斜管沉淀池絮体上浮成因及对策

作者:ag8亚洲游戏 | 2020-07-11 03:17

  斜管沉淀池絮体上浮成因及对策_环境科学/食品科学_工程科技_专业资料。第 24 卷 第 4 期 2006 年 7 月 市政技术 Municipal Engineering Technology 文章编号: 1009 - 7767( 2006) 04 - 0234 -

  第 24 卷 第 4 期 2006 年 7 月 市政技术 Municipal Engineering Technology 文章编号: 1009 - 7767( 2006) 04 - 0234 - 03 斜管沉淀池絮体上浮成因及对策 Vol.24 No.4 July, 2006 关湛 ( 湖北双环化工集团有限公司, 湖北 应城 432407) 摘 要: 某水厂斜管沉淀池清水区经常出现大量絮体突然上浮聚集于池面的现象, 而部分上浮的细碎絮体随出水进入滤 池, 使滤池的反冲次数增加, 过滤周期缩短。经试验与分析, 该现象的机理可解释为“加压溶气气浮”, 产生的原因为取水 泵挟气和原水中不同程度含有表面活性剂等污染物, 且与原水浊度、混凝剂投加量相关, 因此提出了解决问题的方法。 关键词: 斜管沉淀池; 絮体上浮; 水泵挟气; 气浮 中图分类号: X703 文献标识码: B Causes and Counter measur es of Flocs Floating Occur r ed in Inclined Tube Sedimentation Tank GUAN Zhan 湖北双环化工集团公司水厂斜管沉淀池自 1997年 底投入运行以来, 经常出现大量絮体突然上浮聚集于 池面的现象。部分上浮的细碎絮体随出水进入滤池, 使 滤池的反冲次数增加, 过滤周期缩短。笔者经过几年 的观察和试验, 总结出一些原因和对策, 供读者分析 和探讨。 1 概况 双环化工集团公司水厂处理能力为 10 ×104 m3/d。 原水取自府河, 是一条平原季节型河流。原水浊度常 年 不 高 , 冬 季 最 低 时 在20 NTU 以 下 ; 夏 季 暴 雨 后 可 在短时间内升至 6 000~8 000 NTU。采用河床式取水 构筑物。河床主流处设菱形箱式取水头部, 经 3 根 DN700 的虹吸管引水至独立的吸水井,泵房内的 4 台 双吸离心泵从吸水井中取水。水泵在丰水季节为自 灌式工作, 在枯水季节为真空抽吸式工作。原水水质 受轻微污染, 原因是取水点上游的农田污水排入河 中 ; 另外, 在 枯水季节,取水点下游 2 km 处 的 该 公 司 排放的污水会扩散和回流至取水点水域。因此, 原水 中随季节不同会不同程度地含有易起泡沫的表面活 性剂等污染物质。 该水厂的净水工艺流程见图 1。 收稿日期: 2005- 12- 27 作 者 简 介 : 关 湛( 1974- ) , 男, 湖北应城人, 工程师 , 学 士 , 主 要 从 事 水厂技术管理工作。 图 1 工艺流程 2 现象 ( 1) 每逢枯水期, 伴随河水位的降低, 斜管沉淀池 清水区会突然发生数次大量细碎絮体上浮, 间或有大 块絮团上浮的现象, 而当河水位上升后, 该现象又会 消 失 。上 浮 絮 体 形 成 的 泥 渣 聚 集 于 孔 式 集 水 槽 之 间 , 厚度达 10 cm, 呈土黄色, 类似气浮池上部的浮渣层。 部分细碎絮体随出水进入三层滤池, 堵塞表层滤料孔 隙, 使滤池的过滤周期缩短, 反冲次数增加。 ( 2) 通过观察发现, 该现象的发生还与原水浊度、 混凝剂的投量有相关性。 ( 3) 与斜管沉淀池并列运行的机械加速澄清池极 少出现清水区絮体上浮现象。 