城鎮供水中針對黃河“桃花水”的混凝試驗與工藝改進

孫文娟 翟召鵬

（淄博市引黃供水管理局，山東 淄博255000）

0 引言

淄博市引黃供水工程是為解決水資源短缺而建設的一項大型城市基礎設施，包括水源工程、水處理工程和輸配水工程三大部分，設計總供水規模為50萬噸/日，其中一期工程25萬噸/日，于2001年9月28日竣工通水，引黃工程自通水以來，有效地緩解了淄博地區的水資源供需矛盾，涵養了地下水源，改善了投資環境和生態環境。但是隨著經濟的發展，沿黃城市對黃河的經濟開發強度逐年加大，加上黃河流程長，流量小，沿途大量的工農業廢水和生活污水的注入，黃河自凈能力逐步降低，黃河山東段水體富營養化程度不斷惡化。

作為黃河下游的引黃供水企業，每年都要面臨黃河“桃花水”的困擾，“桃花水”到來時，原水水質惡化，引黃水廠采用“混凝-沉淀-澄清-過濾-消毒”的常規水處理工藝運行困難，沉降比驟降，單池最高出水濁度高達10NTU，出水濁度難以保障。為此公司成立專門的研究小組，在借鑒省內外引黃水司的先進經驗的基礎上，通過跟蹤原水變化情況，模擬現場工藝情況，開展了一系列針對黃河“桃花水”的混凝實驗，得出針對此類水質在生產控制中可借鑒或參照的調整參數，并將結論逐步引用到生產實踐中，取得了良好的效果。

1 “桃花水”情況概述

每年三四月份氣溫變暖，黃河上游冰雪消融，使黃河水中攜帶大量的污染物，造成黃河水質惡化，我們統稱這類水為“桃花水”。 此類水的特點是污染成分較復雜、污染程度較高，特別是有機類污染。通過對黃河“桃花水”的跟蹤監測，淄博引黃水廠“桃花水”到來時的檢測結果如下：濁度304NTU、色度14度、臭味3級、耗氧量5.84mg/L、氨氮0.45 mg/L、藻類371萬個/L、總磷0.45 mg/L。從水質指標上看幾個污染指標相對較高。特別是總磷已超Ⅴ類水水質標準，原水污染嚴重，此時澄清池混凝-沉淀效果迅速變差，有時難以控制沉降比，澄清池出水有時高達10NTU，由此很難保證濾池過濾效果，給水處理帶來很大難度，嚴重影響了出廠水水質。

2 “桃花水”混凝處理機理

首先模擬凈水工藝過程，開展混凝實驗，并對混凝現象作對比分析。大量的混凝實驗表明：混凝過程中礬花出現太早，生成的礬花細小而均勻，顆粒結實比重大，進一步絮凝效果吸附活性差，從而造成礬花沉降快，泥水分離效果差。特別是原水濁度升高到100NTU時，隨著慢攪過程中即有沉淀物析出。從這些現象及水質指標上可以判斷：原水可能受到溶解性有機高分子物質的污染，比較典型的有腐殖質一類的物質，此類物質分子大，性質跟膠體相似，但比膠體更難處理。特別是對澄清池運行，容易造成懸浮泥渣下沉，失去沉降比。

針對黃河“桃花水”的水質特點，強化混凝是常規工藝水質保障的必選方法，混凝是水中膠體顆粒以及懸浮物凝聚的過程，包括凝聚和絮凝兩個階段，即“脫穩”膠體失去穩定性的過程和脫穩膠體相互聚集的“絮凝”過程，凝聚的作用動力室顆粒的布朗運動。絮凝是雜質顆粒間或雜志與混凝劑結成大顆粒絮狀體，發生絮凝的必要條件是顆粒之間相互碰撞。對于粒徑小的懸浮物和膠體雜質，須加大投加混凝劑方可去除。主要從以下幾個方面進行強化混凝實驗，根據實驗效果尋找或確定針對桃花水的處理方案：

