮用水处理工艺一般是通过建设混凝、沉淀、过滤池等构筑物来进行水处理，微絮凝净水一体化是通过集成一体的凝聚、絮凝和过滤工艺，达到净水效果。
一、微絮凝净水设备构造
微絮凝一体化设备构造组成如图１所示。
图１微絮凝一体化设备构造图
微絮凝净水一体化设备主要通过集成一体的凝聚、絮凝和过滤工艺，达到净水效果。微絮凝净水器是微絮凝净水一体化净水工艺的核心，微絮凝净水器在外形上与一般的压力滤罐类似，由罐体、阀门、连接管道及仪表等组成。但罐体内采用了与一般压力罐不同的构造，由上滤板、凝聚层、絮凝层、过滤层与下滤板组成。进水管上安装管道混合器，以强化原水与絮凝剂的混合效果，促进其亚微扩散。过滤上下界面处安装有压力计，用于检测和判断含污量，便于反洗控制。检测仪表和阀门均同时考虑人工与自动观测和操作功能，以实现手动与自动互备的运行控制。
二、微絮凝净水工艺原理
原水在经过管道投加絮凝剂后依次进入净水器的凝聚层、絮凝层和过滤层，历时１０～１５min，即可达到出水浊度１N T U以下的净水。
1.凝聚原水在投加絮凝剂后进入凝聚层，凝聚层为特殊材质，形状能使水流产生大量微小涡流，促进水中胶体杂质与絮凝剂颗粒相互碰撞，产生脱稳和凝聚，生成絮体。由于凝聚层中水流水力半径小（传统工艺为其数百倍），水流剪力大，无法生成较大絮体，同时因为特殊的凝聚层材料表面光滑，不会吸附絮体，因而微小絮体能顺利通过凝聚层而进入絮凝层。
2．絮凝层材料孔隙率大，表面粗糙，具有很强的吸附能力和含污能力。进入絮凝层的水流挟带大量微小絮体，当它们在水流紊动下接近絮凝层材料表面时，被吸附并与水流分离，被吸附的絮体颗粒又吸附水中絮体。当吸附层达到一定厚度，其吸附力不足以抵抗水流剪力时，达到吸附平衡，水中絮体向下层移动，继续在下层产生絮凝作用。
3. 过滤层采用石英砂材料］，絮凝初期主要依靠絮凝材料表面吸附水中细小絮体，与过滤机理相同。当絮凝材料表面吸附了絮体后，已经吸附的絮体进一步吸附水中絮体，使絮凝层达到较大含污量，因此微絮凝工艺能处理高浊度原水。过滤层起到水质保障作用，当絮凝剂投加量不当、胶体脱稳凝聚效果不佳或水中存在某些无法凝聚的杂质时，则会造成部分杂质无法在絮凝层絮凝而穿透，这些杂质由过滤层去除。
三、工艺设计的主要影响因素
1.最佳投药量与絮凝时间的确定，如何快速形成有效的微絮体是本工艺的关键，与常规絮凝沉淀不同，微絮凝时间不宜过长。国外直接过滤工艺中，采用传统絮凝剂(硫酸铝、氯化铁等)的滤前停留时间多控制在3～7 min。聚铝(PAC)絮凝剂具有较强的电中和脱稳能力、快速的絮凝反应动力学及结团絮凝反应特征，因此絮凝反应时间只需控制在l～2 min。PFC中存在预聚的铁羟基络合结构，更有利于絮体长大和被滤料截污，投药量少于PAC，同时由于PFC特殊的水解沉淀特性，可有效抑制水头损失的增长，延长过滤周期，减小滤床深度。当聚铝投量为0．2mg／L、微絮凝时间为2～4 min(最佳絮凝时间为2rain)时，可确保滤后水浊度<0．1 NTU，二次微絮凝过滤不仅可以解决初滤水浊度偏高的问题，而且提高了对有机物和藻类的去除率。
2.原水浊度要求，对于二次微絮凝过滤工艺，一般沉淀池出水浊度<3 NTU，在处理低温低浊原水或高藻原水时，沉淀池出水水质可能恶化。通过微絮凝过滤处理低浊水的试验认为，在进水平均浊度<15NTU、短时冲击负荷<50 NTU时可保证出水水质稳定。
3.水力指标的控制，微絮凝池G值一般在10～100 s之间。对微絮凝滤池建立了水力控制指标模型，认为(G／Re)T可以作为微絮凝滤池的水力控制指标。
