水库水处理效果分析

严梦姣, 孙志民, 柴薪, 张一帆，张靖怡，郭英楠

水库水处理效果分析

严梦姣1, 孙志民2, 柴薪1, 张一帆1，张靖怡1，郭英楠1

（1. 沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168； 2. 广州市市政工程设计研究院，广东 广州 510060）

研究了XX市某水厂新型气浮-沉淀工艺对水库水处理效果。通过改变PAC投加量和进水量负荷来确定各个影响因素的最优值，考察工艺运行效果。运行气浮工艺时，最适PAC投加量及进水量范围分别为1.5 mg/L、和210~270 m3/h。运行沉淀工艺时，最适PAC投加量和进水量范围分别为5.0 ~5.4 mg/L和180 ~270 m3/h。新型气浮-沉淀工艺可提高不同季节水库水出水效果。

新型气浮-沉淀工艺；水库水；浊度

近年来，我国研究人员不断对浮沉池工艺进行改进，发现气浮与沉淀联用工艺可以达到对地表水理想的去除效果，但由于占地面积、建设成本等因素限制，此技术在给水处理工艺中难以实现及推广。新型气浮-沉淀工艺具有在一个构筑物内根据原水水质切换运行气浮工艺和沉淀工艺的功能，当原水浊度较低或藻类含量较高时，运行气浮工艺；当原水浊度较高时，运行侧向流斜板沉淀工艺。本试验主要针对对新型气浮-沉淀工艺处理水库水的生产性试验研究，通过调整新型气浮-沉淀构筑物运行参数，找出气浮单元和沉淀单元各自最佳的运行条件，达到为该工艺以后的推广运行提供成熟的技术支撑与示范的目的。

1 实验部分

1.1 试验方法

本试验主要考察新型气浮-沉淀工艺对XX市某水厂水库水处理效果的影响，通过改变PAC投加量（0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7和1.9 mg/L）和进水量负荷（150、180、210、240和270 m3/h）等来确定各个影响因素的最优值，考察工艺运行效果。

1.2 检测项目及分析方法

测量CODMn采用酸性高锰酸钾法。浊度测量采用2100P便携式浊度仪(Hach Co.,USA)。总铁测量采用二氮杂菲分光光度法。锰测量采用过硫酸铵分光光度法。温度、pH值的测量分别采用温度计、pH计。测量藻类采用计数框计数法。

1.3 工艺流程

XX市某水库净水厂净水规模为6 300 m3/d，试验采用的处理工艺为混合絮凝—新型气浮-沉淀—过滤—消毒组合工艺，目前仅为生产调试阶段。

2 结果与分析

2.1 气浮单元影响因素试验研究

2.1.1 混凝剂投加量

由于混凝剂投加量不足或过多都会导致混凝效果不佳，从而影响气浮出水水质。试验调节进水量为270 m3/h时，PAC的投加量不同对气浮单元浊度、CODMn、总铁及锰的去除效果，寻找最优PAC的投加量。新型气浮-沉淀工艺气浮单元处理水量为270 m3/h，pH值为7.0左右。由图1可看出，当PAC投加量为1.5 mg/L时，浊度和CODMn的去除率达到最大值，分别为95.2%和56.8%。铁的平均去除率在1.1~1.5 mg/L时达到87.5%。锰的平均去除率在1.1 ~1.7 mg/L时为81%。

当絮凝颗粒粒径<100 µm时，与微气泡粘附能产生较好的去除效果，且絮凝颗粒粒径的最佳范围为10~30 µm[1]。随着PAC投加量增多，絮凝颗粒尺寸逐渐增大，当超过最佳颗粒尺寸（>100 µm）时，溶气系统释放的气体不能提供足够的上浮力，导致气浮效果降低。综上所述，当原水浊度在4.0~7.8 NTU范围内，对应的混凝剂最佳投加量为1.5 mg/L。

2.1.2 进水量负荷

由于进水量会对设备造成一定的水力冲击影响，故试验设置当混凝剂PAC投加量为1.5 mg/L时，不同进水量负荷对新型气浮-沉淀工艺气浮单元的影响。气浮反应时，CODMn、锰离子和总铁的去除率在进水量为180 ~270 m3/h之间波动不大，平均去除率分别为52.1%、83.6%和86.68%。当进水量为210 m3/h时，浊度去除率达到最高值93.9%，随后无明显变化。

