谈混凝实验条件下混凝剂最佳投加量的选择方法

谈混凝实验条件下混凝剂最佳投加量的选择方法摘要：针对水厂运行过程中源水水质、水量变化容易引起混凝效果下降的情况，为了及时准确调节混凝剂的投加量，使出水水质达到最优，本文进行了一系列模拟实际水厂运行的混凝实验，考察了不同混凝剂投加量对源水浊度去除率的影响。并以净水厂常规水质实验中混凝实验数据结果、混凝曲线图为参考，提出净水厂生产运行中三种关于混凝剂投加量的选择方法，就如何高效地使用混凝剂，使它既能高效发挥作用，同时寻求允许条件下的最低使用量，达到节支降耗、经济运行目的，作出新的尝试。关键词：混凝实验参考点去浊率拐点最佳效果点选择法质控点选择法经济点选择法混凝技术在给水和污水处理工程中有着广泛的应用。给水处理工程中，凡地表水源的水厂，混凝技术几乎是不可缺少的处理技术之一，混凝过程的完善程度，直接影响后续处理如沉淀过滤的效果[1]。因为混凝剂是混凝技术的核心内容，所以在国家逐步提高饮用水水质标准的过程中，混凝剂在净水厂制水工艺中发挥的作用也越来越重要。如何高效地使用混凝剂，使它既能高效发挥作用，同时又能寻求允许条件下的最低使用量，达到节支降耗、经济运行目的，就成为所有制水企业需要解决的一个重要课题。混凝剂最佳投加量是指能够达到、满足既定水质目标要求的最小混凝剂投加量。由于影响混凝效果的因素较复杂，而且水厂运行过程中水质水量不断的变化，因此要达到混凝剂最佳投加量，能及时调节准确投加是相当困难的。目前，我国大多数水厂是根据实验室混凝搅拌实验确定混凝剂最佳投加量，然后进行人工调节，虽然滞后1～3个小时，但因简单易行，还仍然为各水厂采用[2]。本文重点探求一种在该方法下，通过混凝效果比对、借助混凝曲线选择净水剂投量的方法。1、试验方法1.1试验材料及设备所需要试验材料及设备包括：(1)六联搅拌机；(2)pH计；(3)光电浊度仪；(4)1000mL烧杯、量筒；(5)1mL、2mL、5mL、50mL移液管；(6)混合器；(7)1%的PAFC(聚合氯化铝铁AL/Fe比为5/1，盐基度72%)；(8)实验所需的玻璃仪器等。本实验水源为黄河下游的引黄水库(济南鹊山水库)水，水质特点是：浊度低、高藻(叶绿素a含量17.1ug/L～36.9ug/L)处理难度大。取样地点为济南泓泉制水鹊华水厂1#源水取样点，时间是2010年7月8日早9:30。1.2实验步骤首先用6个1000mL烧杯取源水，所取源水要均匀，以尽量减少取样浓度上的误差，放入搅拌机平台上；然后检测、记录源水浊度、pH值。在确定形成矾花作用的混凝剂量，用6个源水水样可分别加入不同数量的混凝剂；将不同数量的混凝剂(本实验共有10个源水水样、分两批次完成，投药量是以产品计，第一次混凝实验投药量分别是6mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L、14mg/L、16mg/L；第二次混凝实验投药量分别是18mg/L20mg/L、22mg/L、24mg/L)有顺序的加入烧杯后，开启搅拌机。搅拌机快速搅拌30s后，中速搅拌3min慢速搅拌5min。搅拌过程中，注意观察并记录“矾花”的形成过程，“矾花”的外观、大小及密实程度。搅拌过程完成后，停机将水样静止10min，观察并记录矾花沉淀的过程；取50mL烧杯中的上清液，立即用浊度仪测定浊度，记录数据结果、绘制混凝曲线。2、结果与讨论2.1混凝实验参考点的建立混凝实验的目的通过模拟生产试验来了解混凝剂使用效果，掌握相关数据，观察混凝现象，确定水体最佳混凝条件，同时，确定最佳投药量和最佳适用范围。以去浊率拐点建立参考点，对制水生产工作有实际意义。本文现以济南泓泉制水有限公司鹊华水厂2010年7月8日混凝实验结果绘制混凝曲线图，探讨混凝实验条件下选择混凝剂投加量的方法应用。一般的，去浊率随混凝剂投量的增加而提高，去浊率随加药量的加大而升高的变化率并不是一个等量变化，去浊率随加药量的升高变化趋势是一条曲线，该曲线上的突变点称为去浊率随投量增加而大幅提高的拐点，简称去浊率拐点。如图1，去浊率随加药量的加大而升高的变化率曲线中，出现了4个突变点，分别是加药量由10mg/L提高到12mg/L处时，浊度去除率达由7.1%突变到20.2%；加药量由12mg/L提高到14mg/L处时，浊度去除率达由20.2%突变到38.7%；加药量由16mg/L提高到18mg/L处时，浊度去除率达由41.5%突变到54.7%；加药量由18mg/L提高到20mg/L处时，浊度去除率达由54.7%突变到78.1%；4个突变点因加药量的逐步增加的过程中，去浊率提高明显，变化率发生了明显变化，命名为去浊率随加药量的增加而变化的拐点，如表1中1点、2点、3点、4点，均为去浊率拐点。