溶氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)浮(fu)法(fa)和沉淀法(fa)的比較
1 試驗流程與設(she)備 試驗原水(shui)為松花(hua)江水(shui)。
快速混合池尺寸為200mm×200mm×200mm，反應池尺寸為300mm×300mm×800mm，沉淀 工藝的沉淀池尺寸為450mm×1200 mm×800mm，氣浮池的尺寸為450mm×200mm×800mm，均用有機玻璃材質加工制成。試驗采用的空壓機為Z-0.29/7型，溶氣罐為200×1500mm的鋼制罐體，內裝高度為800mm的階梯環填料。
濁(zhuo)度(du)(du)檢測(ce)采用(yong)2100A型濁(zhuo)度(du)(du)儀。UV254和(he)TOC檢測(ce)分別(bie)采用(yong)752紫(zi)外光(guang)柵分光(guang)光(guang)度(du)(du)計和(he)TOC測(ce)定儀。
2 結果及討論
2.1 水溫對除濁效果的影響
每年的(de)11月中(zhong)旬至(zhi)第二年的(de)4月中(zhong)旬間(jian)(jian)松花(hua)江水質具有低(di)溫(wen)(wen)、低(di)濁(zhuo)的(de)特(te)點(水溫(wen)(wen)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0℃、濁(zhuo)度為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)10NTU左右、pH值在(zai)(zai)(zai)6.8左右)，在(zai)(zai)(zai)6、7月間(jian)(jian)水溫(wen)(wen)在(zai)(zai)(zai)20℃左右，濁(zhuo)度為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)70NTU左右。試驗期(qi)間(jian)(jian)投(tou)加的(de)混凝劑(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)硫酸鋁，低(di)溫(wen)(wen)期(qi)投(tou)加量(liang)(liang)(liang)經小試確定為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)40mg/L，采用活化硅酸作為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)助(zhu)凝劑(ji)(ji)，投(tou)量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)5mg/L。在(zai)(zai)(zai)較高(gao)溫(wen)(wen)度和(he)濁(zhuo)度下(xia)的(de)混凝劑(ji)(ji)投(tou)量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)25mg/L。為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)了(le)對比氣(qi)浮與沉(chen)淀(dian)工(gong)藝對固液分離的(de)效(xiao)果，兩套工(gong)藝流程中(zhong)對混合池(chi)、反(fan)應池(chi)、投(tou)藥量(liang)(liang)(liang)及混合強度等(deng)前續工(gong)藝采用了(le)相同的(de)運行參數。混合池(chi)中(zhong)的(de)快速混合時(shi)間(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)2min，G值為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)420s-1,反(fan)應池(chi)反(fan)應時(shi)間(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)20min，G值為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)10s-1,氣(qi)浮池(chi)水力(li)(li)停留(liu)時(shi)間(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)10min，回流比采用8% ，沉(chen)淀(dian)池(chi)中(zhong)水力(li)(li)停留(liu)時(shi)間(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)1h，表面負荷率為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)氣(qi)浮池(chi)的(de)1/6。
在低溫、低濁期間沉淀池對濁度的去除率不高，平均在50%左右，出水濁度維持在5NTU左右；而氣浮池對濁度的去除率則高達90%左右，出水濁度可降至1NTU左右。 當水溫為20℃、進水濁度在60～80NTU時，沉淀工藝的出水濁度在4NTU左右，平均去除率為95%；DAF的出水濁度在2NTU左右，平均去除率為97%，效果優于沉淀工藝。