1）改變混凝攪拌條件，即改變攪拌轉速G值及慢速攪拌時間T值，優化混凝參數進行實驗。

2）加大投藥量，強化混凝。

3）更換輕鋁鹽即聚化氯化鋁PAC，優化混凝劑。

4）在混凝中加入助劑如PAM，提高絮凝效果。

3 實驗結果及結論

通過對各實驗進行反復的驗證，得出如下結論：

實驗1：原水濁度高時，合理降低轉速，增加慢速攪拌時間，有利于礬花絮凝，但生成的礬花沉降快，沉淀后絮體小而結實，泥渣缺少吸附活性。

實驗2：加大投藥量確實能使礬花有一定程度長大，改善絮凝效果，但生成的礬花沉降快，沉淀后絮體小而結實，泥渣缺少吸附活性。

實驗3：鋁鹽形成的礬花比鐵鹽礬花生成慢礬花稍小而且松散，沉降慢1～2分鐘，礬花沉降后的絮體稍大而松散具有較好的吸附活性。與鐵鹽泥渣相比，這種絮體更適合澄清池運行。

實驗4：鋁鹽生成的礬花太小而輕，易打碎，適當加入助劑PAM，能夠使礬花有效長大，又不太影響鋁鹽礬花沉速，能有效改善礬花大小和泥渣松散程度，增加吸附效果。

針對實驗結果，當原水遭遇類似“桃花水”污染，可從以下幾個步驟針對澄清池采取措施進行調整：

1）首先選用鋁鹽作為混凝劑，由于鋁鹽分子量小生成的礬花輕、沉降慢、配合PAM助劑使用時，生成礬花沉淀后泥渣大而松散且較穩定，在澄清池中易懸浮，易控制沉降比，而且泥渣吸附活性較大，是處理此類水的優選藥劑。

2）適當提高加藥量，進行強化混凝能有效改善絮凝效果，降低出水濁度。

3）合理調整攪拌參數，即降低攪拌強度，增加紊流程度，有效改善絮凝效果。

4）由于澄清池泥渣生成快活性差，適當增加排泥頻率，采取少排勤排，保持低沉降比運行。

4 生產性試驗

針對試驗結果提出的相應的結論，淄博引黃凈水廠分別對這些結果進行了生產驗證試驗，由于實驗得出的加藥量與澄清池實際運行結果之間存在差別，特別是對于澄清池運行，由于澄清池存在3～5倍的回流量及泥渣循環層，對原水水質變化適應性較強，從理論上可知泥渣濃度達到一定的程度時，即通過改善水利條件，控制好適當的沉降比，出水效果大大提高，全年平均沉后水濁度低于1 NTU，保證了濾池過濾效果，而且加藥量大大降低，從而節約了制水成本，因此淄博引黃水廠針對黃河“桃花水”確定了以下技改措施：

1）改進混凝設備，由原來的水利混合改為水力與機械攪拌同時混合的方式，并在混合池設置導流板，提高流速等，使混合更加充分達到微觀擴散的目的。

2）根據實驗結果在反應室增設導流槽，提高澄清池攪拌機轉速、改善和增加反應速度、增加斜板坡度，改善穩流程度，使澄清池出水濁度大大降低。

3）通過調整過濾頻率、增加汽水反沖時間和微絮凝，強化過濾效果。

4）根據原水情況選擇合適的凈水劑，同時適當加大凈水劑投加量。

5 運行效果

淄博引黃凈水廠從2006年開始采用本實驗提出的建議針對“桃花水”的水源對澄清池進行工藝調整，經過跟蹤監測，澄清池出水和凈水廠出廠水濁度和其他指標大大降低，多年來年出廠水濁度保持在0.1～0.3 NTU。大大改善了水質狀況，保證了出廠水質。

［1］中華人民共和國住房和城鄉建設部.城鎮供水廠運行、維護及安全技術規程[M].中國建筑工業出版社.

［2］王占生,劉文君.微污染水源飲用水處理[M].中國建筑工業出版社,1999.

［3］韓宏大,周玉文.等.強化常規工藝處理黃河原水的實驗研究[M].中國給水排水,2006.

［4］楊開明,張建.強混凝沉淀過程中最佳混凝劑投量的研究[M].工業水處理,2005.