四、设计与运行优化要点
1.应用条件，微絮凝净水技术应用条件的主要控制指标是原水的浊度。在微絮凝净水器的中试阶段，有科研机构和专业公司，曾试验过原水浊度达l0 0 0 N T U的情形，但在近年来的实际案例中，真正运行稳定、操作性强、最经济的应用情形是原水浊度不超过6 0 N T U，这是微絮凝净水器无沉淀、含污相对受限的特点所限。通过对多地采用陶粒类微絮凝净水器运行的水厂进行实地考察，发现单台微絮凝净水器每天反洗三次是可以容忍的最大反洗次数。所以实际设计时，对于陶粒类微絮凝净水器建议原水浊度不超过6 0 N T U；纤维束类微絮凝净水器含污容量比陶粒类微絮凝净水器稍大，适用的原水浊度稍高一些，但为了保证较好的操作性，仍然建议原水浊度不超过6 0 N T U。
2．药剂的混合，微絮凝净水技术不需要完全絮凝，药剂充分混合以后应立即依次进入凝聚层和絮凝层，如果在水流进入微絮凝净水器以前，颗粒已絮凝，则在凝聚层和絮凝层反而会造成一定的堵塞。所以，建议靠近微絮凝净水器设置混合器。有的专业公司生产的微絮凝净水器专利产品，在微絮凝净水器上直接安装亚微扩散混合器(适合单台运行)，其目的就是既保证药剂快速充分混合，又保证药剂混合后及时进入凝聚层。
3.药量控制，微絮凝净水不需要完全的絮凝，在投药环节上，药量的适用范围比传统混凝工艺要大得多，消耗量也相对少一些。微絮凝净水的药量控制一般不需要在线调控，仅依据调试结果和经验手动调控足矣，而且这种简单的手动调控也深受用户欢迎。在给水领域中，水源水质相对稳定；在水质水量波动大的工业废水领域里，调节池可起到水质水量调节作用。所以，微絮凝净水中的药剂投量控制一般无需设计在线调控，这样还可以节约建设成本。
4.过流速度，过流速度与微絮凝净水器的结构、性能有关。对于纤维束类微絮凝净水器，建议选用2 0～3 0 m／h；对于陶粒类，建议选用l0～16m／h。在以水质为主的控制条件下，取低值；在以水量为主的控制条件下，取高值。有的专业公司生产的微絮凝净水器专利产品的过流速度可能高于这些数据，可以其专利技术数据为准。
5.反洗方式，由于微絮凝净水器的净水层较厚，为了保证反冲洗充分，设计时需考虑增加气洗。在实际运行时，反洗顺序建议采用先气洗后水洗，而不建议采用气一水合洗，这是因为：先气洗后水洗的效果完全能够满足要求，与先气洗后水洗方式相比，气一水合洗需要的气压大、鼓风机功率大。在实际案例中多次出现气一水合冼时鼓风机运行电流陡增、声音异常现象，这虽然显露出鼓风机的设计选型偏小，但同时也表明气一水合洗的设备投资大、运行能耗大。
6.运行控制模式，微絮凝净水很容易实现全自动运行控制模式，但在多年来的实际应用中，其实最受欢迎的控制模式是“远程手动”模式，这一模式既体现了一定程度的自动化，也最能适应千变万化的实际运行需求。所以，在设计时，建议以“远程手动”模式为主，将这种模式要设计得尽可能完善、可靠、人性化。
采用了微絮凝直接过滤工艺，不但工艺简单、紧凑，而且减少了混凝剂用量。
该工艺增加了絮体在滤层内的穿透深度，充分发挥了滤池的截污纳污优势。
参考文献：
［１］吴雨欣．强化混凝在给水处理工程中的应用.2016
［２］秦军．现代给水处理新技术的应用.2016
［３］江小平．微絮凝强化过滤净水工艺设计.2016
论文作者:高宏
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/6
标签：絮凝论文; 净水论文; 净水器论文; 浊度论文; 工艺论文; 原水论文; 水流论文; 《科技新时代》2018年10期论文;