浅析微絮凝一体化净水工艺及其在农村饮水安全工程中的应用

胡小亭

(安徽省东至县长江河道管理局，安徽 东至 247200)



浅析微絮凝一体化净水工艺及其在农村饮水安全工程中的应用

胡小亭

(安徽省东至县长江河道管理局，安徽 东至 247200)

主要阐述了微絮凝一体化净水工艺的设备构造、水处理工艺原理及其适用条件。结合安徽省东至县农村安全饮水工程花园水厂项目的具体情况，设计规模小、山区原水浊度低，考虑建设周期短、占地面积小、工程投资少等优点，选择微絮凝一体化净水器进行水处理，实现一体化净水，取得了较好的应用效果。

水处理；工艺原理；适用条件；应用

饮用水处理工艺一般是通过建设混凝、沉淀、过滤池等构筑物来进行水处理，微絮凝净水一体化是通过集成一体的凝聚、絮凝和过滤工艺，达到净水效果，其优点是减少了建筑占地面积、建设周期短、工程投资少，在农村山区饮水安全工程中应用较广[1-2]。

1 微絮凝净水设备构造

微絮凝一体化设备构造组成如图1所示。

图1 微絮凝一体化设备构造图

微絮凝净水一体化设备[3-4]主要通过集成一体的凝聚、絮凝和过滤工艺，达到净水效果。微絮凝净水器是微絮凝净水一体化净水工艺的核心，微絮凝净水器在外形上与一般的压力滤罐类似，由罐体、阀门、连接管道及仪表等组成。但罐体内采用了与一般压力罐不同的构造，由上滤板、凝聚层、絮凝层、过滤层与下滤板组成。进水管上安装管道混合器，以强化原水与絮凝剂的混合效果，促进其亚微扩散。过滤上下界面处安装有压力计，用于检测和判断含污量，便于反洗控制。检测仪表和阀门均同时考虑人工与自动观测和操作功能，以实现手动与自动互备的运行控制。

2 微絮凝净水工艺原理

原水在经过管道投加絮凝剂后依次进入净水器的凝聚层、絮凝层和过滤层，历时10～15 min，即可达到出水浊度1NTU以下的净水。

2.1 凝 聚

原水在投加絮凝剂后进入凝聚层，凝聚层为特殊材质，形状能使水流产生大量微小涡流，促进水中胶体杂质与絮凝剂颗粒相互碰撞，产生脱稳和凝聚，生成絮体。由于凝聚层中水流水力半径小(传统工艺为其数百倍)，水流剪力大，无法生成较大絮体，同时因为特殊的凝聚层材料表面光滑，不会吸附絮体，因而微小絮体能顺利通过凝聚层而进入絮凝层[5-6]。

2.2 絮 凝

絮凝层材料孔隙率大，表面粗糙，具有很强的吸附能力和含污能力。进入絮凝层的水流挟带大量微小絮体，当它们在水流紊动下接近絮凝层材料表面时，被吸附并与水流分离，被吸附的絮体颗粒又吸附水中絮体。当吸附层达到一定厚度，其吸附力不足以抵抗水流剪力时，达到吸附平衡，水中絮体向下层移动，继续在下层产生絮凝作用。

2.3 过 滤

过滤层采用石英砂材料[7-8]，絮凝初期主要依靠絮凝材料表面吸附水中细小絮体，与过滤机理相同。当絮凝材料表面吸附了絮体后，已经吸附的絮体进一步吸附水中絮体，使絮凝层达到较大含污量，因此微絮凝工艺能处理高浊度原水。过滤层起到水质保障作用，当絮凝剂投加量不当、胶体脱稳凝聚效果不佳或水中存在某些无法凝聚的杂质时，则会造成部分杂质无法在絮凝层絮凝而穿透，这些杂质由过滤层去除。例如，当投药量不当时，部分胶体无法脱稳，它们之间无法相互吸附絮凝，但滤料表面较强的吸附力则可以将它们去除。因此，过滤层也称为保护层，在运行时应控制使它不过量含污。

3 微絮凝净水工艺适用条件

3.1 原水浊度1 000 NTU以下

当原水浊度很低时，微絮凝净水器的作用与直接过滤设备类似，浊度越低，出水质量越好，工作周期越长，反洗水浊度越低，絮凝剂耗量越少。当原水浊度较高时，微絮凝净水器仍能保证出水质量。经测试，当原水浊度为1 000 NTU时，在16 m/h滤速下的工作周期约3.5 h，按反洗强度25l/m2.s和每次反洗2 min计算，反洗耗水量约为制水量的5%，与传统工艺自耗水量相当。如果水源只是因为暴雨造成短时间浊度偏高，即使浊度短时间内达到1 000 NTU以上，仍然可以采用高效微絮凝净水器，其出水质量仍可以保证，只是在短期内自耗水量会超过5%。

