王遠(yuǎn)德

（甘肅省民航建設(shè)監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

1 概述

榆鋼公司給水廠水源為未經(jīng)處理的黃河水（蘭州段）。針對(duì)黃河水夏、秋兩季泥沙含量大、濁度高、水環(huán)境污染較嚴(yán)重及冬季低溫低濁、高黏滯性等特點(diǎn)，由甘肅金橋水處理技術(shù)承包有限公司工程總承包承建。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

給水廠處理工藝的核心技術(shù)是采用了4座500m3/h新型澄清池。為了掌握新型澄清池工作原理和操作技術(shù)要領(lǐng)，邀請(qǐng)給水廠工程總承包單位共同對(duì)新型澄清池處理高濁度黃河水進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)工作歷時(shí)576h，取得各類數(shù)據(jù)1527個(gè)。

2 新型澄清池處理高濁度黃河水的技術(shù)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)主要目的

（1）分析進(jìn)水泥沙含量與濁度之間的關(guān)系。

（2）分析新型澄清池去除濁度的效率。

（3）分析藥劑投加量與進(jìn)水含泥沙量的關(guān)系。

2.2 檢測(cè)方法

1）檢測(cè)項(xiàng)目。進(jìn)水流量和出水流量，進(jìn)水濁度與出水濁度，投加藥劑量，進(jìn)水泥沙含量，排泥水量及排泥濃度，排泥次數(shù)和排泥時(shí)間。

2）檢測(cè)方法與標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)試驗(yàn)按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》第四版（增補(bǔ)版）的規(guī)定，每天24h根據(jù)情況取樣、檢測(cè)[1]。

3 新型澄清池工作原理

高濁度黃河水水處理新技術(shù)、新工藝——新型澄清池。新型澄清池由混合反應(yīng)區(qū)、旋流沉淀區(qū)、澄清區(qū)、泥斗（濃縮區(qū)）、導(dǎo)流區(qū)和懸浮泥渣區(qū)構(gòu)成。新型澄清池工作原理淺析如下：

1）進(jìn)水通過(guò)管道混合器流入新型澄清池，進(jìn)水與聚合氯化鋁混凝劑充分混合后沿著切線方向進(jìn)入澄清池中心筒，通過(guò)混合反應(yīng)區(qū)的混合反應(yīng)及旋流區(qū)的旋流沉淀，形成較大體積的絮凝體；大體積絮凝體在濃縮區(qū)集泥斗沉淀，并經(jīng)重力脫水。

2）水流通過(guò)導(dǎo)水板的引流進(jìn)入懸浮區(qū)，進(jìn)水與混凝劑繼續(xù)接觸混凝。由于導(dǎo)流區(qū)體積較大，水流速度隨之降低，低速穩(wěn)流地進(jìn)入懸浮區(qū)下部。懸浮區(qū)為錐底式構(gòu)造，水流在錐形泥渣間形成旋流；此時(shí)，進(jìn)水與混凝劑的混凝反應(yīng)比較徹底。當(dāng)水流由錐底向上流動(dòng)時(shí)，流速由大變小，不同顆粒的絮凝體因動(dòng)力平衡而懸浮于水中，形成比較好的懸浮泥渣層；同時(shí)由于底部上升速度較大，所以運(yùn)行時(shí)泥渣不容易沉積在底部；特別是當(dāng)原水濁度比較低時(shí)，一些比較重且存在活性的懸浮物還對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾、吸附和網(wǎng)捕，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行第二次澄清。此時(shí)出水濁度可達(dá)20NTU以下。

3）水流流入澄清區(qū)，通過(guò)斜管作用有效地控制了懸浮泥渣層的高度；同時(shí)去除了進(jìn)水中的細(xì)小顆粒雜質(zhì)，進(jìn)一步降低了出水濁度。此時(shí)出水濁度可在10NTU以下[2]。

