自來(lái)水廠(chǎng)氣浮除藻的問(wèn)題和對(duì)策
摘 要：隨著富營(yíng)養(yǎng)化水域面積的大幅度擴(kuò)大和程度的加重，藻類(lèi)已日益成為以地表緩流水域(如湖泊)為水源的自來(lái)水廠(chǎng)深為頭疼的問(wèn)題。長(zhǎng)期的研究和工程實(shí)踐表明，氣浮是一種比較好的除藻工藝。從70年代末開(kāi)始，氣浮除藻工藝在全國(guó)范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)踐過(guò)程中，也反映出一些問(wèn)題。本文主要針對(duì)這些問(wèn)題予以總結(jié)，分析其產(chǎn)生原因，并力圖找出切實(shí)可行的解決辦法。
隨著富營(yíng)養(yǎng)化水域面積的大幅度擴(kuò)大和程度的加重，藻類(lèi)已日益成為以地表緩流水域(如湖泊)為水源的自來(lái)水廠(chǎng)深為頭疼的問(wèn)題。長(zhǎng)期的研究和工程實(shí)踐表明，氣浮是一種比較好的除藻工藝。從70年代末開(kāi)始，氣浮除藻工藝在全國(guó)范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)踐過(guò)程中，也反映出一些問(wèn)題。本文主要針對(duì)這些問(wèn)題予以總結(jié)，分析其產(chǎn)生原因，并力圖找出切實(shí)可行的解決辦法。
1氣浮系統(tǒng)對(duì)高濁度去除效率不高
這個(gè)問(wèn)題主要是以下一些原因造成的。
(1)氣浮加藥量可以比常規(guī)沉淀的加藥量小很多(如在南方地區(qū)，用于高藻水除藻時(shí)，礬耗一般可減少6mg/L～10mg/L)，因此在原水濁度變化較大時(shí)抗這種變化的能力較小。對(duì)這種情況，要求在濁度變化較大時(shí)，相應(yīng)改變加藥量。
(2)氣浮除藻溶氣回流比一般取為5%～8%(也有些取到12%)，但是當(dāng)原水濁度增加較多時(shí)，這個(gè)回流比顯然不夠(固體量增加時(shí)要求氣量相應(yīng)增加，即回流比增加)。相應(yīng)的解決辦法是：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到這種變化，并且在設(shè)備上作出安排，而在實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)根據(jù)濁度變化對(duì)溶氣水回流比作出相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)然這種做法要增加一定的投資。
(3)在一些水廠(chǎng)，在氣浮前沒(méi)有設(shè)置反應(yīng)池，或者絮凝條件不佳，造成氣浮效果受影響。一般來(lái)說(shuō)，氣浮對(duì)絮凝要求較低，但還是有一定的要求，特別在高濁度條件下。
(4)一般水廠(chǎng)在氣浮前都沒(méi)有沉砂池，在高濁度條件(一般是洪水或風(fēng)浪大時(shí))下，進(jìn)水中一些較大的泥砂顆粒比重較大，不易被氣浮浮起。在這種情況下，氣浮池下應(yīng)設(shè)置一定的沉淀區(qū)。
2氣浮除藻效率很難達(dá)到90%以上
在高藻期，氣浮出水中剩余的藻類(lèi)含量仍很高，仍會(huì)對(duì)過(guò)濾形成障礙。氣浮在污水處理中一般都可達(dá)到一個(gè)很高的SS去除效率，如在造紙白水中，經(jīng)常可達(dá)到95%，甚至99.5%以上，但在除藻中卻很難做到。問(wèn)題在以下幾個(gè)方面：
(1)氣浮對(duì)顆粒物的去除效率與顆粒物的表面性質(zhì)有關(guān)。某些種類(lèi)的藻類(lèi)和氣泡親和力很小，不易和氣泡黏附。解決的辦法是投加適當(dāng)?shù)男跄齽淖兤浔砻嫘再|(zhì)。
(2)去除效率和絮凝條件也有關(guān)。絮凝不好，必然在水中存在大量的細(xì)小藻類(lèi)，很難為微細(xì)氣泡顆粒捕集而去除。
(3)去除效率還和溶氣水和原水的混合接觸條件有關(guān)。如果混合接觸不好，則有一些藻類(lèi)將失去和氣泡的接觸黏附機(jī)會(huì)。
