絮凝方式对净水厂排泥特性的影响

王 锐，潘学辉，张喜峰

中国市政工程东北设计研究总院，吉林 长春 130021

0 引言

近年来，由于工业的逐步发展，人类生活水平不断发展提高，以及活动范围的日益扩大，各国的水体都出现了不同程度的污染。传统处理工艺目前在国内大中型水厂的工艺设计中依然是主要的处理工艺，其流程中各单元处理设施有多种形式并且各有其优势与局限性。

设计过程中，如何对净水厂产生的排泥水进行适当的处理以及处置，如何根据工程实际情况结合相似水厂在建设、运行过程中出现的问题，并且充分利用新的材料、技术以及设备进行优化，是当前给水行业及环境保护方面应当充分考虑的内容与急需解决的重要课题。

1 絮凝池的作用

絮体长大过程是微小颗粒接触与碰撞的过程。在传统处理工艺流程中，混凝、沉淀是水处理的最关键的工艺环节，因为经过混凝、沉淀后可以去除水中81%～92%的杂质。使混凝剂加入原水中后，与水体充分混合，水中的大部分胶体杂质失去稳定，脱稳的胶体颗粒在絮凝池中相互碰撞、凝聚，最后形成可以用沉淀方法去除的絮体。

混凝剂水解后产生的高分子络合物形成吸附架桥的联结能力，絮凝效果的好坏取决于如何控制微小颗粒碰撞的几率，进而使它们进行合理的有效碰撞。要想增加碰撞几率就必须增加速度梯度，增加速度梯度就必须增加水体的能耗。

2 净水厂排泥存在的问题

2.1 絮凝池底积泥的排放问题

由于混凝、沉淀过程需排出一定数量的杂质，其排泥问题应引起重视。絮凝池设计是回旋隔板絮凝池。系统运行一段时间后，絮凝池底就有沉泥淤积。小流量运行时，回旋隔板内水的流速降低，沉泥淤积就更加严重。倘若排泥不够及时，池内积泥厚度升高，会缩小沉淀池过水断面，就会相应的缩短沉淀池的沉淀时间，影响沉淀效果，最终导致出水水质变差。

2.2 排泥水处理成本问题

由于回旋隔板絮凝池没有设计排泥系统，淤泥没法排出，造成隔板有效截面积变小，水流通道变小，流速加快，导致胶体絮凝物接触机会减少，原水在没有得到充分反应的情况下，提前进入了沉淀池。由于平流沉淀池的池底沉泥主要集中在近絮凝池的前端池长范围，因此沉淀池后端池长范围排出的泥水通常含泥率比较低，导致水厂平流沉淀池的排泥水量消耗比较多，实施水厂排泥水处理时就会随之增加排泥水处理成本。

2.3 絮凝沉淀池池壁挂泥

絮凝沉淀池在生产运行中出现池壁挂泥以及池底积泥现象，池底积泥主要集中在过渡区、 沉淀池首端以及尾端。原水存在微污染，含有一定数量藻类，有机物含量比较高。投加常规混凝剂后形成的矾花结构松散，密度小，粘附力强，有机物含量高，不易下沉。

另一个关键原因是原水中含有一定数量的摇蚊虫卵，在沉淀池中发育为幼虫，红虫有一种本能的造巢行为。红虫造巢是利用体表分泌的黏液吸附水中的絮体以及泥沙形成巢体， 并且还附着于池壁。形成巢体后红虫会在巢体中伸出头部吃食有机泥。

2.4 水温影响混凝与沉淀效果

由于水温低引起的混凝效果不好，表现在原水比较清，但沉淀效果不太理想。低浑低浊原水，本来就是水处理工艺中的难题。低温低浊水中固体颗粒少，颗粒尺度小，有机物含量相对高，比重小。从颗粒级配来看也相对均匀，加之低温时药剂吸附架桥能力下降，这些都给絮凝与沉降带来困难。同时已经形成的比较大的絮凝体，在比较快的流速下也容易破碎。其后果是：一定数量的矾花后滞在沉淀池生成，比较小的矾花难以沉降，造成沉淀池“跑矾花”现象，出水水质明显下降。

3 完善絮凝方式对净水厂排泥的相关措施

3.1 絮凝工艺的选择与布置

根据净水工艺的综合布置、原水水质水量变化情况、当地经济条件以及已建成水厂的实际应用情况，水厂絮凝工艺设计采用竖直折板絮凝反应。竖直折板絮凝是在水平隔板的基础上发展起来的，水流在折板间曲折、缩放流动，形成众多小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板池相比，水流条件得到有效地改善，在总的水流能量消耗中，有效耗能比例提高，所需絮凝时间可以缩短。

3.2 观察絮凝池的运行效果

絮凝池末端的絮体状况是衡量药剂加注量是否合适的重要指标。当药剂加注量发生变化时，应该计算絮凝池停留时间，视水量、水质变化情况而作出判断。注意观察絮凝池是否有否积泥，沉淀池出水是否均匀及排泥机械运行隋况，并且做好记录，为分析絮凝、沉淀情况以及排泥设备维修等提供较为详实的依据。综上所述，作为一名合格的净水工，注意按时观察絮凝、沉淀池的运行状况，了解絮凝、沉淀池的运行原理，对絮凝、沉淀池的异常现象进行分析，查找原因，使絮凝、沉淀池发挥更大的功效。

3.3 评估絮凝对排泥水的沉降性能

尽管网格池的排泥周期长、含固率高，但其污泥沉降慢，根据Dick理论可以知道，污泥沉速的降低可能会使自然压密所产生的固体通量减小，从而增加浓缩池的面积。

折板池所形成的矾花密度尽管不大，但桥联度高，该类矾花在浓缩沉降过程中，更易于结团并且捕捉分散颗粒，使污泥浓度快速增加。含固率以及污泥沉速均超过了其他两个沉淀池，因此，折板池污泥在浓缩沉降过程中的上清液浊度也最低。尽管折板池泥面的初始沉速最慢，但其污泥体积却最小，因此絮凝形式不同，浓缩池泥斗的容积也应不同。我们应当加强对不同沉淀池排泥水沉降过程的观察。

4 结论

由于沉淀池排泥行车排泥管管径以及沉淀池排泥效果等问题，即便增加吸泥行车运行次数仍不能奏效，这就带来了排泥水量与回收水量的增加。其中在沉淀池的首端与尾端积泥情况最为严重。面对这种情况，我们可以通过采取多种方式对排泥水与污泥进行处理，其中絮凝方式就是一种十分有效的方法。它的采用在一定程度上使排泥水浊度控制这一矛盾得以解决，有效地解决沉淀池池底积泥问题。

[1]钟淳昌.净水厂设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2008，6.

[2]赵金.胶质芽胞杆菌絮凝剂的絮凝作用与絮凝机理研究，2009(6).

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