溶氣(qi)氣(qi)浮法(fa)和沉淀法(fa)的比較
1 試(shi)驗流程(cheng)與設備 試(shi)驗原水為松花(hua)江水。
快速混合池尺寸為200mm×200mm×200mm，反應池尺寸為300mm×300mm×800mm，沉淀 工藝的沉淀池尺寸為450mm×1200 mm×800mm，氣浮池的尺寸為450mm×200mm×800mm，均用有機玻璃材質加工制成。試驗采用的空壓機為Z-0.29/7型，溶氣罐為200×1500mm的鋼制罐體，內裝高度為800mm的階梯環填料。
濁度(du)檢測(ce)采(cai)用(yong)2100A型(xing)濁度(du)儀(yi)。UV254和TOC檢測(ce)分(fen)別采(cai)用(yong)752紫外光柵分(fen)光光度(du)計(ji)和TOC測(ce)定儀(yi)。
2 結果及討論
2.1 水溫對除濁效果的影響
每年的(de)(de)(de)(de)(de)11月中(zhong)(zhong)(zhong)旬至第二年的(de)(de)(de)(de)(de)4月中(zhong)(zhong)(zhong)旬間(jian)(jian)松花江水質具有低溫(wen)、低濁的(de)(de)(de)(de)(de)特點(水溫(wen)為(wei)0℃、濁度(du)為(wei)10NTU左(zuo)(zuo)右、pH值(zhi)在(zai)(zai)6.8左(zuo)(zuo)右)，在(zai)(zai)6、7月間(jian)(jian)水溫(wen)在(zai)(zai)20℃左(zuo)(zuo)右，濁度(du)為(wei)70NTU左(zuo)(zuo)右。試驗期間(jian)(jian)投(tou)加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)凝劑為(wei)硫酸鋁，低溫(wen)期投(tou)加(jia)量(liang)(liang)(liang)經小試確(que)定為(wei)40mg/L，采(cai)用活(huo)化硅(gui)酸作為(wei)助凝劑，投(tou)量(liang)(liang)(liang)為(wei)5mg/L。在(zai)(zai)較高溫(wen)度(du)和濁度(du)下的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)凝劑投(tou)量(liang)(liang)(liang)為(wei)25mg/L。為(wei)了(le)對(dui)比(bi)氣浮與沉淀工(gong)藝(yi)(yi)對(dui)固液(ye)分離(li)的(de)(de)(de)(de)(de)效果，兩(liang)套工(gong)藝(yi)(yi)流程中(zhong)(zhong)(zhong)對(dui)混(hun)(hun)合池(chi)(chi)、反應池(chi)(chi)、投(tou)藥量(liang)(liang)(liang)及混(hun)(hun)合強度(du)等前續工(gong)藝(yi)(yi)采(cai)用了(le)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)參數。混(hun)(hun)合池(chi)(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)快速混(hun)(hun)合時間(jian)(jian)為(wei)2min，G值(zhi)為(wei)420s-1,反應池(chi)(chi)反應時間(jian)(jian)為(wei)20min，G值(zhi)為(wei)10s-1,氣浮池(chi)(chi)水力(li)停留(liu)時間(jian)(jian)為(wei)10min，回(hui)流比(bi)采(cai)用8% ，沉淀池(chi)(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)水力(li)停留(liu)時間(jian)(jian)為(wei)1h，表面負荷率為(wei)氣浮池(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)1/6。
在低溫、低濁期間沉淀池對濁度的去除率不高，平均在50%左右，出水濁度維持在5NTU左右；而氣浮池對濁度的去除率則高達90%左右，出水濁度可降至1NTU左右。 當水溫為20℃、進水濁度在60～80NTU時，沉淀工藝的出水濁度在4NTU左右，平均去除率為95%；DAF的出水濁度在2NTU左右，平均去除率為97%，效果優于沉淀工藝。
對兩種工藝的處理效果差異分析如下：
根據斯托克斯公式[2]，假定一個絮凝顆粒的直徑為50μm，密度為1.01g/mL，則在20℃時此顆粒的沉降速度為0.05m/h，沉淀池的表面負荷率一般在0.75～1.6m3/(m2·h)，所以該顆粒不會被沉淀去除。如果顆粒要得到0.75m/h的沉速，則顆粒需要成長到178μm的直徑才能被去除。在0℃時水的動力粘度系數為20℃時的1.8倍，對于同樣狀況的絮凝顆粒，0℃時在沉淀池中的沉速為0.03m/h。要使顆粒得到0.75m/h的沉降速度，則該顆粒需長到245μm的直徑。
