气浮法用于水厂改造及工程实例介绍.docx

气浮法用于水厂改造及工程实例介绍　　摘要　　本文以两个工程实例，具体地介绍了用气浮工艺改造采用混凝-沉淀-过滤工艺水厂的技术方法及效果工程实践表明，气浮工艺用于水厂改造，具有实用性强，应用面广、投资少、见效快等特点，可作为处理微污染江河饮用水的一种备选方法对于缓解由于水源污染而造成的处理难度，改善供水水质，降低制水成本，具有普遍的意义和较高的应用价值关键词气浮法 水厂改造 工程实例　1 前言　　众所周知，气浮法由于分离效率高，并兼有向水中充氧曝气的作用，所以特别适用于处理低温、低浊、高藻、高色和受有机物污染的原水工程应用及研究均表明，除分离无机及有机悬浮物外，气浮法对于水中溶解性有机物也有一定的去除效果　　实际上，即使是在含沙量较大的江河水或混凝良好的水中，也还存同样适于为气浮法所去除的小沉速颗粒更何况随着国内水环境受到日益严重的污染，许多河水兼有了江河水与湖、塘、水库水的水质特征，如含藻量增多、色臭味加重、并呈现季节性变化，增加了混凝-沉淀-过滤工艺的处理难度因此，将气浮工艺引入传统水处理流程中，可充分发挥气浮法与沉淀法各自的特点，以期获得较好的处理效果　　气浮法用于水厂的改造，主要有三种形式　　1. 简单地将沉淀池改为气浮池；　　2. 将沉淀池改为可切换交替运行的沉浮池；　　3. 将滤池改为气浮滤池。

　　第一种方式虽可有效改善低温、低浊、高藻、高色和受有机物污染原水的处理效果，但不适应高浊期水质；第二种方式可根据原水水质，随时将沉浮池切换为沉淀池或气浮池使用，对原水水质有较强的适应性；第三种方式通过将滤池改造为气浮滤池，形成混凝-沉淀-气浮-过滤处理流程，进一步增强了对水质变化的适应性，可有效地改善处理效果　　本文主要以笔者完成的两项工程实例，介绍后两种改造方式　　2 实例一：气浮滤池　　河南省某水厂建于1990年，取沙河水(属淮河流域)，处理流程为　　原水–穿孔旋流絮凝池–斜管沉淀池–虹吸滤池–液氯消毒–管网　　原设计流量２万吨／日，改造时实际平均日供水量为２.５万吨，高峰期超过３万吨，已处于超负荷运行状态由于沙河上游工业废水排放增多，水源污染状况日趋严重，极大地干扰了水厂的正常运行主要表现在　　①枯水期沙河水中污水(由上游排放)所占比例偏大，水质(有机)污染严重，历时较长，加之此时原水水质多处于低温低浊期，原有水处理工艺对此很不适应　　近期统计资料表明，低温低浊期一般在１－３月，原水浊度9-17 度，色度为20－30度，出水分别为3-7NTU和20－25度，采用人工加泥的方法后，分别为1-4度和8-13度；污染(同时也是枯水)期一般在3，4，5，11，12月，原水浊度约20度，色度40－50，臭和味高达5级，处理后分别为5-8度、25－35度和4级，人工加泥后水质有所提高。

原水年平均浊度约25－100度，出厂水一般大于5NTU　　②在７、８月高浊期，水中泥沙含量大，浊度最高达30000度，沉淀池浊度负荷过高，大量絮凝体溢流入滤池，堵塞滤料，此时出水水质虽有保证，但过滤周期缩短，处理系统整体性能难以正常发挥；　　③由于水中存在大量的营养物质，春、夏季节水中藻类和其他浮游生物增多，腥味极重镜检表明，藻类以丝藻、硅藻、绿藻和蓝藻(主要是鞘丝藻和鱼腥藻)居多同时，水生物还在滤料表面繁殖，使过滤周期大为缩短，滤池冲洗频繁，难以洗净而不良的冲洗又降低了滤池的过滤能力，形成恶性循环，使制水成本增加　　1995年初，在小试的基础上，通过将原虹吸滤池的６个滤格均改造为气浮式虹吸滤池，实现了混凝沉淀－气浮过滤的新工艺，流程　　因为采用的是分流式压力溶气气浮系统，所以未增加滤池的水量负荷，亦即无论气浮单元投入运行与否，滤速均未改变，同时，也无须增设新的处理构筑物　　气浮单元的运行方式非常灵活，可通过将气浮单元投入或撤出水处理系统，或调节溶气水回流比的大小等方法，控制滤前水质，以适应原水水质的变化，降低制水成本因此，非常适用于季节性多变的水源水质，增强系统整体抗冲击负荷的能力。