3 分析 现象发生时, 在斜管沉淀池上部悬浮絮体层取 样, 经肉眼观察, 絮体上粘附有大量白点; 用放大镜观 察, 看到大量的微气泡附着在絮体上, 而且很稳定, 很 少有气泡的合并和破裂现象发生。用 1 L 烧杯在反应 池末端取样 进行 30 min 静沉试 验 发 现 , 絮 体 颗 粒 结 构疏松、质轻, 呈悬浮状态, 10 min 后开始上浮, 其表 面和内部孔隙处粘附有大量微气泡。将试样静置 1 d 2006 年第 4 期 斜管沉淀池絮体上浮成因及对策 ·235· 后, 烧杯上部的浮渣并未减少。因此, 初步推断絮体上 浮与原水中夹气存在一定的因果关系。 3. 1 成因甄别 上浮泥渣中的气泡究竟来自何处, 笔者经过分析, 对下列可能的成因进行了甄别: ( 1) 池底沉泥厌氧发酵 沉淀池的穿孔排泥管排泥不彻底, 导致积泥区沉 泥聚集板结, 时间一长厌氧发酵, 产生甲烷、二氧化碳 及少量的硫化氢等气体。笔者曾在现象发生时对沉淀 池进行全面清洗, 打开斜管将积泥区泥渣全部清除, 然后运行, 但絮体依旧上浮。因此该因素可以排除。 ( 2) 藻类作用 原水取自一条微污染河流, 水体中在某些季节藻 类含量较高。如果藻类呼吸、光合作用强烈, 可观测到 产气现象。但即使在春季沉淀池发生絮体上浮现象时, 在取水点取样进行烧杯试验, 并未发生该现象; 而在 冬季藻类不宜生长的条件下, 该现象依旧发生。因此 藻类产气的因素也可以排除。 ( 3) 水泵及管路系统漏气 水泵压水管至栅条反应池入口的管路处于正压 状态, 基本没有进气可能。在枯水季节, 取水泵处于真 空抽吸式工况运行, 发现有以下进气的可能: ①泵体本身漏气。双吸离心泵采取填料密封, 当 泵的吸入口处于负压状态时, 空气可能从轴封处进入 泵体。 ②水泵吸水管喇叭口进气。由于 3 条虹吸管内淤 积和结垢现象使过水断面缩小, 以及实际流量比设计 流量增大, 造成水流经过虹吸管的水头损失加大。当 河水位较低时, 吸水井内水位太低, 难以满足吸水管 喇叭口最小浸没水深的要求, 水面产生的旋涡将气体 卷带进入吸水管。 ③水泵吸水管漏气。由于实际取水量已经超过设 计值及吸水井水位下降等原因, 离心泵长期在汽蚀工 况下运行, 其吸水管存在局部汽蚀穿孔漏气的可能性。 通过上述分析, 证明水泵及管路系统漏气是产生 上浮泥渣中气泡的主要原因。 3. 2 成因分析 ( 1) 形成沉淀池“气浮”现象的机理主要是气体的 溶入与析出。根据亨利定律可知, 气体在水中的溶解 度 与 所 受 的 压 力 成 正 比 。当 水 泵 及 管 路 系 统 漏 气 后 , 水、气通过叶轮高速旋转得以充分混合, 气体在高压 的作用下向水中溶解。溶入的空气量与温度、压力、进 气 的 多 寡 、传 质 阻 力 、浓 差 扩 散 速 度 等 因 素 有 关 [1]。当 水进入敞开的反应池时, 压力突然减小, 气体溶解度 降低, 不能在水中继续稳定存在而释放出来, 形成大 量微小的气泡, 此时, 正处于水中形成絮体及絮体长 大的过程, 气泡与絮体粘附, 使絮体上浮。絮体在成长 过程中, 将游离的自由气泡网捕进去, 已粘附有气泡 的絮体之间互相碰撞时, 通过吸附架桥生成更为稳定 的夹气絮体, 因此可以观察到在大量细碎絮体上浮的 过程中间或夹杂有大块絮团。 ( 2) 清洁的水体表面张力大, 产生的气泡易破裂, 不 利 于 气 浮 。当 原 水 被 生 活 污 水 、农 药 及 其 他 化 学 物 质污染时, 含有一定量的表面活性剂物质, 有利于溶 气水形成稳定的微气泡, 有利于气泡与絮体的粘附。 观察气泡的形态, 微小气泡极为稳定, 其中的气体不 易通过气泡破裂而释放出来。