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1、溶气气浮法与沉淀法的处理效果比较气浮法(DAF)是在水中通入大量微细气泡，使其粘附于杂质颗粒上造成整体密度1的状态，靠浮力使 其上升至水面而使固液分离的一种净水法。作为过滤工艺的预处理，对于低浊度的原水，溶气气浮工艺要 优于沉淀工艺，而当原水浊度100NTU时，则不宜采用气浮法1。DAF工艺的主要设计参数包括停留时间、 表面负荷率、回流比、溶气压力等。气浮池的水力停留时间大致为515 min；表面负荷率为512ms/(m2h), 处理饮用水时溶气压力范围为200600kPa，回流比为5%10%。优化溶气压力和回流比 能够有效地降低 水厂的运行和维护费用。此外由于停留时间短，气浮池的基建费用比沉
2、淀池少，但却能获得更好的处理效 果。1 试验流程与设备 试验原水为松花江水。快速混合池尺寸为200mmX200mmX200mm，反应池尺寸为300mmX300mmX800mm，沉淀 工艺的沉淀池 尺寸为450mmX 1200 mmX800mm，气浮池的尺寸为450mmX 200mmX800mm，均用有机玻璃材质加工制成。试 验采用的空压机为Z-0.29/7型，溶气罐为200X 1500mm的钢制罐体，内装高度为800mm的阶梯环填料。采用的工艺流程如图1、2所示。浊度检测采用2100A型浊度仪。UV254和T0C检测分别采用752紫外光栅分光光度计和T0C测定仪。2 结果及讨论2.1 水温对除
3、浊效果的影响每年的11月中旬至第二年的4月中旬间松花江水质具有低温、低浊的特点(水温为0C、浊度为10NTU 左右、pH值在6.8左右)，在6、7月间水温在20C左右，浊度为70NTU左右。试验期间投加的混凝剂为硫 酸铝，低温期投加量经小试确定为40mg/L，采用活化硅酸作为助凝剂，投量为5mg/L。在较高温度和浊度 下的混凝剂投量为25mg/L。为了对比气浮与沉淀工艺对固液分离的效果，两套工艺流程中对混合池、反应 池、投药量及混合强度等前续工艺采用了相同的运行参数。混合池中的快速混合时间为2min,G值为420s-1, 反应池反应时间为20min，G值为10s-1,气浮池水力停留时间为10m
4、in，回流比采用8%，沉淀池中水力停 留时间为1h,表面负荷率为气浮池的1/6。不同水温下两种工艺对浊度的去除效果见图3、4。云ZX岂超一ILNS启F畑度DjU杏蒔率Mi淀宝曲酩匕吕OWE 甲 SI SXK T - 90 oweimS4 20上肘两种工艺对原水浊股的去除如图3、4所示，在低温、低浊期间沉淀池对浊度的去除率不高，平均在50%左右，出水浊度维持在5NTU 左右；而气浮池对浊度的去除率则高达90%左右，出水浊度可降至1NTU左右。当水温为20C、进水浊度 在6080NTU时，沉淀工艺的出水浊度在4NTU左右，平均去除率为95%； DAF的出水浊度在2NTU左右，平 均去除率为 97%
5、，效果优于沉淀工艺。对两种工艺的处理效果差异分析如下：根据斯托克斯公式2，假定一个絮凝颗粒的直径为50p m,密度为1.01g/mL，则在20C时此颗粒的沉 降速度为0.05m/h,沉淀池的表面负荷率一般在0.751.6m3/(m2 h)，所以该颗粒不会被沉淀去除。如果 颗粒要得到0.75m/h的沉速，则颗粒需要成长到178p m的直径才能被去除。在0C时水的动力粘度系数为 20C时的1.8倍，对于同样状况的絮凝颗粒，0C时在沉淀池中的沉速为0.03m/h。要使颗粒得到0.75m/h 的沉降速度，则该颗粒需长到245p m的直径。在考察水温对处理效果的影响时，必须考虑温度对絮凝颗粒的稳定性、颗
6、粒与颗粒以及颗粒与气泡之 间结合性能的影响。在低温时由于水的粘度较大，颗粒周围的水化膜较厚，颗粒的亲水性加强，从而使得 颗粒能够在水中稳定地存在。尤其在低浊度时，由于水中胶体颗粒物数量较少，因而与混凝剂有效碰撞脱 稳的机会也少，在实际生产中往往不得不采用加大投药量的方法来提高处理效果。采用DAF工艺时，由于 通入空气，气泡和颗粒相互碰撞粘附几率增大，使颗粒的密度变小而更容易浮至水面被去除。2.2 反应时间对除浊效果的影响无论在低温或高温，对于沉淀工艺而言，要想获得较高的浊度去除率，反应池中的反应时间应不少于 20min。而对于气浮工艺而言，只需要5min的反应时间就能获得很高的去除率，这是因为
7、沉淀法是依靠絮 凝颗粒不断长大而下沉，在低浊度时颗粒有效碰撞几 率降低因而使得颗粒成长的时间较为缓慢，据有关资 料介绍为2030min。气浮法则借助于微气泡的粘附作用，从而使得反应时间比沉淀法短。试验结果见图5、6。=、冏宜HiJS应心时|/raifl0百时反应时间对渔度去除的愜哺20加t时圧应时何对浊疫去除的翻响2.3 对有机物的去除效果 原水水质见表 1。表1原水水质项目范围水温020pH值6.77.1TOC(mg/L)8.4 10.79.2 13.3CODMn(mg/L)4.4 5.95.36.4UV (cm-1)2540.15 0.210.17 0.24试验结果见表 2。表2两种工艺对
8、有机物的去除效果比较方法温度(C)TOCCODMnUV254范围(mg/L)平均去除率(%)范围(mg/L)平均去除率(%)范围(mg/L)平均去除率(%)06.2 /7.536.683.1 3.733.270.12 0.1720.23DAF工艺207.340.228.474.3 4.925.740.13 0.1922.5306. 3,7.734.763.3 4.031.640.13 0.1815.68沉淀工艺207.240.328.834.45.024.960.13 0.1821.18从表2可见，在0C和20C时，两种工艺对有机物的去除率均较低，对TOC和CODMn的处理效果相差 无几，而对
9、UV254的去除率在0C时则相差了 4.55%,这是由于两种工艺的出水浊度不同所引起的，DAF出水 浊度平均为5NTU，而沉淀池的出水浊度在1NTU左右。在20C时，对UV254处理效率的差异降至1.35%，这 也是由于二者出水浊度的差异变小所造成的。两种工艺在0C时对水中有机物的去除率高于20C时，这是 由于前续的混凝工艺采用了不同的投药量所造成的。可见对有机物的去除效果取决于混凝工艺，而与DAF 或沉淀等固液分离步骤关系不大，这与0 Melia等的研究结果相符3。因此要想提高对水中有机物质的 去除效果，重点应对混凝工艺进行探讨。3 结论 对于浊度V100NTU的原水，DAF工艺要优于常规的沉淀工艺，特别是对低温、低浊水，其优势更为 明显。 DAF工艺的反应时间只需要5min就能获得较高的处理效率，而对常规的沉淀工艺而言，至少需要 20min 的反应时间才能较为充分地发挥沉淀工艺的沉淀能力。 水中有机物质的去除效果取决于混凝工艺，而与DAF或沉淀等固液分离步骤无关。 在我国北方城市新建低温、低浊水质的处理厂或对已有水厂进行改造时，可优先考虑采用气浮工艺。
