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凈水廠最佳混凝投藥量試驗
簡介: 通過對白鶴嘴水廠工藝構(gòu)造和運行工藝參數(shù)的分析,合理選擇攪拌試驗條件,提高攪拌試驗和實際混凝過程的相似性,達到指導(dǎo)生產(chǎn)的目地。結(jié)果表明,在進水濁度為34.2~47.9NTU,水溫在0~15℃的條件下,最佳理論聚合鋁投加量為14mg/L,此時沉淀池出水濁度可控制在3NTU左右,濾池出水可達1NTU以下。
關(guān)鍵字:混凝試驗 聚合鋁 投藥量
1. 概述
2001年武漢市自來水公司擬定了“十五”水質(zhì)規(guī)劃,要求在短期內(nèi),提高水廠出廠水水質(zhì),將濁度控制在1NTU以下。為了提高水廠出廠水水質(zhì),同時控制混凝劑的投加量,達到優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的目的,故采用混凝攪拌試驗確定最佳混凝劑投加量,以指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。但由于試驗設(shè)備和實際構(gòu)筑物的水力條件相差很大,工作原理存在著較大的差異,所以選擇最佳的攪拌試驗條件是試驗指導(dǎo)生產(chǎn)的重要前提。白鶴嘴水廠化驗室在近大半年的攪拌試驗工作中,較系統(tǒng)地對生產(chǎn)工藝進行了分析,提高了攪拌試驗?zāi)M生產(chǎn)實際的準確性,取得了較滿意的效果。
白鶴嘴水廠于1992年投產(chǎn),設(shè)計能力25萬立方米/日,實際供水15萬立方米/日,水源取自漢江。其源水經(jīng)提升后,聚合鋁混凝劑由管道投加到反應(yīng)池;單口池長20米, 設(shè)計反應(yīng)時間25分鐘,源水經(jīng)反應(yīng)池后到平流沉淀池,單口平流池長97米,寬17米,高4米,沉淀時間為2小時,單口產(chǎn)水量6.1萬立方米/日。由于白鶴嘴水廠源水取自漢江底層,含沙量較大,沉淀池積沙較嚴重,而且實際生產(chǎn)能力沒有達到設(shè)計能力,所以在實際操作中攪拌試驗的工藝參數(shù)的選取要切合生產(chǎn)實際來進行。
2. 試驗方法和材料
試驗設(shè)備采用六桿攪拌機,混凝聚合鋁混凝劑,源水取自水廠一泵房。源水水質(zhì)和混凝劑配比如表1所示。
表1 試驗原水水質(zhì)和混凝劑配比
源水濁度(NTU)34.2~47.9AI2O3含量(%)9.0源水總堿度(mg/l)142鹽基度含量(%)89.6源水溫度(oC)0~15礬液配制濃度(%)1.0源水pH值8.01~8.17稀釋礬液水解時間(min)30根據(jù)水廠實際生產(chǎn)情況,計算試驗各條件參數(shù)如下:
2.1 混合管道的流速
根據(jù)公式:V=Q /T×S,其中:Q=15萬立方米/日,T=24小時,S=2.0平方米(混合管道截面積),計算得混合管道流速V為0.83米/秒。
2.2 混合時間
根據(jù)公式:S=H/V,其中:H=18米(混合管長度),S=22秒,計算得混凝劑在管道中混合時間為22秒。
2.3 絮凝時間
用硝酸銀滴定法,實測得絮凝時間為22分鐘。
2.4 確定G值
白鶴嘴水廠采用池折板反應(yīng)池,根據(jù)不同的水力條件分為a、b、 c、d四段,其折板和隔板的寬度比為0.8。在進水量不變的情況下,可以得出a、b、c、d每一段的寬度與流速成反比,流速與時間成正比,從而根據(jù)平均速度梯度G可以推出a、b、c、d每一段的G值。
根據(jù)公式: G= ,
其中:γ—水的容重,為9.81×103(N/m3 ),
μ—水的運動粘度,為1.005×10-3(Pa·S),
T—絮凝時間
h—總水頭損失(0.22m)
求得平均速度梯度G為40S-1。
設(shè)a、b、c、d四段中b段G值為平均速度梯度,忽略排泥、積沙等因素的影響,結(jié)合工藝以及設(shè)計原理,確定攪拌試驗反應(yīng)部分四段的G值如表2所示:
表2 試驗G值的確定
A段B段C段D段G62.94024.817.6V (轉(zhuǎn)/分)1401007054T (S)180270360480
2.5 確定試驗方法
根據(jù)計算所得G值以及各段工藝實際停留時間,確定混凝攪拌試驗流程,如表3所示。
表3 試驗參數(shù)
階段混合混合(投藥)反應(yīng) 1反應(yīng) 2反應(yīng) 3反應(yīng) 4沉淀轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)20020014010070540時間(min)0.30.334.56810攪拌GT值249644160134302225929567364310
3. 試驗結(jié)果
試驗選取了6個投藥量水平分別在0℃和15℃兩個溫度水平進行了試驗,結(jié)果如圖1所示。由圖1可見,上清液濁度隨著混凝劑投加量增大而下降,一般來說,廠沉淀池出水濁度保持在3NTU以下即可保證濾池出水濁度在1NTU以下,故選取上清液濁度為3NTU時的混凝劑投加量為最佳投藥量,即14mg/L作為理論最佳投藥量,根據(jù)水廠所用生產(chǎn)型混凝劑質(zhì)量,換算成國家標準礬耗為16.8kg/kT。另外由圖可見,溫度對混凝效果稍有影響,但影響不大。
在試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,確定了實際生產(chǎn)中所需礬耗并進行了生產(chǎn)性試驗,結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明,混凝攪拌試驗所得結(jié)果可以在生產(chǎn)性試驗中得到很好的證明,在礬耗為16.6 kg/kT左右時,可以保證水廠沉淀池出水濁度在3~3.5NTU左右,相應(yīng)濾池出水可以控制在1NTU以下。
4. 結(jié)論
通過對實際生產(chǎn)流程中各段工藝參數(shù)的詳細檢測,確定了混凝攪拌試驗的試驗參數(shù)并進行了小試試驗,所得結(jié)果在生產(chǎn)性試驗中得到很好驗證。結(jié)果表明,在進水濁度為34.2~47.9NTU,水溫在0~15℃的條件下,最佳理論聚合鋁投加量為14mg/L,水廠生產(chǎn)型混凝劑標準礬耗為16.8kg/kT,此時沉淀池出水濁度可控制在3NTU左右,濾池出水可達1NTU以下。
圖1 混凝劑投加量及溫度對上清液濁度的影響
圖2 生產(chǎn)性試驗結(jié)果
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