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摘要：针对自来水厂絮凝沉淀池在生产过程中絮凝效果差、矾花出现晚的现象进行了分析，通过对折板絮凝池的检查，改正了折板安装不当导致的短流问题。同时开展了烧杯试验，确定了最佳的絮凝剂和助凝剂的投加量，并通过往原水中投加黏土，解决低浊度的问题，最后使出水达到设计要求。
关键词：絮凝沉淀池；调试；矾花
江西某自来水厂处理规模为3×104m³/d，采用了常规水处理工艺：絮凝、沉淀、过滤、消毒。出水达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。在建成运行调试过程中，发现絮凝过程中产生的矾花太小，产生的时间晚，一直到沉淀池中段才出现明显的矾花。严重影响到了整个调试项目的进度。
1 设计简介
`设计絮凝沉淀池一座，采用竖向折板絮凝、折回式平流沉淀池，絮凝区有效水力停留时间18.28min，折板分为三段，流速依次分别为0.3m/s、0.2m/s、0.1m/s。沉淀区的水平流速为12mm/s，沉淀时间2h。絮凝剂投加在絮凝池前段进水管上的管式静态混合器上，管式静态混合器的公称直径为DN700，共三节，总长3m。
进水管在絮凝池前端通过配水槽，将进水均有分配到三格絮凝池中（每格絮凝沉淀池可以单独运行），通过三段式折板絮凝池，最后汇合，通过配水花墙进入平流沉淀池。
表1 絮凝池水力参数表
折板采用不锈钢材料，其加工制作精度高，折板与池壁之间用角钢固定，安装方便，运行过程中不易积泥。
絮凝剂采用无机高分子絮凝剂PAC，不投加其他助凝剂
2调试中存在的问题
进水量分为600m³/h、800 m³/h，再到1000m³/h、1200 m³/h四个档级，由于水源为水库水，进水浊度约为3NTU左右，根据老水厂的运行经验调试加药量分为1%、2%、3%三个档级。在调试过程中，絮凝沉淀池中并没有出现明显的矾花，直到沉淀池中段，才出现大块的矾花，且在沉淀池后端，出现矾花上浮的现象。
3原因分析
3.1混合的过程是搅动水体，使水体产生涡流或产生水流速度差，通常按照速度梯度计算，一般控制G值在700-1000S-1 之间，原设计G值为787 S-1，由于目前没有达到设计流量，管式混合器内的水流速较小，实际调试水量期间管式混合器的G值在对应的调试流量下分别为227.05 s-1、349.56 s-1、488.53 s-1、642.18 s-1。对应的水头损失分别为0.05m、0.08 m、0.13 m、0.19 m。
通过计算可知，目前实际管式混合器的G值都小于700S-1，导致絮凝剂投加到水体中后，絮凝剂没有迅速分散，在水中的浓度不均匀，大大影响了后续的絮凝效果。
3.2絮凝池设计总停留时间为15.56min。在进水端投入示踪剂实测目前水力停留时间在对应的调试流量下分别为13.5min、12.0min、10.5min、8min，可以看出实际停留时间远小。
3.3折板絮凝属水力絮凝，当进水流量变化时，特别是运行非正常时期需水量达不到设计能力，水流速度也将相应变化，带来速度梯度的显著变化对絮凝效果产生不利影响。本项目在调试过程中水量最小为正常水量的一半，又在设计时，速度梯度的参数都取的较小，目前的调试流量的实际速度梯度均处在正常值之下。
3.4原水浊度低于设计值，设计原水进水浊度为10NTU，但是目前实际进水浊度小于7NTU，低浊度的水处理难度大，因为水中絮凝颗粒碰撞率大大减少，影响絮凝体的成长，另外，低浊度的水中缺少起粘附作用的“核心”，运行中宜投加矿物颗粒如黏土增加混凝剂水解产物的凝结中心，使絮凝颗粒能过快速形成粗大密实的颗粒，或在水中投入适量的助凝剂，从而提高絮凝效果。
3.5药剂投加过量不合适。在一定范围内，随着PAC投加量的增加，COD和浊度的去除效果较明显；在投加量达到一定数值时，絮凝效果最佳；但是继续投加，絮凝效果反而下降。在絮凝沉淀调试过程中，絮凝剂的投加量是调试工作的重点，投加量过小，水中的胶体难以脱稳定。投加量过大，不仅造成药剂的浪费，且在胶体的表面吸附了过量带正电荷的絮凝剂，使胶体电荷逆转。
4解决措施
4.1增大水量至设计流量，提高管式混合器的G值，如目前实际供水量不需要达到设计值，则可采用从污泥池回流部分泥水混合物，这样既提高了管式混合器的G值，同时有给原水提供了絮凝的凝结中心。
4.2解决絮凝池短流的问题。目前絮凝沉淀池中存在短流问题，实际水力停留时间不足设计絮凝时间的1/2，根据现场检查结果，是因为絮凝池折板与池壁之间的孔隙过大，导致了水直接通过孔隙流入下一级絮凝池。要求厂家对重新安装折板，控制孔隙宽度，用不锈钢板封堵孔隙，让水流沿折板向上或者向下流。
如果在水厂运行初期，用户用水量达不到设计要求，则可以关闭1格或2格絮凝池，以此来保证水力速度梯度始终处于设计的范围内，从而促进絮凝。
4.3通过实验确定药剂的投加浓度，同时增加投入助凝剂PAM，用以增加矾花的力度和密实型，从而改善沉降性能。通过烧杯试验确定助凝剂的最佳投入浓度。PAC投加量分别为5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L四个级别，通过搅拌沉淀后测定其浊度，得出沉淀后的浊度最优的投加量为10mg/L，在确定PAC的最佳投药量后，再在最优PAC投加量基础上做PAM投加实验，PAM的投加档级分别为0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L，试验结果显示，PAM投入量为0.4mg/L时，沉淀后的浊度最低，但在0.3 mg/L时，即可满足设计要求，为节约成本，确定PAM的最优投加量为0.3mg/L。
4.4在确定絮凝剂和助凝剂投加的基础上，增大原水的进水浊度，往絮凝池中投加矿物颗粒。往水中投加黏土，提供絮凝颗粒需要的凝结中心，使水的浊度大于10NTU。同样开展烧杯试验，分别往原水中投入10mg/L、15mg/L的黏土，，试验结果如下所示，得出在原水中投入10mg/L的黏土颗粒可以使后续的沉淀取得更好的效果。
5结语
在自来水厂的絮凝过程中，影响混凝效果的因素有多种，包括水温、水的化学特性、水中杂质的浓度和性质、水力条件等。低温低浊水的处理尤为麻烦，故在调试过程中，不盲从于过往经验，必须认真核算每一个参数，同时开展烧杯试验，确定药剂的最优投加比，才能使最终的出水达到要求。
设计人员在设计过程中就应该考虑到水厂在运行初期水量达不到设计流量的情况，尤其是采用管式静态混合器进行投药时必须考虑到如何保证速度梯度达到设计要求。
论文作者:贺志勇,贺建军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/21
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