(4)去除效率和氣浮分離區(qū)表面負(fù)荷也有關(guān)。從理論上說(shuō)，表面負(fù)荷越高，則去除效率越低。所以，要達(dá)到一定的去除率，必然要保證一定的分離表面積。合適的表面負(fù)荷為6m3/(m2d)。但是，在有些情況(如和濾池共建)下，表面負(fù)荷受濾池濾速控制而往往很高，在這種情況下，表面負(fù)荷也應(yīng)盡量控制在9m3/(m2d)以下。
(5)去除效率還和刮渣方式及刮渣條件有關(guān)。浮渣要及時(shí)刮除，否則，浮渣中藻渣和氣泡會(huì)逐漸分離而導(dǎo)致藻渣下沉。一般來(lái)說(shuō)，刮渣間隔越長(zhǎng)，浮渣分解、絮體下沉的可能性越大。當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中不可能立即刮除浮渣，(刮渣過(guò)頻，還會(huì)使浮渣含水率提高而增加藻渣處理難度)，甚至在很多場(chǎng)合(如結(jié)合濾池建造的情況下)，還很難設(shè)置刮渣機(jī)，或者刮渣機(jī)運(yùn)行方式受其它因素控制(如在移動(dòng)罩濾池中)。在有條件的情況下，應(yīng)盡量設(shè)置可單獨(dú)控制運(yùn)行的刮渣機(jī)。此外，刮渣機(jī)的運(yùn)行速度和刮渣機(jī)刮板的結(jié)構(gòu)也很關(guān)鍵，其中心點(diǎn)是要盡量減少對(duì)浮渣的擾動(dòng)。
3氣浮除藻的電耗和運(yùn)行費(fèi)用較高
長(zhǎng)期以來(lái)，人們總認(rèn)為：氣浮比沉淀運(yùn)行費(fèi)用高。這種看法可能對(duì)污水處理合適，但對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)和裝備良好的氣浮除藻設(shè)施，卻未必正確。經(jīng)過(guò)研究和實(shí)踐，現(xiàn)在氣浮除藻系統(tǒng)中溶氣罐的工作壓力一般取為3×105Pa～3.5×105 Pa，低濁度情況下，一般回流比取為7%左右即可。在這種情況下，如果以一個(gè)2萬(wàn)m3/d規(guī)模的水廠(chǎng)考慮，回流水泵(以IS泵為例)的功率在11kW，相應(yīng)引起運(yùn)行費(fèi)用的增加不到0.01 元/m3。
而應(yīng)用氣浮除藻后，可相應(yīng)大幅度降低礬耗，降低或取消原來(lái)的預(yù)加氯量，延長(zhǎng)濾池沖洗周期(增加產(chǎn)水量)，并減少水廠(chǎng)自用水量。所以，總的來(lái)說(shuō)，增加氣浮除藻系統(tǒng)后，在制水成本上可與原來(lái)持平或有所節(jié)省。
4藻渣較難處理濕藻渣的含水率約為97%。所以每天產(chǎn)生的濕藻渣量很可觀。有些水廠(chǎng)將其隨便棄置在廠(chǎng)外，臭味很大，影響環(huán)境衛(wèi)生；有些水廠(chǎng)則干脆將其回流入湖泊，但這樣做的后果是形成了一個(gè)藻類(lèi)循環(huán)，增加了湖泊的含藻量，并且可能使藻類(lèi)產(chǎn)生一定的耐藥性，增加了今后藻類(lèi)處理的難度。
在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，藻渣用板框?yàn)V機(jī)脫水效果較好。脫水前要投藥處理，一般藥劑用石灰加三氯化鐵或石灰加聚鋁，相對(duì)而言，后者脫水后的濾餅含水率較低(約為78%)。
藻渣的最終出路一般是制沼氣、制磚或制肥。但目前三種做法都有一定的問(wèn)題，有關(guān)這方面的研究應(yīng)引起進(jìn)一步的重視。
5釋放器容易堵塞
目前氣浮除藻常用的溶氣釋放器，包括早期的TS系列，后來(lái)的TJ系列，以及TV系列等。在使用過(guò)程中，水廠(chǎng)反應(yīng)釋放器有堵塞現(xiàn)象。但是三種釋放器堵塞的原因有所不同。TS系列釋放器形成堵塞主要是由于釋放器本身的原因，TV釋放器則主要是由于使用和維護(hù)不當(dāng)，而TJ釋放器的堵塞則兼有這兩種原因。
TS系列釋放器內(nèi)部壓力釋放機(jī)構(gòu)是一種固定或半固定式，而且間隙很小，一旦溶氣水中有較大的顆粒物質(zhì)，就容易將其堵塞。而一般溶氣水中很難避免一些顆粒物的存在。