4）水處理構(gòu)筑物的排泥是高濁度黃河水處理的一大難題，因?yàn)辄S河水所含泥沙顆粒比較細(xì)，沉淀下來(lái)的泥渣容易形成板結(jié)。由于新型澄清池底部為錐體結(jié)構(gòu)，在底部及中部的濃縮區(qū)設(shè)有兩級(jí)重力排泥，不僅排泥暢通，而且省去了刮泥機(jī)械，設(shè)施運(yùn)行安全度高；同時(shí)，增大了混凝室（中心筒）的處理空間。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

1）進(jìn)水泥沙含量與濁度的關(guān)系：黃河水泥沙是粗細(xì)顆粒的組合，且黃河泥沙季節(jié)變化很大，濁度與含泥沙量之間不存在固定的線性關(guān)系。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，即使在相同濁度條件下，其含泥沙量有可能相差很大。經(jīng)測(cè)試，該水廠黃河段水體（主要為紅黃色濁度水）泥沙含量與濁度的關(guān)系為：

式中：X——原水濁度（NTU）

Y——原水含泥沙量（mg/L）

2）新型澄清池去除濁度的效率：新型澄清池去除濁度的效率隨進(jìn)水濁度和藥劑投加量的不同而變化，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，新型澄清池去除濁度的效率見表1。

表1 新型澄清池去除濁度的效率測(cè)試表

3）藥劑投加量與進(jìn)水濁度的關(guān)系。最佳投加藥劑量不但直接關(guān)系到水處理效果的好壞，而且是水處理構(gòu)筑物節(jié)約水處理藥劑的關(guān)鍵，也是考核運(yùn)行成本的主要經(jīng)濟(jì)依據(jù)。通過(guò)對(duì)給水廠運(yùn)行監(jiān)測(cè)，年平均投加藥量（PAC）為 35g/m3。

正常情況下 （黃河水濁度顏色為褐黃色），PAC最佳投加藥劑量見表2。黃河水含泥量越大，泥沙顆粒越細(xì)，所需的藥量越多。黃河水濁度的顏色大體上可分為灰黑色、褐黃色、紅黃色三種。其特點(diǎn)是：灰黑色濁度水懸浮物較多，泥沙顆粒較大，易于處理，投藥量少；褐黃色濁度水顆粒較細(xì)，較難處理；紅黃色濁度水顆粒最細(xì)，基本上為膠體物質(zhì)，最難處理，投藥量也多。經(jīng)試驗(yàn)，在相同濁度時(shí)，紅黃色濁度水投藥量要比最佳投藥量增加20%～30%，而灰黑色濁度水投藥量可適當(dāng)減少。當(dāng)黃河水濁度達(dá)到8000NTU時(shí)，在投加PAC的同時(shí)投加絮凝劑PAM。

表2 藥劑投加量與進(jìn)水濁度的關(guān)系測(cè)試表

4）新型澄清池的產(chǎn)水率。新型澄清池在不同濁度、不同的進(jìn)水流量、不同的加藥量、不同的排泥周期下的產(chǎn)水率不同。一般而言，濁度升高至30000NTU時(shí)，進(jìn)水流量就要適當(dāng)降低，同時(shí)需要加大藥量，并增加排泥次數(shù)，否則，產(chǎn)水率就減少。經(jīng)運(yùn)行測(cè)試，當(dāng)進(jìn)水量為350～480m3/h時(shí)，新型澄清池產(chǎn)水率在82%～99.7%之間變化。

5 結(jié)論

新型澄清池處理高濁度黃河水技術(shù)是適用的、可靠的、先進(jìn)的。按照高濁度黃河水進(jìn)水含泥沙量與進(jìn)水濁度之間的關(guān)系，根據(jù)新型澄清池工作原理，處理好藥劑投加量與進(jìn)水濁度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，才能保證新型澄清池的出水水質(zhì)和產(chǎn)水率。