该因素可能是沉淀池絮 体上浮现象的重要成因之一。 ( 3) 具有疏松结构的絮粒由于具有较大的孔隙, 有 利于加快气泡的扩散和粘附, 气浮性好, 而密实絮粒 则 气 浮 性 能 差[2]。 原水浊度较高时, 形成的絮体粗大、密实, 气泡在 絮体表面的粘附量有限, 很难将絮体浮起。原水浊度 低时, 形成的絮体结构疏松而质轻, 絮体表面和孔壁 被大量气泡粘附后很容易被浮起。 斜管沉淀池絮体上浮时, 用 1L 烧杯在加 速澄清 池二反应室取样做静沉试验, 发现形成的絮体密集而 结实, 呈下沉趋势, 5 min 后大部分絮体已沉入杯底, 其中部分沉入杯底的絮体表面粘附有微小气泡。在加 速澄清池中, 投入混凝剂的原水和呈悬浮状的高浓度 回流泥渣之间, 通过接触絮凝作用, 生成密实易沉的 粗大絮粒, 气泡即使粘附在这种絮粒的表面也难将其 浮起。另外, 加速澄清池中的机械搅拌和提升也有利 于水中微气泡的结合长大及与絮体分离, 然后从水中 释出。 ( 4) 控制混凝剂的投量可以抑制絮体上浮现象的 发生。笔者在“气浮”现象发生时, 对两组斜管沉淀池 进行生产对比试验, 即: 一组仍按照常量投加混凝剂, 另一组只少量投加。一段时间后发现, 少量投加混凝 剂的一组虽然出水较浑浊, 但是絮体上浮现象逐渐减 轻和消失, 而另一组则现象依旧。笔者认为, 随着混凝 剂的投加, 压缩了水中颗粒表面的双电层, 使颗粒物 发生有效碰撞并长大, 而后与气泡相互粘附上浮。而 当投加量过低时, 混凝剂不能有效地压缩颗粒物双电 层和影响絮体的长大过程, 微絮体与气泡的碰撞粘附 效率低, 从而不能与气泡很好地粘附后上浮。 4 解决方法 斜 管 沉 淀 池 絮 体 上 浮 产 生 的 机 理 可 解 释 为“加 压 ·236· 市政技术 第 24 卷 溶气气浮”现象, 可以考虑从以下几方面解决: ( 1) 检查水泵的轴封, 观察到填料处没有压力水 渗出。揭开泵盖, 发现水封环没有对准水封管口, 水封 没有起到作用。更换填料并调整水封后, 沉淀池内絮 体上浮明显减少, 但并没有完全消失。因此吸水管喇 叭口及吸水管还有吸入空气的可能。而检查吸水井内 4 台水泵吸水管的漏气点非常困难, 所以可以考虑降 低取水头部至吸水井水头损失, 提高吸水井内水位。 一方面经清除取水头部格栅处的淤积物后, 发现清淤 后吸水井内水位上升了 50 cm, 沉淀池的上浮絮体逐 渐消失; 另一方面则考虑增设 1 条虹吸管, 采取此措 施既减小了旋涡卷带空气进入吸水管的可能性, 又降 低了水泵在汽蚀工况下运行的机率, 是一举两得的长 久办法。 ( 2) 笔 者 在 沉 淀 池 发 生“气 浮 ”现 象 时 曾 用 2 只 1L 烧杯从反应池末端取样进行静沉对比试验: 一只 烧杯中的试样不作任何处理, 向另一只烧杯中加入适 量粘土并用玻璃棒强烈搅拌 1 min。30 min 后观察发 现, 未加粘土的烧杯中大量絮体浮于表面, 而加入粘 土的试样水色清亮, 絮体已大部分沉于杯底。由此从 试验得到启发, 向反应池中投入适量粘土提高原水的 浊度可以抑制絮体上浮的发生。此间进行生产试验, 向一组反应池中投入适量粘土, 另一组反应池未作处 理, 一段时间后发现进水中投入粘土的反应沉淀池絮 体上浮现象逐渐消失, 而另一组则现象依旧。该办法 在不投入大量人力的前提下是可行的, 有条件的单位 则可考虑用计量泵投加 PAM 等助凝剂。 ( 3) 在前述的生产试验中, 已经提及控制混凝剂 的投量可以有效抑制絮体上浮。絮体上浮的现象都发 生于原水低浊期间, 浊度在 20 NTU 左右。