　　改造完成后，在不同的溶气水回流比、投矾量及原水水质条件下，共进行了７个过滤周期的测试，表中所列为各周期平均水质、运行操作指标、以及采用气浮滤池后制水成本降低值其中，滤池周期以滤后水浊度超过3度为限，溶气水压力控制在表中，沉淀水、过滤水和气滤水分别表示沉淀池、滤池和气浮滤池出水试验期间，从第４个周期(４号样)起，天气转晴，气温升高，同时，上游工业废水排放量增大，致使原水水质变坏，有机物污染程度及藻类总数显着增加　　由表１可见，各样本气滤后水水质指标均明显优于过滤水，同时制水成本也大为下降分析试验所测结果，影响出水水质及水处理系统整体性能的因素主要有　　①悬浮物尺度：与常规气浮系统不同，本试验气浮单元进水不是平缓地由反应池引入，而是经管渠系统而来，其中的悬浮物是破碎细小的矾花所以，气滤池表面大量浮渣的形成，说明水中悬浮颗粒的大小不是影响气浮效果的主要因素；　　②回流比：因为溶气水取自沉淀水，所以确切地说，溶气水与处理水量之比应称为“分流比”，但为便于理解，在此还是按习惯称其为回流比　　回流比在很大程度上控制着气滤水的水质５，６，７样本中均含回流比相异的两组气浮过滤水测试结果比较各对照组可见，回流比增加后，过滤周期延长很多。

如与５号样，回流比由７％增至１０％后，过滤周期由２小时延至 小时　　增加回流比还可降低投矾量如２号样与３号样的原水水质差别不大，当回流比由％增到12％，对应投矾量由/l降至/l后，气滤池周期仅缩短18％，而滤池则缩短39％表1 气浮过滤试验综合测试表 序号测试指标浊度 (度)色度 (度)臭味 (级)CODCr (mg/L)氨氮 (mg/L)藻数，去除率 (万个/L，%)滤速 (m/h)周期 (h)冲洗水比耗 (m3/万m3)操作条件气浮电耗 (度/万m3)成本降低 (万元/万m3)1原水沉淀水, 矾/L过滤水, 气滤水, 回流比 %2原水矾 /L 回流比 % 沉淀水,过滤水,气滤水,原水矾/L 回流比% 沉淀水, 过滤水, 气滤水,　4 原水矾/L 回流比% 沉淀水,过滤水,气滤水,原水沉淀水,矾 /L过滤水,气滤水,回流比%气滤水,%原水沉淀水,矾/L过滤水,气滤水, 回流比%气滤水, %原水沉淀水,矾/L过滤水,气滤水,回流比%气滤水,%　　除沉淀水水质外，影响回流比的主要因素是滤速对比现行《室外给水设计规范》(BGJ13-86)规定，气浮池向下流速一般采用－ m/h，回流比为5-10％，溶气压力为。

而本试验中，一般在回流比大于10％的条件下，才能保证气滤水水质以及足够长的过滤周期其原因除正处于高污染、高藻期外，滤速(等于气浮池向下流速)过大(11-12 m/h)是一个主要原因过大的滤速一方面减少了气泡释放与浮升的时间，同时会在滤料层中产生气阻现象另一方面浮渣层由于缺乏足够多的气泡顶托，也不易稳定再由于气滤池改建施工上的原因，难以保证待滤水与溶气水的均匀分布与有效接触，也使回流比增加　　因为试验期间正处于用城市供水紧张期，水厂清水池的水位总是处于低线，所以不宜减产进行试验，以求得较低滤速条件下的最优回流比但从几次单池短时降流的实际观测所见，在同样的回流比条件下，浮渣层的厚度、密度及稳定性明显增加　　实际上，对回流比的大小应作全面衡量从实效上看，降低回流比的目的无非是希望节省气浮系统动力费用，降低制水成本由表２可见，尽管高的回流比增加了气浮动力费，但却大大延长了滤池的过滤周期，节约了大量的冲洗水况且12％与 7％回流比间的的电费差额很小(29元／万吨)，相比之下，在水质提高的同时，总成本也降低了很多　　因此，应根据实际情况与要求的不同，合理选择或确定回流比，不宜一概而论如英国推荐的回流比就高达10－25％。

