新型變速高效絮凝池的開發與運行討論

張博 田林青 張亞方 彭趙旭

摘 要：隨著城市的發展，水體的污染不容小覷，絮凝池在水處理領域占據重要的地位。本文提出了一種新型變速高效絮凝池，采用兩種池型：階梯式以及漸變式，進行絮凝池模型試驗。設計了試驗階段步驟，并對實驗結果進行初步的分析。最后對絮凝池模型的不足之處進行了討論，提出了模型改進的思路。

關鍵詞：新型絮凝池 模型試驗 絮體形態分析

1.前言

隨著社會的發展，城市水體的污染日益嚴重，水處理工作的難度也在增加。絮凝池在水處理領域中占有重要地位。為了除去天然水體中的懸浮物質以及膠體，通常需要使脫穩過后的顆粒具有較好的絮凝性。絮凝池的目的就是創造合適的水力條件使這種具有絮凝性質的顆粒相互接觸、碰撞，以形成較大的絮體。絮凝池絮凝效果的好壞直接影響到后續處理的沉淀效果。因此，改善絮凝池的絮凝效果，對水處理效果的提高有著重大的意義和實用價值。

2.新型變速高效絮凝池的設計

根據絮凝池的絮凝原理是顆粒之間的碰撞，因此，如何能讓顆粒充分接觸、碰撞而絮凝，便是提升絮凝池絮凝效果所要研究的主要內容。絮凝池設計中關鍵的參數為速度梯度，即令水流的流速發生變化。常用的隔板絮凝池是通過改變隔板寬度：進水端至出水端逐漸變寬以改變流速。本文所提出的新型漸變流高效絮凝池的設計也是基于水流速度的變化，設計出一種能夠使過水斷面的橫截面積不斷發生變化的絮凝池，使水流的流速不斷發生改變，讓顆粒之間能夠充分碰撞，以達到提高絮凝池絮凝效果的目的。其形式如下：

新型絮凝池共有兩個池體，池體A為連續坡度，使過水斷面的面積逐漸增大，實現了漸變速。池體B為階梯式坡度。漸變速高效絮凝池的結構簡單，富有創新性。為了評定新型絮凝池絮凝效果的好壞，在實驗過程中通過觀察絮凝池中形成的礬花的大小來進行初步判斷，將出水用試管沉淀一定時間后測定上清液濁度，根據濁度的大小來判斷，同時在不同的實驗條件下利用顯微鏡和計算機成像來觀察所形成的絮體的形態來評價絮凝效果的好壞。同時，由于池體A和池體B同時進行實驗，水樣的提取時間相同，可以形成對比實驗，來判斷二者絮凝效果的高低。下圖為新型絮凝池模型圖。

3. 變速高效絮凝池實驗的設計與討論

3.1 針對高嶺土溶液的最佳絮凝實驗條件的確定

a.配置實驗室用原水：利用高嶺土為溶質，首先配置高嶺土溶液，用1L自來水加入0.2g高嶺土，利用六聯式攪拌機持續攪拌，并控制攪拌過程中PH值的穩定。攪拌方式為：先用200r/min的速度攪拌30s，之后再用30 r/min的速度攪拌10min。

b.配置硫酸鋁溶液PAM：用100ml自來水溶解1g明礬，配置成溶液。

c.配置10%的鹽酸以及1mol/L的氫氧化鈉溶液，用作PH的調節。

d.在實驗過程當中，分別取攪拌30s以及攪拌10min30s時的混合水體，在10倍顯微鏡下觀測其中的顆粒狀態，等待混凝結束后，沉淀30min后去上清液測量濁度并記錄。新型絮凝池實驗設計試驗階段步驟如下：

階段1：PAM投量和PH值的影響；PH值為6、7、8，PAM投量（mg/L）為10、30、50。階段2：攪拌強度和時間的影響；攪拌強度（r/min）為10、30、50，攪拌時間（min）為：5、17.5、30。階段3：模型實驗。

3.2 新型絮凝池模型實驗設計

在水桶中配置足夠量的高嶺土溶液，并用攪拌槳不斷進行攪拌，同時利用曝氣泵進行輔助攪拌，防止高嶺土沉降導致進水水質不均勻。進水之前調節溶液的PH值，將PH值調節至中性。投加30mg/L（最佳投加量）的混凝劑以及5.5mg/L的助凝劑，保持水桶中溶液的持續攪拌。利用兩臺蠕動泵將配置好的原水分別打入兩組絮凝池當中，并控制每個絮凝池的水力停留時間為25min，整體試驗時間持續2小時。在絮凝池運行試驗的過程當中，每隔25min進行一次取樣：利用移液管分別在階梯式絮凝池體（突變流）的每個橫斷面處以及對應的連續坡度池體（漸變流池體）的橫斷面處采取水樣10ml，并制作顯微鏡觀察玻片，在顯微鏡下觀測絮體顆粒的形態大小，利用計算機軟件拍攝圖片進行分析。最后，將采取的水樣靜止沉淀30min之后，利用濁度儀測定其上清液的濁度，對濁度大小以及濁度變化規律進行分析，進而討論出絮凝池絮凝效果的最佳狀態以及絮凝效果的好壞。

4.絮凝池模型的不足與改進

新型絮凝池模型在實驗運行中取得了比較明顯的絮凝效果，但是經過對絮體形態的分析，仍存在著很多的難題。首先，在采取水樣時，由于絮體容易沉降，制作玻片時水樣中絮體的濃度很難正確反映在絮凝池中絮體的濃度以及分布情況；其次，經過對絮體的測量與分析，并未發現較好的絮體變化規律，原因可能是由于水樣提取的不均勻性導致所觀測的絮體沒有明顯的大小規律；再次，由于絮凝池前部的混合室內不能起到很好的攪拌作用，故混凝劑無法與原水進行很好的混合，若直接在原水中投加混凝劑與助凝劑，經過一段時間的攪拌之后，在原水中就已經形成了較大的絮體，這就影響了對絮凝池絮凝效果的分析。絮凝池模型仍需進一步的改進，改進思路可以放在混合池以及水樣的提取方向，其效果有待后續的研究。

參考文獻：

[1] 田慧娟. 絮凝沉淀試驗裝置的設計與運行[J]. 建材高教理論與實踐.1996，02.

作者簡介：

張博（1997.01.11-）男，漢族，河南省商丘市，身份證號41140219970111053X，本科生，研究方向：水處理領域。