为防止溶 入 大 量 气 体 的 原 水 直 接 进 入 滤 池 过 滤 发 生 “气 阻 ”现 象, 可以根据实际情况控制混凝剂的投量, 采取经反 应池微絮凝后直接过滤的处理方法, 或者采用原水经 反应沉淀池曝气后, 在滤前加药直接过滤的处理方 法。采用上述办法避免了上浮的细碎絮体随水流进入 滤池后, 堵塞表层滤料的现象发生, 充分发挥了深层 滤床的过滤作用。经生产实践对比, 在原水夹气的情 况下采取上述办法可以有效延长滤池的过滤周期。 ( 4) 应防止反应沉淀池超负荷运行, 使水流在反 应池内停留时间缩短来不及将溶入气体析出, 并将大 量气体和粘附气泡的絮体带入沉淀池。 ( 5) 鉴于原水水质受轻微污染, 枯水季节含有较 高浓度的藻类、有机物, 而且常年浊度不高, 但在浑水 季 节 浊 度 短 时 间 内 可 以 升 至 6 000~8 000 NTU 的 实 际情况, 可考虑将原有的斜管沉淀池改造成异相流斜 管浮沉池, 浊度高时用斜管沉淀, 浊度低时用气浮。 5 结语 斜管沉淀池发生絮体上浮现象的成因可能与多 种因素有关, 要根据水源水质和工艺状况进行具体分 析, 在分析和解决问题的过程中要着重以下几点: ( 1) 原水挟气的可能性及原因。 具 体 来 说 有 水 泵 挟 气 、藻 类 产 气 、池 底 积 泥 厌 氧 发酵几种可能, 要根据实际情况作出判断。 ( 2) 原水水质情况, 所含污染物对絮体上浮的影响。 清洁的水体表面张力大, 产生的气泡易破裂不利 于气浮。原水中含有一定浓度的表面活性剂物质, 则 有利于溶气水产生气浮所需求的微小气泡, 并且有利 于气泡与絮粒的粘附。 ( 3) 沉淀池絮体上浮的危害及工艺处理措施。 部分上浮的细碎絮体随出水进入滤池, 会阻塞表 层滤料的孔隙, 使滤池的过滤周期缩短, 反冲次数增 加。在此类水处理过程中要注意控制投矾量, 定期排 泥, 及时清除上浮泥渣层, 以及防止反应沉淀池的超 负荷运行。 参考文献: [1] 王 宝 林 , 韩 砚 萍.气 体 对 常 规 水 处 理 工 艺 的 干 扰 和 解 决 办 法[J]. 中国给水排水, 2000, ( 11) : 20- 22. [2] 钟淳昌.净水厂设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 1986. 北京城市总体规划( 2004 ̄2020) — ——轨道交通 2020 年建成轨道交通线 年前初步建成公共交通为 主体、轨道交通为骨干、多种 运 输方式相协调的综合客运交通体系。 由 地 铁 、轻 轨 、市 郊 铁 路 等 多 种 方 式 组 成 的 快 速 轨 道 交 通 网 将 覆 盖 中 心 城 范 围 , 并 连 接 外 围 的 通 州 、顺 义 、亦 庄 、大 兴 、房 山 、昌 平 等 新 城 。2020 年 建 成 轨 道 交 通 线 条 ( 中 心 城 线 条 , 市 郊 线 条) , 运营线 km。 中心城和新城之间建快速公交走廊 按 快 线 、普 线 、支 线 三 级 系 统 进 一 步 完 善 地 面 公 交 线 网 结 构 。根 据 客运枢纽和轨道交通线网的发展, 动态调整优化全市公交线网布局。 在中心城和新城之间建设快速公交走廊, 近期内轨道交通建设困难较 大的, 在走廊上安排大容量地面快速公交线路。结合轨道交通车站规 划 , 在 客 流 集 中 的 区 域 建 设 公 共 交 通 枢 纽 , 中 心 城 规 划 33 处 , 每 个 重 点新城规划 2 ̄3 处, 其他新城规划 1 ̄2 处。


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