高效混凝沉淀凈水技術(shù)在原水處理中的應(yīng)用
摘要:高效混凝沉淀技術(shù)作為一種先進的原水預(yù)處理技術(shù)，具有投入少、效率高、運行成本低等優(yōu)點。結(jié)合陜西黃陵煤化工有限責(zé)任公司原水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)地介紹了該技術(shù)的工作原理及工藝流程，并同傳統(tǒng)工藝、澄清池工藝、國外高效工藝進行對比，分析了裝置運行情況與經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞:原水處理;高效;混凝;沉淀
中圖分類號:X784文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1001-3709(2013)01-0053-03
Theapplicationofhighefficiencycoagulatingsedimentationwaterpurificationtechnologyinthetreatmentofrawwater
YangYongliLiuDaweiZhangChangrun
Abstract:Asadvancedrawwaterpretreatmenttechnology，thehighefficiencycoagulatingsedimentationwaterpurificationtechnologyhastheadvantagesoflessinvestment，highefficiency，andlowoperationcost．TakingtherawwatertreatmentsysteminShanxiHuanglingCoal＆CoalChemicalsCo．Ltd．a(chǎn)sanexample，thispapersystematicallyintroducestheworkingprincipleandprocessofthistechnology，analyzestherunningconditionandeconomicbenefitbycomparingthistechnologywithtraditionalprocess，settlingpondprocessandforeignhighefficiencyprocess．
Keywords:Rawwatertreatment;Highefficiency;Coagulatingsedimentation
原水處理主要是去除水中的懸浮物和膠體物質(zhì)。常規(guī)凈水處理工藝存在效率低、占地大、出水水質(zhì)不高等問題。新一代高效混凝沉淀凈水技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限性，推出了更趨完善的管式微渦混合器、微渦折板絮凝設(shè)備、高效復(fù)合斜板沉淀設(shè)備等技術(shù)產(chǎn)品。工程實踐證明，采用此項技術(shù)可使沉淀池出水濁度穩(wěn)定低于3NTU，濾后水接近0度，節(jié)省藥劑投加量30%，節(jié)省濾池反沖洗水量50%，大大降低了運行費用和制水成本，經(jīng)濟效益和社會效益顯著提高。
1工藝流程及工作機理
高效絮凝沉淀凈水技術(shù)主要包括藥劑混合、絮凝反應(yīng)和沉淀分離三大主要工藝步驟，具體如圖1所示。
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圖1高效絮凝沉淀凈水技術(shù)的工藝流程
1．1混合部分
混合過程也可稱為初級混凝，其實質(zhì)是混凝劑水解產(chǎn)物在水中的擴散過程。水中膠體顆粒同時脫穩(wěn)凝聚，是取得較好絮凝效果的先決條件，也是節(jié)省投藥量的關(guān)鍵。
在水處理反應(yīng)中起決定性作用的動力學(xué)因素是亞微觀擴散［1］。當(dāng)研究尺度接近湍流微結(jié)構(gòu)尺度時，亞微觀傳質(zhì)主要由慣性效應(yīng)引發(fā)的物質(zhì)遷移造成。串聯(lián)管式初級混凝設(shè)備和管式微渦初級混凝設(shè)備，就是利用高比例、高強度微渦旋的離心慣性效應(yīng)克服亞微觀傳質(zhì)阻力，增加亞微觀傳質(zhì)速率。
1．2絮凝部分
1．2．1絮凝動力學(xué)致因
絮凝長大過程是微小顆粒接觸與碰撞的過程。絮凝效果的好壞取決于以下2個因素:一是混凝劑水解后產(chǎn)生的高分子絡(luò)合物形成吸附架橋的聯(lián)結(jié)能力，由混凝劑的性質(zhì)決定;二是微小顆粒碰撞的幾率和如何控制其進行合理的有效碰撞，由設(shè)備的動力學(xué)條件決定。在絮凝池中大幅度地增加湍流微渦旋的比例，可大幅度地增加顆粒碰撞次數(shù)，改善絮凝效果？赏ㄟ^在絮凝池流動通道上，增設(shè)多層小孔眼格網(wǎng)或微渦折板的辦法來實現(xiàn)。
1．2．2礬花合理的有效碰撞