分析原因，当絮凝时间过长会导致生成的絮体粒径较大，从而不利于气浮作用。综上所述，当处理气浮单元进水量范围为210 ~270 m3/h时，处理效果最优。

2.2 沉淀单元影响因素试验研究

2.2.1 混凝剂投加量

沉淀反应时，浊度和总铁的去除率变化不大，平均去除率分别为90.1%和85.83%。当PAC投加量为3.8~5.4 mg/L时，CODMn去除率较高，平均值为55.8%。当PAC投加量为3.0 mg/L时，锰去除率达到最大值88.3%；当PAC投加量为3.8~5.8 mg/L时，锰去平均值为78.9%。

分析原因，当过度增加投药量时，形成的絮凝体可能会出现复稳现象，导致絮凝效果下降，浊度上升。综上所述，新型气浮-沉淀工艺运行沉淀单元时，PAC最佳投加量范围确定为5.0~5.4 mg/L。

2.2.2 混凝剂投加量

试验调节设置pH为7.0左右，PAC投加量为5.0 mg/L时，不同进水量负荷对沉淀单元浊度、CODMn、总铁及锰的去除效果。

由图1可以看出在沉淀单元中浊度、CODMn、总铁和锰的去除率随着进水量的增加波动不大，平均去除率分别为94.85%、49.6%、97.97%和76.46%。

分析原因，由于设备设计流量接近270 m3/h（水厂净水规模为6 300 m3/d），当实际流量低于设计流量时，斜板沉淀单元能充分发挥对絮凝体及大颗粒杂质的拦截作用，使处理效果保持相对稳定状态。综上所述，新型气浮-沉淀工艺运行沉淀单元时，进水量最佳范围为180 ~270 m3/h。

图1 不同进水量下各指标去除效果

3 结 论

（1）PAC投加量和进水量负荷对气浮-沉淀工艺水库水出水效果有明显影响。当运行气浮单元时，PAC的最佳投加量为1.5 mg/L，最佳处理水量为210~270 m3/h。当运行沉淀单元时，PAC最佳投加量为5.0~5.4 mg/L，最佳进水量为210~270 m3/h。

（2）当进水量为270 m3/h，PAC投加量为1.5 mg/L，pH值为7.0时，气浮工艺对浊度、CODMn、铁和锰的去除率分别为93.1%、52.6%、95.1%和92.6%；当进水量为270 m3/h，PAC投加量为5.0 mg/L，pH值为7.0时，沉淀工艺对浊度、CODMn、铁和锰的去除率分别为88.1%、49.1%、94.2%和80.3%。

［1］Edzwald J K. Flocculation and air requirement for dissolved air flotation[J]. JAWWA, 1992, 84 (3): 92-101.

［2］曹百川. 铁系混凝剂处理引黄水库水的混凝效果和絮体特性的研究[D]. 山东大学, 2012.

Analysis on Treatment Effect of Reservoir Water by Integrated Flotation and Sedimentation Unit

1,2,1,1,1,1

（1. Shenyang Jianzhu University, Liaoning Shenyang 110168, China；2. Guangzhou Municipal Engineering Design and Research Institute, Guangdong Guangzhou 510060, China）

The treatment effect of reservoir water by integrated flotation and sedimentation unit (IFSU) was studied. Through changing the PAC dosage and the inflow load, the optimal values of every influence factors were determined. The results showed that, when running DAF, optimum PAC dosage and inflow load were 1.5 mg/L and 210~270 m3/h,respectively; When running sedimentation process, optimum PAC dosage and inflow load were 5.0~5.4 mg/L and 180 ~270 m3/h,respectively. The test result proved that SFIPS can be used to treat reservoir water in different seasons.

integrated flotation and sedimentation unit (IFSU); reservoir water; turbidity

R 123.7

A

1004-0935（2017）10-0954-02

2017-08-30

严梦姣（1993-），女，贵州省贵阳市人，硕士。

孙志民（1959-），男，吉林省长春市人，研究员，主要从事给水排水设计与科研工作。