在考察水溫對處理效果的影響時，必須考慮溫度對絮凝顆粒的穩定性、顆粒與顆粒以及顆粒與氣泡之間結合性能的影響。在低溫時由于水的粘度較大，顆粒周圍的水化膜較厚，顆粒的親水性加強，從而使得顆粒能夠在水中穩定地存在。尤其在低濁度時，由于水中膠體顆粒物數量較少，因而與混凝劑有效碰撞脫穩的機會也少，在實際生產中往往不得不采用加大投藥量的方法來提高處理效果。采用DAF工藝時，由于通入空氣，氣泡和顆粒相互碰撞粘附幾率增大，使顆粒的密度變小而更容易浮至水面被去除。
2.2 反應時間對除濁效果的影響
無論在低溫或高溫，對于沉淀工藝而言，要想獲得較高的濁度去除率，反應池中的反應時間應不少于20min。而對于氣浮工藝而言，只需要5min的反應時間就能獲得很高的去除率，這是因為沉淀法是依靠絮凝顆粒不斷長大而下沉，在低濁度時顆粒有效碰撞幾 率降低因而使得顆粒成長的時間較為緩慢，據有關資料介紹為20～30min。氣浮法則借助于微氣泡的粘附作用，從而使得反應時間比沉淀法短。
2.3 對有機物的去除效果
原(yuan)水水質見表1。
試驗結果見表2。
從表2可(ke)見(jian)，在0℃和20℃時，兩種(zhong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)對有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)去除(chu)率均較(jiao)低，對TOC和CODMn的(de)(de)處理效果相差無(wu)幾，而(er)對UV254的(de)(de)去除(chu)率在0℃時則相差了(le)4.55%，這(zhe)是(shi)(shi)由(you)(you)于(yu)(yu)兩種(zhong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)出(chu)水(shui)濁(zhuo)(zhuo)度(du)不(bu)同(tong)所引起的(de)(de)，DAF出(chu)水(shui)濁(zhuo)(zhuo)度(du)平均為5NTU,而(er)沉淀(dian)池的(de)(de)出(chu)水(shui)濁(zhuo)(zhuo)度(du)在1NTU左(zuo)右。在20℃時，對UV254處理效率的(de)(de)差異降(jiang)至1.35%，這(zhe)也是(shi)(shi)由(you)(you)于(yu)(yu)二者出(chu)水(shui)濁(zhuo)(zhuo)度(du)的(de)(de)差異變小所造成(cheng)的(de)(de)。兩種(zhong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)在0℃時對水(shui)中(zhong)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)去除(chu)率高于(yu)(yu)20℃時，這(zhe)是(shi)(shi)由(you)(you)于(yu)(yu)前續的(de)(de)混凝(ning)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)采用了(le)不(bu)同(tong)的(de)(de)投藥量所造成(cheng)的(de)(de)。可(ke)見(jian)對有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)去除(chu)效果取決(jue)于(yu)(yu)混凝(ning)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)，而(er)與(yu)DAF或沉淀(dian)等固液分離(li)步驟關系不(bu)大，這(zhe)與(yu)O‘Melia等的(de)(de)研究(jiu)結果相符(fu)[3]。因此要(yao)想提高對水(shui)中(zhong)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)質的(de)(de)去除(chu)效果，重點應對混凝(ning)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)進行探討。
3 結論
① 對于濁度＜100NTU的原水，DAF工藝要優于常規的沉淀工藝，特別是對低溫、低濁水，其優勢更為明顯。
② DAF工藝的反應時間只需要5min就能獲得較高的處理效率，而對常規的沉淀工藝而言，至少需要20min的反應時間才能較為充分地發揮沉淀工藝的沉淀能力。
③ 水中有機物質的去除效果取決于混凝工藝，而與DAF或沉淀等固液分離步驟無關。
④ 在我國北方城市新建低溫、低濁(zhuo)水質的(de)處(chu)理(li)廠(chang)或(huo)對已(yi)有水廠(chang)進行改(gai)造(zao)時，可(ke)優先考慮采用氣(qi)浮工藝(yi)。
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