對兩種工藝的處理效果差異分析如下：
根據斯托克斯公式[2]，假定一個絮凝顆粒的直徑為50μm，密度為1.01g/mL，則在20℃時此顆粒的沉降速度為0.05m/h，沉淀池的表面負荷率一般在0.75～1.6m3/(m2·h)，所以該顆粒不會被沉淀去除。如果顆粒要得到0.75m/h的沉速，則顆粒需要成長到178μm的直徑才能被去除。在0℃時水的動力粘度系數為20℃時的1.8倍，對于同樣狀況的絮凝顆粒，0℃時在沉淀池中的沉速為0.03m/h。要使顆粒得到0.75m/h的沉降速度，則該顆粒需長到245μm的直徑。
在考察水溫對處理效果的影響時，必須考慮溫度對絮凝顆粒的穩定性、顆粒與顆粒以及顆粒與氣泡之間結合性能的影響。在低溫時由于水的粘度較大，顆粒周圍的水化膜較厚，顆粒的親水性加強，從而使得顆粒能夠在水中穩定地存在。尤其在低濁度時，由于水中膠體顆粒物數量較少，因而與混凝劑有效碰撞脫穩的機會也少，在實際生產中往往不得不采用加大投藥量的方法來提高處理效果。采用DAF工藝時，由于通入空氣，氣泡和顆粒相互碰撞粘附幾率增大，使顆粒的密度變小而更容易浮至水面被去除。
2.2 反應時間對除濁效果的影響
無論在低溫或高溫，對于沉淀工藝而言，要想獲得較高的濁度去除率，反應池中的反應時間應不少于20min。而對于氣浮工藝而言，只需要5min的反應時間就能獲得很高的去除率，這是因為沉淀法是依靠絮凝顆粒不斷長大而下沉，在低濁度時顆粒有效碰撞幾 率降低因而使得顆粒成長的時間較為緩慢，據有關資料介紹為20～30min。氣浮法則借助于微氣泡的粘附作用，從而使得反應時間比沉淀法短。
2.3 對有機物的去除效果
原水水質(zhi)見表1。
試驗結果見表2。
從表2可見，在(zai)(zai)0℃和20℃時，兩(liang)種工(gong)藝對(dui)(dui)(dui)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)去除(chu)率均較低，對(dui)(dui)(dui)TOC和CODMn的(de)處(chu)理(li)效(xiao)果相差(cha)(cha)無幾，而(er)對(dui)(dui)(dui)UV254的(de)去除(chu)率在(zai)(zai)0℃時則相差(cha)(cha)了4.55%，這(zhe)是由于(yu)兩(liang)種工(gong)藝的(de)出(chu)水(shui)濁(zhuo)度(du)不(bu)同所(suo)(suo)引起的(de)，DAF出(chu)水(shui)濁(zhuo)度(du)平均為5NTU,而(er)沉(chen)(chen)淀(dian)池的(de)出(chu)水(shui)濁(zhuo)度(du)在(zai)(zai)1NTU左右。在(zai)(zai)20℃時，對(dui)(dui)(dui)UV254處(chu)理(li)效(xiao)率的(de)差(cha)(cha)異(yi)降至(zhi)1.35%，這(zhe)也是由于(yu)二(er)者出(chu)水(shui)濁(zhuo)度(du)的(de)差(cha)(cha)異(yi)變小(xiao)所(suo)(suo)造成(cheng)的(de)。兩(liang)種工(gong)藝在(zai)(zai)0℃時對(dui)(dui)(dui)水(shui)中有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)去除(chu)率高于(yu)20℃時，這(zhe)是由于(yu)前(qian)續的(de)混(hun)凝工(gong)藝采用了不(bu)同的(de)投藥量所(suo)(suo)造成(cheng)的(de)。可見對(dui)(dui)(dui)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)去除(chu)效(xiao)果取決于(yu)混(hun)凝工(gong)藝，而(er)與DAF或沉(chen)(chen)淀(dian)等固液分(fen)離步(bu)驟關(guan)系不(bu)大(da)，這(zhe)與O‘Melia等的(de)研究(jiu)結果相符[3]。因(yin)此要想提高對(dui)(dui)(dui)水(shui)中有(you)機(ji)物(wu)(wu)質的(de)去除(chu)效(xiao)果，重點應對(dui)(dui)(dui)混(hun)凝工(gong)藝進行(xing)探討。
3 結論
① 對于濁度＜100NTU的原水，DAF工藝要優于常規的沉淀工藝，特別是對低溫、低濁水，其優勢更為明顯。
② DAF工藝的反應時間只需要5min就能獲得較高的處理效率，而對常規的沉淀工藝而言，至少需要20min的反應時間才能較為充分地發揮沉淀工藝的沉淀能力。
③ 水中有機物質的去除效果取決于混凝工藝，而與DAF或沉淀等固液分離步驟無關。
④ 在(zai)我國北方城市新建低溫(wen)、低濁(zhuo)水質(zhi)的處理(li)廠或對(dui)已有水廠進(jin)行改造時，可優先(xian)考(kao)慮采用氣浮工(gong)藝。
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