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1、低溫低濁水處理課題實施設(shè)想低溫低濁水的凈化處理是多年來給水行業(yè)一直未能很好解決的一個難題。我公司呼延水廠自2003年投入運(yùn)行以來,每至冬季就受此問題困擾,濾后水濁度較常溫時偏高,出廠水質(zhì)難以保證。國內(nèi)相關(guān)研究表明最直接的原因是水廠混凝藥劑堿式氯化鋁對水溫的變化比較敏感,在低溫情況下導(dǎo)致水解反應(yīng)減慢,Al(OH)3量急劇減少,絮凝效果明顯變差,形成的礬花細(xì)、少、輕、易于穿透濾層造成濾后水濁度升高。針對此問題水廠只能采用降負(fù)荷運(yùn)行方式降低出水濁度,當(dāng)水廠滿負(fù)荷運(yùn)行時,將沒有空間繼續(xù)采用降負(fù)荷的運(yùn)行方式,因此,
2、找到一個行之有效的途徑以徹底解決低溫低濁原水處理這一難題勢在必行。一、呼延水廠冬季運(yùn)行的現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)入冬季(12月上旬至次年3月下旬)后,呼延水廠原水水溫降至2℃~4℃,濁度1.94~19.2NTU,PH值在8.04~8.21,CODMn在1.89~2.73mg/L,氨氮含量最高0.70mg/L,最低則低于0.02mg/L,均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)。凈水車間沉淀池共分四道處理流程,每道處理能力10萬T∕d,呼延水廠現(xiàn)日供水21.5萬T,常溫時只開兩道,進(jìn)入冬季后采用降負(fù)
3、荷的方式運(yùn)行,四道全開,每道5萬T∕d,濾后水濁度在0.2-0.8之間,符合城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJT206-2005)要求,但這是在水廠未滿負(fù)荷工況下運(yùn)行,一旦水廠達(dá)到40萬T∕d供水負(fù)荷時,此方式將無法運(yùn)行,可見降負(fù)荷運(yùn)行并非長遠(yuǎn)之計。一、低溫低濁處理難點低溫低濁水指水溫在0~4℃,濁度在1-30NTU的原水,現(xiàn)今研究發(fā)現(xiàn)低溫低濁水難予處理的原因主要有以下幾點:1、水溫低,水分子熱運(yùn)動緩慢,從而減緩了水中膠體雜質(zhì)顆粒的運(yùn)動。同時膠體顆粒間的排斥勢能增大,不利于顆粒碰撞,使膠體顆粒脫穩(wěn)困難。2、低溫時,水
4、的粘滯性高,流動性差,不利于混凝劑在水中的擴(kuò)散和水解。3、水溫低,膠體的溶劑化作用增加,顆粒周圍水化作用突出,妨礙其凝聚。4、水溫低,對藥劑水解的吸熱過程有不利影響,使水解不完善,影響藥劑效能的發(fā)揮。5、水溫低,氣體在水體中的溶解增加,使絮體密度降低,溶解氣體大量吸附于絮凝體周圍,不利于沉淀分離。6、濁度低,單位水體中顆粒數(shù)量少,密度低,顆粒有效碰撞幾率減少。7、濁度低,顆粒細(xì)小均勻,形成的絮凝體細(xì)、少、輕、難于沉淀,易于穿透濾層。以上研究結(jié)論表明,處理低溫低濁水最關(guān)鍵的問題是加大顆粒有效碰撞幾率,形成更
5、大、更密實,利于沉淀的絮凝體。三、國內(nèi)外研究概況低溫低濁水處理研究目前在國內(nèi)尚處于發(fā)展階段,由于不同地區(qū)水質(zhì)、氣候和社會經(jīng)濟(jì)條件不同,因而研究不具有通用性。近十年來,國內(nèi)水廠針對低溫低濁水質(zhì)主要采用加大投藥量,降低運(yùn)行負(fù)荷,延長反映時間,泥渣回流等常規(guī)處理方法,并先后開發(fā)了聚合鋁混凝,活化硅酸助凝、高錳酸鹽助凝等投加助凝劑處理技術(shù),推動了低溫低濁水處理技術(shù)的發(fā)展。從相關(guān)研究資料表明低溫低濁水常規(guī)處理主要是從增加顆粒碰撞機(jī)會考慮,隨藥劑投加量加大,后續(xù)水中鋁離子濃度增加,加大了后續(xù)處理工藝的負(fù)荷,形成過程水
6、污染,效果并不理想,選擇合適的混凝劑和助凝劑以強(qiáng)化絮凝過程應(yīng)為我公司開展低溫低濁水處理課題的主要研究方向。下面是國內(nèi)目前相關(guān)研究工作:1、聚硅酸系絮凝劑天津、哈爾濱水司、高校在此方面的研究、生產(chǎn)實踐目前處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。哈爾濱日處理30萬T水廠已應(yīng)用活化硅酸處理低溫低濁水取得了較好的效果。但活化硅酸是熱力學(xué)不穩(wěn)定系,易于聚合成膠凍而失去混凝功能,存在需現(xiàn)場制備,二次投加問題。針對此問題,研究表明,少量金屬離子的投加可以延緩硅酸的膠凝,而且能使混凝過程中形成的絮體體積明顯增大。國內(nèi)目前開發(fā)的含金屬離子的復(fù)合
7、型聚硅酸系列絮凝劑主要有:聚合硅酸硫酸鋁(PASS)、硅酸鋁(PSA)、聚硅酸鐵(PSF)、聚硅酸鋁鐵(PSFA)等藥劑。1、高錳酸鹽復(fù)合藥劑(PPC)近年來我國在高錳酸鉀及其復(fù)合藥劑助凝及處理微污染水方面開展一系列研究工作,在生產(chǎn)應(yīng)用中取得了顯著效果,PPC具有強(qiáng)化脫穩(wěn)、增大絮體尺寸和加快沉速等作用,高錳酸鉀在氧化過程中生產(chǎn)成的新生態(tài)水合二氧化錳等中間態(tài)產(chǎn)物能夠通過吸附等作用形成以其為核心的密實絮體。此外高錳酸鉀預(yù)氧化可有效去除水中微量有機(jī)物,我公司水質(zhì)突發(fā)應(yīng)急預(yù)案及深度處理可研報告中均有涉及,在此課題
8、中PPC的研究可為今后的工作積累寶貴的實驗數(shù)據(jù)。3、高鐵酸鉀混凝劑目前正處在研究中的新型非氯型凈水劑高鐵酸鉀在水處理中顯示出了良好的應(yīng)用前景。研究表明,采用高鐵酸鉀作為混凝劑,不僅可以破壞低溫低濁原水的膠體穩(wěn)定性,改善絮凝條件,也可以在混凝沉淀期間除去水中的懸浮固體,同時使水得到滅菌消毒,降低后續(xù)消毒工藝的投氯量,減少有機(jī)鹵代物的生成,保證水質(zhì)的安全性,另外游離的Fe2+尚有對人體補(bǔ)鐵之益。因此,高鐵酸鉀是一種對人類和生物安全