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溶氣氣浮法和沉淀法的比較


氣浮法與沉淀法的比較

1 試驗流程與設備 試驗原水為松花江水。

  快速混合池尺寸為200mm×200mm×200mm,反應池尺寸為300mm×300mm×800mm,沉淀 工藝的沉淀池尺寸為450mm×1200 mm×800mm,氣浮池的尺寸為450mm×200mm×800mm,均用有機玻璃材質加工制成。試驗采用的空壓機為Z-0.29/7型,溶氣罐為200×1500mm的鋼制罐體,內裝高度為800mm的階梯環填料。

  濁度檢測采用2100A型濁度儀。UV254和TOC檢測分別采用752紫外光柵分光光度計和TOC測定儀。

2 結果及討論

2.1 水溫對除濁效果的影響
  每年的11月中旬至第二年的4月中旬間松花江水質具有低溫、低濁的特點(水溫為0℃、濁度為10NTU左右、pH值在6.8左右),在6、7月間水溫在20℃左右,濁度為70NTU左右。試驗期間投加的混凝劑為硫酸鋁,低溫期投加量經小試確定為40mg/L,采用活化硅酸作為助凝劑,投量為5mg/L。在較高溫度和濁度下的混凝劑投量為25mg/L。為了對比氣浮與沉淀工藝對固液分離的效果,兩套工藝流程中對混合池、反應池、投藥量及混合強度等前續工藝采用了相同的運行參數?;旌铣刂械目焖倩旌蠒r間為2min,G值為420s-1,反應池反應時間為20min,G值為10s-1,氣浮池水力停留時間為10min,回流比采用8% ,沉淀池中水力停留時間為1h,表面負荷率為氣浮池的1/6。

  在低溫、低濁期間沉淀池對濁度的去除率不高,平均在50%左右,出水濁度維持在5NTU左右;而氣浮池對濁度的去除率則高達90%左右,出水濁度可降至1NTU左右。 當水溫為20℃、進水濁度在60~80NTU時,沉淀工藝的出水濁度在4NTU左右,平均去除率為95%;DAF的出水濁度在2NTU左右,平均去除率為97%,效果優于沉淀工藝。
對兩種工藝的處理效果差異分析如下:
  根據斯托克斯公式[2],假定一個絮凝顆粒的直徑為50μm,密度為1.01g/mL,則在20℃時此顆粒的沉降速度為0.05m/h,沉淀池的表面負荷率一般在0.75~1.6m3/(m2·h),所以該顆粒不會被沉淀去除。如果顆粒要得到0.75m/h的沉速,則顆粒需要成長到178μm的直徑才能被去除。在0℃時水的動力粘度系數為20℃時的1.8倍,對于同樣狀況的絮凝顆粒,0℃時在沉淀池中的沉速為0.03m/h。要使顆粒得到0.75m/h的沉降速度,則該顆粒需長到245μm的直徑。
  在考察水溫對處理效果的影響時,必須考慮溫度對絮凝顆粒的穩定性、顆粒與顆粒以及顆粒與氣泡之間結合性能的影響。在低溫時由于水的粘度較大,顆粒周圍的水化膜較厚,顆粒的親水性加強,從而使得顆粒能夠在水中穩定地存在。尤其在低濁度時,由于水中膠體顆粒物數量較少,因而與混凝劑有效碰撞脫穩的機會也少,在實際生產中往往不得不采用加大投藥量的方法來提高處理效果。采用DAF工藝時,由于通入空氣,氣泡和顆粒相互碰撞粘附幾率增大,使顆粒的密度變小而更容易浮至水面被去除。
2.2 反應時間對除濁效果的影響
  無論在低溫或高溫,對于沉淀工藝而言,要想獲得較高的濁度去除率,反應池中的反應時間應不少于20min。而對于氣浮工藝而言,只需要5min的反應時間就能獲得很高的去除率,這是因為沉淀法是依靠絮凝顆粒不斷長大而下沉,在低濁度時顆粒有效碰撞幾 率降低因而使得顆粒成長的時間較為緩慢,據有關資料介紹為20~30min。氣浮法則借助于微氣泡的粘附作用,從而使得反應時間比沉淀法短。
 

2.3 對有機物的去除效果
  原水水質見表1。

氣浮法與沉淀法的比較

試驗結果見表2。

氣浮法與沉淀法的比較

從表2可見,在0℃和20℃時,兩種工藝對有機物的去除率均較低,對TOC和CODMn的處理效果相差無幾,而對UV254的去除率在0℃時則相差了4.55%,這是由于兩種工藝的出水濁度不同所引起的,DAF出水濁度平均為5NTU,而沉淀池的出水濁度在1NTU左右。在20℃時,對UV254處理效率的差異降至1.35%,這也是由于二者出水濁度的差異變小所造成的。兩種工藝在0℃時對水中有機物的去除率高于20℃時,這是由于前續的混凝工藝采用了不同的投藥量所造成的??梢妼τ袡C物的去除效果取決于混凝工藝,而與DAF或沉淀等固液分離步驟關系不大,這與O‘Melia等的研究結果相符[3]。因此要想提高對水中有機物質的去除效果,重點應對混凝工藝進行探討。

3 結論

 ?、?對于濁度<100NTU的原水,DAF工藝要優于常規的沉淀工藝,特別是對低溫、低濁水,其優勢更為明顯。
 ?、?DAF工藝的反應時間只需要5min就能獲得較高的處理效率,而對常規的沉淀工藝而言,至少需要20min的反應時間才能較為充分地發揮沉淀工藝的沉淀能力。
 ?、?水中有機物質的去除效果取決于混凝工藝,而與DAF或沉淀等固液分離步驟無關。
 ?、?在我國北方城市新建低溫、低濁水質的處理廠或對已有水廠進行改造時,可優先考慮采用氣浮工藝。




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