浅析新型澄清池处理高浊度黄河水技术

王远德

（甘肃省民航建设监理咨询有限责任公司，甘肃 兰州 730030）

1 概述

榆钢公司给水厂水源为未经处理的黄河水（兰州段）。针对黄河水夏、秋两季泥沙含量大、浊度高、水环境污染较严重及冬季低温低浊、高黏滞性等特点，由甘肃金桥水处理技术承包有限公司工程总承包承建。具体工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

给水厂处理工艺的核心技术是采用了4座500m3/h新型澄清池。为了掌握新型澄清池工作原理和操作技术要领，邀请给水厂工程总承包单位共同对新型澄清池处理高浊度黄河水进行试验研究。试验工作历时576h，取得各类数据1527个。

2 新型澄清池处理高浊度黄河水的技术试验

2.1 试验主要目的

（1）分析进水泥沙含量与浊度之间的关系。

（2）分析新型澄清池去除浊度的效率。

（3）分析药剂投加量与进水含泥沙量的关系。

2.2 检测方法

1）检测项目。进水流量和出水流量，进水浊度与出水浊度，投加药剂量，进水泥沙含量，排泥水量及排泥浓度，排泥次数和排泥时间。

2）检测方法与标准。技术试验按照《水和废水监测分析方法》第四版（增补版）的规定，每天24h根据情况取样、检测[1]。

3 新型澄清池工作原理

高浊度黄河水水处理新技术、新工艺——新型澄清池。新型澄清池由混合反应区、旋流沉淀区、澄清区、泥斗（浓缩区）、导流区和悬浮泥渣区构成。新型澄清池工作原理浅析如下：

1）进水通过管道混合器流入新型澄清池，进水与聚合氯化铝混凝剂充分混合后沿着切线方向进入澄清池中心筒，通过混合反应区的混合反应及旋流区的旋流沉淀，形成较大体积的絮凝体；大体积絮凝体在浓缩区集泥斗沉淀，并经重力脱水。

2）水流通过导水板的引流进入悬浮区，进水与混凝剂继续接触混凝。由于导流区体积较大，水流速度随之降低，低速稳流地进入悬浮区下部。悬浮区为锥底式构造，水流在锥形泥渣间形成旋流；此时，进水与混凝剂的混凝反应比较彻底。当水流由锥底向上流动时，流速由大变小，不同颗粒的絮凝体因动力平衡而悬浮于水中，形成比较好的悬浮泥渣层；同时由于底部上升速度较大，所以运行时泥渣不容易沉积在底部；特别是当原水浊度比较低时，一些比较重且存在活性的悬浮物还对杂质进行过滤、吸附和网捕，对进水进行第二次澄清。此时出水浊度可达20NTU以下。

3）水流流入澄清区，通过斜管作用有效地控制了悬浮泥渣层的高度；同时去除了进水中的细小颗粒杂质，进一步降低了出水浊度。此时出水浊度可在10NTU以下[2]。

4）水处理构筑物的排泥是高浊度黄河水处理的一大难题，因为黄河水所含泥沙颗粒比较细，沉淀下来的泥渣容易形成板结。由于新型澄清池底部为锥体结构，在底部及中部的浓缩区设有两级重力排泥，不仅排泥畅通，而且省去了刮泥机械，设施运行安全度高；同时，增大了混凝室（中心筒）的处理空间。

4 试验结果及分析

1）进水泥沙含量与浊度的关系：黄河水泥沙是粗细颗粒的组合，且黄河泥沙季节变化很大，浊度与含泥沙量之间不存在固定的线性关系。测试发现，即使在相同浊度条件下，其含泥沙量有可能相差很大。经测试，该水厂黄河段水体（主要为红黄色浊度水）泥沙含量与浊度的关系为：

式中：X——原水浊度（NTU）

Y——原水含泥沙量（mg/L）

2）新型澄清池去除浊度的效率：新型澄清池去除浊度的效率随进水浊度和药剂投加量的不同而变化，经试验检测，新型澄清池去除浊度的效率见表1。

表1 新型澄清池去除浊度的效率测试表

3）药剂投加量与进水浊度的关系。最佳投加药剂量不但直接关系到水处理效果的好坏，而且是水处理构筑物节约水处理药剂的关键，也是考核运行成本的主要经济依据。通过对给水厂运行监测，年平均投加药量（PAC）为 35g/m3。

正常情况下 （黄河水浊度颜色为褐黄色），PAC最佳投加药剂量见表2。黄河水含泥量越大，泥沙颗粒越细，所需的药量越多。黄河水浊度的颜色大体上可分为灰黑色、褐黄色、红黄色三种。其特点是：灰黑色浊度水悬浮物较多，泥沙颗粒较大，易于处理，投药量少；褐黄色浊度水颗粒较细，较难处理；红黄色浊度水颗粒最细，基本上为胶体物质，最难处理，投药量也多。经试验，在相同浊度时，红黄色浊度水投药量要比最佳投药量增加20%～30%，而灰黑色浊度水投药量可适当减少。当黄河水浊度达到8000NTU时，在投加PAC的同时投加絮凝剂PAM。

表2 药剂投加量与进水浊度的关系测试表

4）新型澄清池的产水率。新型澄清池在不同浊度、不同的进水流量、不同的加药量、不同的排泥周期下的产水率不同。一般而言，浊度升高至30000NTU时，进水流量就要适当降低，同时需要加大药量，并增加排泥次数，否则，产水率就减少。经运行测试，当进水量为350～480m3/h时，新型澄清池产水率在82%～99.7%之间变化。

5 结论

新型澄清池处理高浊度黄河水技术是适用的、可靠的、先进的。按照高浊度黄河水进水含泥沙量与进水浊度之间的关系，根据新型澄清池工作原理，处理好药剂投加量与进水浊度的对应关系，才能保证新型澄清池的出水水质和产水率。