高效絮凝剂与先进混凝净化设备合理匹配保证优质安全供水

时间:2022-07-22 12:43:30

高效絮凝剂与先进混凝净化设备合理匹配保证优质安全供水

1、采用高效混凝剂是制水工艺的先决条件

水是生命之源,百业之本。随着国民经济的飞速发展与构建和谐社会的需要,近年来国家对自来水的质量要求越来越高,然而人们对自来水生产过程的了解并不是很多。通常所说的自来水,其实并不是“自来的”,以吉林市为例,这个城市的供水厂是以松花江为水源,就整个制水过程而言,从江心取水口到用户的水龙头,要经过取、净、送、配四个系统共22道工序,才能使成分复杂的松花江原水处理成符合GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》要求的106项检测指标均达标的饮用水。可见自来水的生产制造过程和净化技术是比较复杂的。它是采用物理、化学、生物、水力等方法改善原水水质的过程,在这一过程中,除了具有既能手动又能自动控制的混合、絮凝、沉淀、过滤、加药、计量、监测、取送水等构筑物与机电设备外,还要投加一种使胶体(在水净化工艺中将未经处理难以沉淀的原水称为胶体)失去稳定性和脱稳胶体相互聚集的药剂,这种药剂叫做混凝剂,也叫絮凝剂。投加混凝剂的原水通过一系列的水处理工序,便由浊变清,再经消毒后,即可饮用。近年来我们在水净化工艺中,采用高效混凝剂与精良的设备相匹配,提高了净化效果,延长了沉淀池的排泥周期和滤池的冲洗周期,节省了大量的自用水量和自用电量,使出厂水质全面达标,收到了良好的节能降耗效果。可见高效混凝剂是制水工艺的先决条件。

2、混凝原理与高效混凝剂的应用

2.1、混凝原理。通常原水中大颗粒的悬浮物易于在重力作用下自然下沉,而粒径微小的悬浮物以及胶体杂质因带有大量的电荷,在静电斥力和水化作用下,具有较顽固的分散颗粒稳定性,没有外力的干扰是不会自然下沉的。一般采取向水中投入电解质,即混凝剂来降低电位压缩双电层,使颗粒失去稳定性而产生相互具有聚结的作用,简称双电层作用,失去稳定性的作用称为胶颗脱稳,脱稳胶粒相互聚结通常称为凝聚。进而完成凝聚的胶体通过吸附架桥作用,即在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集,以形成较大的絮状颗粒。上述这种杂质颗粒的凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。这就是水净化的混凝原理。

2.2、高效混凝剂的应用。吉林市水务集团的几个净水厂曾经使用过的混凝剂有明矾、三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铝,均属一般无机盐混凝剂,效率低、投量大,易使投加设备及管网腐蚀,对人体健康很不利,制水成本又高。1996年我们从深圳中润水工业发展有限公司引进了聚合氯化铝的生产线,生产出的产品达到GB15892—1995《水处理剂聚合氯化铝》的标准,为国家优等品。其主要指标为相对密度≥1.27,氧化铝含量(AL2O3)≥12%,盐基度60%,PH值(1%水溶液)3.5~5.0。该药剂颜色淡黄,腐蚀性较弱,可谓高效混凝剂,属于无机高分子混凝剂。其特点是对各种水质适应性强,混凝过程中最优PH值范围广,特别对吉林松花江低温低浊低碱、含高分子化合物多、耗氧量较高的原水效果更佳,絮凝体形成快捷且颗粒大而重,投加后原水碱度降低较少;对汛期高浊度原水投量增加的并不多。正常原水浊度时,其投加量约为硫酸铝的30%~50%,无须加碱调整出厂水的PH值,对设备和管网无腐蚀,自来水口感好。

3、药剂与混凝净化设备合理匹配,收到水质好、消耗低、成效高的理想效果。

光有高效混凝剂没有精良设备,也不会有理想的效果,我们必须根据原水水质的特点,为混凝工艺创造良好的适宜的化学和水力条件,把握恰当的工艺技术参数,具体做到以下几点:

3.1、采用快速混合。混合是混凝过程的第一步,是个关键环节,要求速度快时间短,固液接触充分,在全公司以松花江为水源的四个水厂中,均采用管道混合再辅以静态混合器,即以0.8~1.0m/s的高流速,在10~40s的短时间内完成药剂与原水的混合,2011年我公司在一水厂淘汰旧产能的工艺改造中,引进了哈尔滨工业大学研制的并联管混合器19组,安装在新老平流沉淀池和气浮池之前部,使药液在并联管混合器中流程延长了十几倍,液流沿切线方向进入混合管中,经上下几十次旋流滚动,形成无数旋涡,达到急剧充分混合,混凝时间为30秒,水头损失0.6米,效果甚佳。

3.2、 设定适当的流速梯度,形成渐减反应,加大链状絮凝体的强度。反应是混凝过程的第二步,是形成絮体的阶段,在这一阶段混合后的水流通过多格多孔、宛转曲折、翻腾跳跃、流速渐减的反应池后,形成数以万计的涡流,使混凝剂与原水中微小悬浮物及胶体粒子充分接触、凝聚,生成了大量链状絮体(矾花),以待进入沉淀池沉淀。在这一阶段要控制好几个参数:

3.2.1吉林属低温低浊原水,反应时间应充分一些,一般采用20~30min,二水厂为跳跃隔板-回流隔板式反应室,反应时间为27.8min;三水厂为网格微涡反应室,反应时间26.9min。

3.2.2控制流速渐减档次,我们选择的流速均较规范值高,效果很好。一水厂为多孔旋流反应室,流速分为四档,即0.82~0.60~0.41~0.21m/s;三水厂48格竖井流速分三档,即0.29~0.16~0.11m/s,48孔洞的三档流速为0.66~0.39~0.19m/s,网格的三档流速是0.61~0.36~0.24m/s。

3.2.3控制流速梯度G值与GT值在规范范围内,二水厂G=58S-1,GT=96744;三水厂G=34S-1,GT=50469(规范:G=20~70S-1,GT=104~105),2011年将一水厂原来效果不好的反应池改造成微涡网格絮凝池,新安装了160片小孔眼网格板,每片有网眼3320格,总共有网格53万个,反应时间为16.3分钟,G值为51.4S-1,GT值=50292反应效果大增。

3.3、不断引进新型沉淀设备,进一步提高水质,降低消耗。1997年二水厂扩建工程沉淀设备采用侧向流大间距斜板沉淀池,斜板间距为80mm,清水区上升流速为1.81mm/s,沉淀池去浊率为84%;而2006年三水厂扩建工程沉淀采用上向流小间距斜板沉淀池,斜板间距为25mm,清水区上升流速为1.43mm/s,而沉淀池去浊率达到98%,比二水厂提高16.7%,2011年一水厂沉淀池中均安装了中小间距斜板,出厂水质全面达标,产能每日增加2.5万吨。

3.4、二、三水厂混凝剂投加采用数字模拟自动投药系统。即采用隔膜计量泵投加药剂,以原水流量、水质浊度为前馈信号,比例调节投药量,由沉淀池出水浊度为后馈信号,对投药量进行微调,由PLC控制变频器,改变计量泵转数,进而控制调节投药量,构成原水浊度与沉淀池出水浊度组成的前馈后馈闭环控制。实践证明此法科学、准确,效果较佳。

3.5、三水厂在网格絮凝池末端安装了水下摄像头。可以在中控室随时观察投药后絮体的生成情况,以便更好地控制混凝效果。

综上所述,吉林市水务集团在水质净化工作中,坚信改革开放总设计师邓小平:“科学技术就是生产力”的这一名言,坚持科学发展观,将高效混凝剂与精良混凝沉淀设备相匹配,使沉淀池去浊率高达98%,混凝剂投加费用降低了52%,减轻了滤池的工作负荷,延长了滤池的工作周期,水厂自用水量降低34%,自用电量降低41%,每年节能降耗费用900多万元,出厂水质全面达标,取得了较好的社会经济效益,为高效安全和谐供水做出了一定的贡献。

作者简介:

侯智园:吉林市水务集团有限公司工程管理部副部长,工程师,1994年毕业于长春工程学院环境工程系,实践经验丰富,业务纯熟。

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