淺析新型澄清池處理高濁度黃河水技術

王遠德

（甘肅省民航建設監理咨詢有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

1 概述

榆鋼公司給水廠水源為未經處理的黃河水（蘭州段）。針對黃河水夏、秋兩季泥沙含量大、濁度高、水環境污染較嚴重及冬季低溫低濁、高黏滯性等特點，由甘肅金橋水處理技術承包有限公司工程總承包承建。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

給水廠處理工藝的核心技術是采用了4座500m3/h新型澄清池。為了掌握新型澄清池工作原理和操作技術要領，邀請給水廠工程總承包單位共同對新型澄清池處理高濁度黃河水進行試驗研究。試驗工作歷時576h，取得各類數據1527個。

2 新型澄清池處理高濁度黃河水的技術試驗

2.1 試驗主要目的

（1）分析進水泥沙含量與濁度之間的關系。

（2）分析新型澄清池去除濁度的效率。

（3）分析藥劑投加量與進水含泥沙量的關系。

2.2 檢測方法

1）檢測項目。進水流量和出水流量，進水濁度與出水濁度，投加藥劑量，進水泥沙含量，排泥水量及排泥濃度，排泥次數和排泥時間。

2）檢測方法與標準。技術試驗按照《水和廢水監測分析方法》第四版（增補版）的規定，每天24h根據情況取樣、檢測[1]。

3 新型澄清池工作原理

高濁度黃河水水處理新技術、新工藝——新型澄清池。新型澄清池由混合反應區、旋流沉淀區、澄清區、泥斗（濃縮區）、導流區和懸浮泥渣區構成。新型澄清池工作原理淺析如下：

1）進水通過管道混合器流入新型澄清池，進水與聚合氯化鋁混凝劑充分混合后沿著切線方向進入澄清池中心筒，通過混合反應區的混合反應及旋流區的旋流沉淀，形成較大體積的絮凝體；大體積絮凝體在濃縮區集泥斗沉淀，并經重力脫水。

2）水流通過導水板的引流進入懸浮區，進水與混凝劑繼續接觸混凝。由于導流區體積較大，水流速度隨之降低，低速穩流地進入懸浮區下部。懸浮區為錐底式構造，水流在錐形泥渣間形成旋流；此時，進水與混凝劑的混凝反應比較徹底。當水流由錐底向上流動時，流速由大變小，不同顆粒的絮凝體因動力平衡而懸浮于水中，形成比較好的懸浮泥渣層；同時由于底部上升速度較大，所以運行時泥渣不容易沉積在底部；特別是當原水濁度比較低時，一些比較重且存在活性的懸浮物還對雜質進行過濾、吸附和網捕，對進水進行第二次澄清。此時出水濁度可達20NTU以下。

3）水流流入澄清區，通過斜管作用有效地控制了懸浮泥渣層的高度；同時去除了進水中的細小顆粒雜質，進一步降低了出水濁度。此時出水濁度可在10NTU以下[2]。

4）水處理構筑物的排泥是高濁度黃河水處理的一大難題，因為黃河水所含泥沙顆粒比較細，沉淀下來的泥渣容易形成板結。由于新型澄清池底部為錐體結構，在底部及中部的濃縮區設有兩級重力排泥，不僅排泥暢通，而且省去了刮泥機械，設施運行安全度高；同時，增大了混凝室（中心筒）的處理空間。

4 試驗結果及分析

1）進水泥沙含量與濁度的關系：黃河水泥沙是粗細顆粒的組合，且黃河泥沙季節變化很大，濁度與含泥沙量之間不存在固定的線性關系。測試發現，即使在相同濁度條件下，其含泥沙量有可能相差很大。經測試，該水廠黃河段水體（主要為紅黃色濁度水）泥沙含量與濁度的關系為：

式中：X——原水濁度（NTU）

Y——原水含泥沙量（mg/L）

2）新型澄清池去除濁度的效率：新型澄清池去除濁度的效率隨進水濁度和藥劑投加量的不同而變化，經試驗檢測，新型澄清池去除濁度的效率見表1。

表1 新型澄清池去除濁度的效率測試表

3）藥劑投加量與進水濁度的關系。最佳投加藥劑量不但直接關系到水處理效果的好壞，而且是水處理構筑物節約水處理藥劑的關鍵，也是考核運行成本的主要經濟依據。通過對給水廠運行監測，年平均投加藥量（PAC）為 35g/m3。

正常情況下 （黃河水濁度顏色為褐黃色），PAC最佳投加藥劑量見表2。黃河水含泥量越大，泥沙顆粒越細，所需的藥量越多。黃河水濁度的顏色大體上可分為灰黑色、褐黃色、紅黃色三種。其特點是：灰黑色濁度水懸浮物較多，泥沙顆粒較大，易于處理，投藥量少；褐黃色濁度水顆粒較細，較難處理；紅黃色濁度水顆粒最細，基本上為膠體物質，最難處理，投藥量也多。經試驗，在相同濁度時，紅黃色濁度水投藥量要比最佳投藥量增加20%～30%，而灰黑色濁度水投藥量可適當減少。當黃河水濁度達到8000NTU時，在投加PAC的同時投加絮凝劑PAM。

表2 藥劑投加量與進水濁度的關系測試表

4）新型澄清池的產水率。新型澄清池在不同濁度、不同的進水流量、不同的加藥量、不同的排泥周期下的產水率不同。一般而言，濁度升高至30000NTU時，進水流量就要適當降低，同時需要加大藥量，并增加排泥次數，否則，產水率就減少。經運行測試，當進水量為350～480m3/h時，新型澄清池產水率在82%～99.7%之間變化。

5 結論

新型澄清池處理高濁度黃河水技術是適用的、可靠的、先進的。按照高濁度黃河水進水含泥沙量與進水濁度之間的關系，根據新型澄清池工作原理，處理好藥劑投加量與進水濁度的對應關系，才能保證新型澄清池的出水水質和產水率。