使顆粒凝聚起來的碰撞稱之為有效碰撞。在絮凝中礬花過快凝聚長大會出現(xiàn)2個問題:①礬花強度減弱，在流動過程中遇到強剪切力就會使吸附架橋被剪斷，剪斷后很難再連續(xù)，應(yīng)絕對禁止;②礬花比表面積急劇減少，反應(yīng)不完全的小顆粒失去反應(yīng)條件，與大顆粒碰撞幾率急劇減小，很難再長大。這些顆粒不僅不能被沉淀池截流，也很難被濾池截流。絮凝池中礬花顆粒也不能長得過慢，礬花長得過慢，會使其到達沉淀池時達不到沉淀尺度，影響出水水質(zhì)。
礬花的顆粒尺度與密實度取決混凝水解產(chǎn)物形成吸附架橋的聯(lián)結(jié)能力和湍流剪切力。吸附架橋的聯(lián)結(jié)能力由混凝劑性質(zhì)決定，湍流剪切力由構(gòu)筑物創(chuàng)造的流動條件決定。絮凝池能有效控制湍流剪切力，就能保證好的絮凝效果？赏ㄟ^弗羅德數(shù)相似準則和科學(xué)地布設(shè)多層網(wǎng)格，控制絮凝過程中水流的剪切力和湍動度，形成密實度合理、易于沉淀的礬花。
1．3沉淀部分
傳統(tǒng)沉淀理論認為斜板、斜管沉淀池中水流處于層流狀態(tài)。實際上當(dāng)斜管中大的礬花顆粒在沉淀時與水產(chǎn)生相對運動，會產(chǎn)生小旋渦，造成水流的脈動。這些脈動不利于反應(yīng)不完全小顆粒的沉淀，影響出水水質(zhì)。為克服這一現(xiàn)象，高效絮凝裝置采用了小間距斜板沉淀設(shè)備。
2工藝特點
2．1與傳統(tǒng)混凝沉淀工藝比較
傳統(tǒng)工藝中與本設(shè)備最為接近的工藝形式為管式靜態(tài)混合器→折板絮凝→斜管沉淀。這種工藝效率較高，但存在混凝動力學(xué)機理認識上的局限，與高效混凝沉淀新技術(shù)比較，在處理效率與效果上有著顯著的差距。二者工藝形式上的差別如圖2所示。
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圖2高效混凝沉淀技術(shù)與傳統(tǒng)混凝沉淀工藝的比較
與傳統(tǒng)工藝比較，高效混凝沉淀新技術(shù)具有以下優(yōu)點:①利用微渦強化亞微觀擴散，混合迅速充分，可使藥劑充分發(fā)揮作用，節(jié)省投藥量30%以上，且水量變化對其影響小;②利用擾流翼片強化微渦傳質(zhì)，控制顆粒的合理有效碰撞，反應(yīng)時間大幅度縮短;③克服了斜管蜂窩結(jié)構(gòu)排泥的缺陷，進一步發(fā)揮淺池的優(yōu)勢，顯著提高沉淀效率與出水水質(zhì)。
2．2與澄清池工藝比較
澄清池是我國長期使用的一種工藝形式，至今仍在很多工業(yè)企業(yè)中廣泛使用。表1是以設(shè)計水量60000m3/d的工程為例，對高效混凝沉淀工藝與澄清池進行比較。
2．3與國外高效工藝比較
法國得利滿(Degremont)與威立雅(VeoliaWater)先后推出的高密度澄清池(DENSADEG)與微砂回流高速斜管澄清池(ACTIFLO)等技術(shù)，被認為是“第三代澄清池”的典范。表2以某海水淡化發(fā)電預(yù)處理工程為例，對高效混凝沉淀工藝與國外先進技術(shù)進行比較。
2．4總體特點
高效混凝沉淀凈水技術(shù)是對國內(nèi)外混凝沉淀技術(shù)的總結(jié)與發(fā)展，它具有以下突出的特點。
表1高效混凝沉淀新技術(shù)與澄清池工藝的比較
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表2高效混凝新技術(shù)與國外先進技術(shù)的比較
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1)處理效率高，占地面積小，經(jīng)濟效益顯著。
2)處理水質(zhì)優(yōu)，社會效益好，水質(zhì)效益可觀。
3)抗沖擊能力強，適用廣泛，對低溫低濁、高濁、微污染等水質(zhì)均可得到較好處理效果。
4)節(jié)省投藥量與自耗水量，制水成本降低。
5)工期短，見效快，易維護。
3工程應(yīng)用
陜西黃陵煤化工有限責(zé)任公司的原水預(yù)處理工藝采用了高效混凝沉淀凈水技術(shù)，設(shè)計水量為2×500m3/h，來水取自沮河。從2010年12月至今，在低溫、低濁情況下，運行效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)濁度＜3NTU，實際運行成本只有0．037元/t水，完全達到設(shè)計要求。
4結(jié)論
高效混凝沉淀凈水技術(shù)克服了傳統(tǒng)水處理技術(shù)的缺陷和不足，具有更為顯著的技術(shù)優(yōu)勢，并對低溫低濁、汛期高濁水、微污染原水等特殊水質(zhì)均可達到理想處理效果。運行結(jié)果表明，利用該技術(shù)大大降低了運行費用和制水成本，經(jīng)濟效益和社會效益顯著提高。
參考文獻
［1］王紹文．亞微觀傳質(zhì)在水處理反應(yīng)工藝中的作用［J］．中國給排水，2000，16(1):30-32．
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