本研究建议在原水受有机物污染，或滤速大于9m/h的情况下，采用大的回流比(大于10％－12％)，在经济上与技术上都是有利的当原水水质一般时，回流比则以小于10％为宜根据这一原则，并考虑到离心泵Ｑ－Ｎ曲线较为平缓的特点(水泵轴功率随流量减少的降差很小)，选泵时宜选用两大一小三台泵，单泵工作，其中一台大泵为备用泵，以适应不同水质及回流比要求；　　③对有机物及藻类的去除：对比各样本，气滤池对有机物的去除明显高于滤池，尤其是对藻类的去除在多数样本中，滤池对藻的去除很少，尤其是样本５(６)，过滤水藻含量甚至高于沉淀水，这可能是由于滤层已为藻所饱和而致；　　④过滤周期：过滤周期的长短直接反映了滤前水处理效果的好坏，特别是水中有机物对滤料絮凝吸附能力的干扰很大，往往造成浊度提前穿透新工艺与原有工艺的最大区别正在于待滤水的水质更好　　由表１可见，一般情况下(样本１－３)气浮滤池过滤周期较滤池延长约14小时，而在水源污染期(样本４－７)，滤池周期极短，但当采用较高回流比时，气滤池周期可延长５－１１小时　　对水厂而言，在改善出厂水质的同时能增加过滤周期，就意味着生产成本的下降，尤其是在原周期较短的情况下，效益更加突出；　　⑤经济分析：表１中制水成本下降为根据各周期实测电耗值，按周口市工业电价(Ｃ电＝元／度电)和二水厂实际制水成本(Ｃ水＝元／吨水，其中已扣除二泵房输配水成本)折算而得。

　　折算结果表明，一般情况下制水成本可降低160－350元／万吨，原水污染时，降幅更多按日产水量３万吨、成本降低 225元／万吨计，每年可节省成本近30万元，若计入减少的矾耗，经济效益将更为显着　　⑥操作水平：考虑到研究成果的实用性与可重复性，本次试验完全是在水厂实际的操作水平、运行条件及运行状态下进行的，对实际存在的很多的不利因素未加以排除，同时，试验期间正处于源水水质污染的不利条件下，因此所得研究成果真实地反映了混凝沉淀－气浮过滤新工艺的实际应用效果，具有较大的参考价值　　试验结果表明:　　①合理分配水处理系统中各单元悬浮物负荷，改善待滤水水质是保证滤池正常功能和滤后水质的关键；　　②在传统的混凝沉淀－过滤工艺中，增加气浮工序后可形成的一种高效、低耗、实用的饮用水处理新工艺，其经济技术指标明显优于传统的沉淀－过滤工艺通过处理单元的优化组合，使悬浮物负荷分配更趋合理，提高了水处理系统抗冲击负荷的能力与运行操作的灵活性，强化了整体性能；　　③由于新工艺放宽了对沉淀水水质的要求，因此，可以增加已有沉淀池的处理流量或提高新建沉淀池的设计负荷这样，新工艺除可节省运行费用外，还可降低改、扩建或新建工程投资；　　④在周口二水厂的试验条件下，气浮滤池制水成本一般可降低－分／吨，污染期超过7分／吨，经济效益十分明显。

　　⑤延长过滤周期，改善出水水质，收到了良好的经济效益与社会效益；　　⑥气浮式虹吸滤池与气浮式双阀滤池工艺简单，易于实现，不需增设构筑物与刮渣机，投资省、见效快，尤其适合现有滤池的改造，还可作为其他类型滤池改造时的参考；　　⑦溶气水回流比的大小，对气浮处理效果起着十分重要的控制作用可以通过调节回流比的大小，适应不同的水质因此，回流比的范围以7-12％为宜，最好选用二大一小三台泵，以单泵方式工作，其中一台为备用泵，以适应不同水质及回流比要求；　　⑧气浮滤池滤速以小于9m/h为宜，否则应采用大的回流比　　3 实例二：沉浮池　　湖北某乡镇水厂以长湖为水源，设计日供水量6千吨，原设计净水流程及构筑物池型为：　　原水–穿孔旋流絮凝池–斜管沉淀池–重力式无阀滤池–液氯消毒–管网　　工程建成后，随着沿湖地区经济的快速发展，大量未经处理的工业及生活污水排入其中，再加上水产养殖业的影响，长湖水质受到严重污染，溶解性有机物含量加，水体呈富营养化，色、嗅、味显着除汛水期外(历时几周)，水中悬浮物以有机颗粒及水微生物(如水藻)为主这类物质比重一般接近于水。