3.2 低温低浊原水净化

在传统水处理过程中，当原水温度较低时，水的粘性提高，造成水流紊动性降低，水流剪力提高。加之原水浊度低，杂质颗粒间平均距离大，不利于水中颗粒的碰撞反应脱稳，更不利于絮体的增大，所以影响净水效果。在微絮凝净水器中，其净水机理不需要生成大的絮体，细小的絮体就可以有效地去除，而且对于微絮凝净水器，絮凝材料颗粒就是大絮体，它们充满絮凝层，与杂质颗粒距离非常近，所以勿需增加絮凝剂，也能够保证净水效果，因此不会因低温低浊水影响净水效果。但当水温降低时，由于水流剪力加大，将影响絮凝层的吸附层厚度，降低含污能力，致使净水工作周期有所下降，自耗水量略有增加。

3.3 原水流量的变化范围大

当原水流量大范围变化时，传统工艺往往不能适应，因为当流量远小于设计值时，水的流速和紊动性降低，使絮凝效果大大降低，从而影响净水质量。而高效微絮凝净水器，因为微小涡流和高密度吸附作用，可以适应很小的原水流量。

3.4 含有一定有机物及其他有害物质的原水

水源受有机物污染，常规水处理一般不易去除。在微絮凝净水器中絮凝层相当于高浓度絮体，有利于有机物的吸附和去除。另外高效率地去除胶体，同时也去除了被胶体吸附的有机物。当原水中含有一些不容易絮凝的有害物质，高效微絮凝净水器可以通过高密度吸附去除。

4 微絮凝净水器在花园水厂的应用

4.1 水厂概况

东至县花园乡位于东至县城南约24 km，国土面积249 km2，森林覆盖率86%，总人口12 224人，其中农业人口11 781人。东南高山连绵，西北丘陵纵横，尧渡河上游支流分布全境。花园乡花园水厂为新建项目工程，设计规模600 m3/d，解决饮水不安全人口9 038人，涉及花园、新塘、合步、粟埠、南溪、祠村、胡村、双河、桃园等9个行政村的8 719人和花园中学的319人。

4.2 微絮凝净水器的设计和应用

花园水厂原水取自马坑河上游河水，马坑河水源水量充足，水质良好，属地面水Ⅰ～Ⅱ类，浊度1～3 NTU，夏季短期内可达10～30 NTU，仅需常规净水工艺即可满足净水要求。由于本工程原水浊度较小，絮凝、沉淀较为困难，采用平流沉淀池占地面积较大，为减小工程投资，结合微絮凝净水器适用条件，本工程采用SW-Ⅱ型高效组合式净水器进行水质净化。微絮凝净水器设计滤速为9.83 m/h，共1台，单台设计处理能力为25 m3/h。原水进入厂区，根据原水浊度的不同，混凝剂投加量在5～20 mg/L范围，出水浊度一般为0.1～0.5 NTU。经过微絮凝过滤的水投加二氧化氯消毒剂后进入清水池消毒，再通过二级水泵将消毒后的水送入用水点。2015年4月县疾病预防控制保健中心水质检测数据，出厂水浑浊度为0.23 NTU。

微絮凝净水器在花园水厂使用过程中，操作管理简便易于维护。采用自动化控制，一般不需人工操作。手动操作时，也只要控制几个阀门的开闭和絮凝剂投加量的调整等。目前运行稳定，维护工作量少[9]。

[1] 龚云峰,吴春华,丁桓如.强化混凝在给水处理工程中的应用[J]．中国给水排水，2000,16(12):29～31.

[2] 贺 军．现代给水处理新技术的应用[J].城市地理,2015(12):207.

[3] 孔 宇．二次微絮凝强化过滤净水工艺设计[J].中国给水排水,2011(24)：50～52.

[4] 刘海龙,赵 霞,焦茹媛,等．聚合铝的水解形态对混凝过程中磷分布转化的影响[J].环境科学，2011(1):102～106.

[5] 陈启宏.微絮凝——直接过滤在水处理中的应用[J].辽宁城乡环境科技,2005,25(1):52-53.

[6] 齐玉玲，黄晓东.二次微絮凝改善过滤效果的试验研究[J].中国给水排水,2005(2):34～36.

[7] 龚海宁,曹达文,董秉直,等.接触砂滤与超滤组合工艺处理淮河水研究[J].城市公用事业,2002,16(4):18～20.

[8] 胡保安,李晓波,顾 平.基于低压膜过程的集成工艺在给水处理中的研究进展[J].给水排水,2007,33(1):113～117.

[9] 胡胜利.微絮凝滤池水力控制指标探析[J].济南大学学报(自然科学版)，2002,16(4):67～69.

2016-04-09；修改日期：2016-05-23

胡小亭(1974-)，女，安徽安庆人，安徽省东至县长江河道管理局工程师．

TU991.22

A

1673-5781(2016)03-0344-03