TV系列釋放器在研制時(shí)就考慮了抗堵要求，所以其內(nèi)部壓力釋放機(jī)構(gòu)可調(diào)整間隙大小，正常使用時(shí)保持一種小的間隙，而一旦有顆粒堵塞，可通過(guò)外加壓力(壓縮空氣的壓力)將間隙調(diào)大(下文稱(chēng)為反沖洗)，從而將顆粒物質(zhì)排除。所以在正常使用中，應(yīng)該可以避免堵塞問(wèn)題。實(shí)際使用中造成的堵塞，大多是由于使用和維護(hù)不當(dāng)造成。
TV釋放器要求"每個(gè)釋放器有一個(gè)單獨(dú)的反沖洗用的支管，并且有一組閥門(mén)(兩個(gè))可單獨(dú)控制其工作狀態(tài)"，以便對(duì)單個(gè)釋放器進(jìn)行反沖洗。但有些用戶(hù)往往將多個(gè)釋放器用一個(gè)閥門(mén)控制其反沖洗，由于每個(gè)釋放器的反沖洗阻力會(huì)有所不同，這樣，就造成了相互的影響，而導(dǎo)致有些釋放器沖洗不干凈而被堵塞。
另外，由于氣浮系統(tǒng)一般一年中只在高藻期運(yùn)行，使得管道和設(shè)備內(nèi)很容易生銹，而且在釋放器上也容易沉積污泥。所以在每年運(yùn)行前，最好將釋放器拆下，沖洗管道，將溶氣系統(tǒng)內(nèi)部銹塊清洗干凈。這種做法有時(shí)有一定的難度，比如遇到氣浮系統(tǒng)和沉淀池或?yàn)V池合建在一起，不可能停止系統(tǒng)的運(yùn)行來(lái)拆裝釋放器。這時(shí)可采取一種方便拆卸的安裝方式，其特點(diǎn)是每個(gè)釋放器有一根單獨(dú)的反沖洗管，從池上接下，而且采用軟性耐壓橡膠管，同時(shí)，釋放器連接的溶氣水管上裝設(shè)一個(gè)活接頭。這樣，操作人員在水池上，旋開(kāi)活接頭，即可將釋放器連同溶氣水支管一起提起，而根本不必停止系統(tǒng)運(yùn)行。當(dāng)然，如果管道和溶氣罐內(nèi)壁防腐較好，則可免除這些麻煩。
由此可見(jiàn)，只要應(yīng)用得當(dāng)，TV釋放器可較好地避免堵塞。
6溶器罐水位和壓力的平衡問(wèn)題
溶氣罐內(nèi)的溶氣過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，溫度、壓力、水質(zhì)等因素的變化，都容易引起這種平衡的移動(dòng)。如何調(diào)節(jié)溶氣罐內(nèi)的壓力和水位，曾經(jīng)是一個(gè)問(wèn)題：往往溶氣罐內(nèi)一會(huì)全是水，一會(huì)又全是氣。 現(xiàn)在則可以通過(guò)一些比較簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制部件 解決這個(gè)問(wèn)題。其原理一般有兩種，即控制進(jìn)氣量和控制進(jìn)水量，在應(yīng)用中更多使用前一種方法，具體而言即通過(guò)溶氣罐內(nèi)液位來(lái)控制進(jìn)氣量。
7溶氣罐和管道內(nèi)壁容易腐蝕
由于氣浮系統(tǒng)不是長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，一般僅在高藻期的三四個(gè)月內(nèi)使用，而其它時(shí)間一直空置，溶氣罐和管道內(nèi)潮濕的環(huán)境很容易導(dǎo)致內(nèi)壁腐蝕，降低系統(tǒng)壽命，并引起一些使用問(wèn)題。現(xiàn)在一般可通過(guò)在溶氣罐和管道內(nèi)壁涂塑來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
8空氣壓縮機(jī)容易損壞氣浮系統(tǒng)中，空壓機(jī)一般啟閉頻繁，因而比較容易損壞。解決這個(gè)問(wèn)題，首先在設(shè)計(jì)上選型要恰當(dāng)，供氣量和溶氣量要比較匹配，盡量設(shè)置儲(chǔ)氣罐，以避免空壓機(jī)啟閉過(guò)于頻繁；其次要加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)。當(dāng)然選用的空壓機(jī)的質(zhì)量也很重要。
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