在加药量由6mg/L增加到10mg/L处时，浊度去除率达由4.2%变化到7.1%；加药量由14mg/L增加到16mg/L处时，浊度去除率达由38.7%变化到41.5%；加药量由20mg/L增加到24mg/L处时，浊度去除率达由78.1%变化到82.1%；混凝曲线变化率发展平缓。因此，视上述段曲线未出现去浊率拐点(如表1）。2.2混凝剂投加量的选择方法2.2.1最佳效果点选择法以混凝实验中最大去浊率拐点所对应的投药量为参考的一种方法。在投加量-去浊率曲线上，选择与最高去浊率相对应的最低(或最近)投量拐点的方法为最佳效果点选择法。一般的，去浊率随混凝剂投量的增加而提高，但当混凝剂的用量达到一定值后，混凝效果达到顶峰，在增加混凝剂用量混凝效果反而下降。最佳效果点选择法既满足净水运行要求，又最大限度的减少过量投药。如在鹊华水厂混凝实验报告中，选择4#拐点，最大去浊率为78.1%，此时余浊为0.77NTU，相对p2.2.2质控点选择法在制水处理中以滤池进水浊度限值(沉淀池出水限值)为质控要求，在投加量-去浊率曲线上，选择与该限值相适合的最低(或最近)投量去浊率拐点的方法为质控点选择法。如生产运行中滤池进水浊度限值确定为1.5NTU左右,根据鹊华水厂混凝实验报告中，选择3#拐点，最大去浊率为54.7%,此时余浊为1.59NTU，相对应投药量为18mg/L，因此，按照质控点选择法，实际生产中应选择的混凝剂投量为18mg/L。在水厂制水运行中，混凝剂投量采取质控点选择法，能够将水质质控点前移，充分优化滤池运行周期、减小滤料含泥量、提高滤池组运行效率、出厂水水质、滤速等运行参数，是净水工艺中选择混凝剂投量一个较理想的方法。最显著的优点是制水质控点明确，运行经济。该方法的注意事项：受源水的影响，混凝效果会发生变化，投药量应根据混凝实验结果及时修正。2.2.3经济点选择法经济点选择法是既考虑以达到滤池进水浊度限值(沉淀池出水限值)为要求，同时又以投药最低的拐点为参考值综合考虑的一种方法。在投加量-去浊率曲线上，选择与该限值相适合的最低(或最近)投量去浊率拐点，当两拐点去浊率数值相接近时，优先考虑更低投药量的拐点。如，源水水质较好，生产运行中滤池进水浊度限值可允许在3NTU即可时，根据鹊华水厂混凝实验报告中，可选择2#拐点，去浊率为38.7%，此时2.15NTU，相对应投药量为14mg/L因此，按照经济点选择法，实际生产中应选择的混凝剂投量为14mg/L；也可以选择1#拐点，去浊率为20.2%，此时2.80NTU，相对应投药量为12mg/L因此，按照经济点选择法，实际生产中应选择的混凝剂投量为12mg/L(如图1)。生产中常遇到这种情况，源水水质较好、水厂净水设备运行负荷较轻时，净水运行可以考虑充分发挥滤池的作用，优先采取此方法减少净水剂耗用量，有效地达到节约降耗的目的。经济点选择法优点是运行经济有助于降低制水成本，缺点是低投药量加重后续制水工序工作负荷，如滤池滤料表层含泥量高等不利状况。3、结语混凝技术在饮用水、污水水处理工程中的作用越来越重要，作为混凝技术的中心环节部分—如何正确使用、精确投加混凝剂更是成为所有水处理行业需要认真研究的课题。作者提出以去浊率拐点为参考的三种净水剂最佳投量选择方法，为净水厂能够根据实际净水工艺运行状况选择适合的水质质控点来组织制水生产，提供了一种行之有效地解决方法，对指导净水厂生产具有现实意义。参考文献[1]胡毓敏.混凝理论与应用[M].北京:中国科学出版社,2007[6-194-198].[2]王淑莹,曾微.水质工程实验技术与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2009:-25.[5-87-92].[3]高宝玉,王燕,岳钦艳等.PAC与PDMDAAC复合絮凝剂中铝的形态分布[J],中国环境科学,2002,22(5):472-476.[4]傅文德,许保玖.高浊度给水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1994,[6-216-251].[5]李凤亭,张善发.混凝剂与絮凝剂[M].北京:中国化工出版社,2007,[10-227-230].