微絮凝凈水工藝的設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化探討

1、微絮凝凈水工藝的設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化探討摘要：總結(jié)多年來應(yīng)用微絮凝凈水技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，從微絮凝凈水器的原理出發(fā)，提出幾項(xiàng)關(guān)于微絮凝凈水工藝設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化建議：原水濁度不超過60NTU、盡量靠近微絮凝凈水器設(shè)置混合器混合藥劑、手動控制藥劑投加量、反洗方式采用先氣洗后水洗、控制模式以遠(yuǎn)程手動”模式為主。針對不同類型的微絮凝凈水器，提出了過流速度設(shè)計(jì)參考值。提出尚需進(jìn)一步探討研究的問題：利用微絮凝凈水技術(shù)如何去除溶解性污染物、如何改進(jìn)微絮凝凈水器。關(guān)鍵詞：微絮凝凈水器設(shè)計(jì)運(yùn)行優(yōu)化近年來，微絮凝凈水技術(shù)的應(yīng)用越來越多。在自來水行業(yè)里，微絮凝凈水器從處理低溫低濁水發(fā)展到處理含藻、含有機(jī)物的微污染水源水；在市政污水

2、處理領(lǐng)域里，微絮凝凈水器從單純處理二級出水發(fā)展到中水回用；在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域里，含油廢水、印染廢水、鍋爐除塵廢水、牛仔服裝洗滌廢水、造紙廢水等行業(yè)廢水處理也開始應(yīng)用微絮凝凈水技術(shù)。由于微絮凝凈水器不等同于簡單的過濾器，也不同于傳統(tǒng)的混凝-沉淀-過濾工藝，在近年來的實(shí)踐中，微絮凝凈水器的優(yōu)勢和缺陷逐步明確，筆者就微絮凝凈水工藝的設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化進(jìn)行探討，以助微絮凝凈水技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。1微絮凝凈水器的凈水機(jī)理及特點(diǎn)微絮凝凈水技術(shù)的核心是微絮凝凈水器【11，微絮凝凈水器在外形上與一般的壓力濾罐類似，由罐體、閥門、連接管道及儀表等組成。罐體內(nèi)采用了與普通壓力濾罐不同的構(gòu)造，由上下濾板、凝聚層、絮凝層與過

3、濾層組成。但微絮凝凈水器不等同于普通過濾器，微絮凝凈水器的凈水機(jī)理是：水流在投加絮凝劑后進(jìn)入凝聚層，凝聚層采用特殊的材料，其形狀能使水流產(chǎn)生大量微小渦流，促進(jìn)水中膠體雜質(zhì)與絮凝劑顆粒相互碰撞，產(chǎn)生脫穩(wěn)和凝聚，生成絮體。微絮凝工藝的微”即指凝聚層中的微小渦流和微小絮體。進(jìn)入絮凝層的水流挾帶大量微小絮體，當(dāng)它們在水流紊動下接近絮凝層材料表面時，被吸附并與水流分離，被吸附的絮體顆粒又吸附水中絮體，這一過程稱為絮凝。當(dāng)吸附層達(dá)到一定厚度，其吸附力不足以抵抗水流剪力時，到達(dá)吸附平衡，水中絮體向下層移動，繼續(xù)在下層產(chǎn)生絮凝作用。當(dāng)原水濁度較高時，應(yīng)設(shè)計(jì)較厚的絮凝層。微絮凝工藝的絮凝”即指絮凝層中的吸附絮凝

4、作用。當(dāng)絮凝劑投加量不當(dāng)、膠體脫穩(wěn)凝聚效果不佳或水中存在某些無法凝聚的雜質(zhì)時，則會造成部分雜質(zhì)無法在絮凝層絮凝而穿透(這和傳統(tǒng)工藝沉淀池出水仍有一定濁度的原因相同)，這些雜質(zhì)由過濾層去除。從上述機(jī)理來看，微絮凝凈水器具有兩大突出特點(diǎn)：不完全絮凝、無沉淀工藝。2設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化要點(diǎn)2.1應(yīng)用條件微絮凝凈水技術(shù)應(yīng)用條件的主要控制指標(biāo)是原水的濁度。在微絮凝凈水器的中試階段，有科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)公司，曾試驗(yàn)過原水濁度達(dá)1000NTU的情形，但在近年來的實(shí)際案例中，真正運(yùn)行穩(wěn)定、操作性強(qiáng)、最經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用情形是原水濁度不超過60NTU，這是微絮凝凈水器無沉淀、含污相對受限的特點(diǎn)所限。通過對多地采用陶粒類微絮凝凈水

5、器運(yùn)行的水廠進(jìn)行實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)單臺微絮凝凈水器每天反洗三次是可以容忍的最大反洗次數(shù)。所以實(shí)際設(shè)計(jì)時，對于陶粒類微絮凝凈水器建議原水濁度不超過60NTU;纖維束類微絮凝凈水器2含污容量比陶粒類微絮凝凈水器稍大，適用的原水濁度稍高一些，但為了保證較好的操作性，仍然建議原水濁度不超過60NTU。2.2藥劑的混合微絮凝凈水技術(shù)不需要完全絮凝，藥劑充分混合以后應(yīng)立即依次進(jìn)入凝聚層和絮凝層，如果在水流進(jìn)入微絮凝凈水器以前，顆粒已絮凝，則在凝聚層和絮凝層反而會造成一定的堵塞。所以，建議靠近微絮凝凈水器設(shè)置混合器。有的專業(yè)公司生產(chǎn)的微絮凝凈水器專利產(chǎn)品，在微絮凝凈水器上直接安裝亞微擴(kuò)散混合器（適合單臺運(yùn)行），

6、其目的就是既保證藥劑快速充分混合，又保證藥劑混合后及時進(jìn)入凝聚層。2.3藥量控制微絮凝凈水不需要完全的絮凝，在投藥環(huán)節(jié)上，藥量的適用范圍比傳統(tǒng)混凝工藝要大得多，消耗量也相對少一些。在筆者經(jīng)歷和考察的諸多案例中，微絮凝凈水的藥量控制一般不需要在線調(diào)控，僅依據(jù)調(diào)試結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)手動調(diào)控足矣，而且這種簡單的手動調(diào)控也深受用戶歡迎。在給水領(lǐng)域中，水源水質(zhì)相對穩(wěn)定；在水質(zhì)水量波動大的工業(yè)廢水領(lǐng)域里，調(diào)節(jié)池可起到水質(zhì)水量調(diào)節(jié)作用。所以，微絮凝凈水中的藥劑投量控制一般無需設(shè)計(jì)在線調(diào)控，這樣還可以節(jié)約建設(shè)成本。2.4過流速度過流速度與微絮凝凈水器的結(jié)構(gòu)、性能有關(guān)。對于纖維束類微絮凝凈水器，建議選用2030m/h;

7、對于陶粒類，建議選用1016m/h。在以水質(zhì)為主的控制條件下，取低值；在以水量為主的控制條件下，取高值。有的專業(yè)公司生產(chǎn)的微絮凝凈水器專利產(chǎn)品的過流速度可能高于這些數(shù)據(jù)，可以其專利技術(shù)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。2.5反洗方式由于微絮凝凈水器的凈水層較厚，為了保證反沖洗充分，設(shè)計(jì)時需考慮增加氣洗。在實(shí)際運(yùn)行時，反洗順序建議采用先氣洗后水洗，而不建議采用氣-水合洗，這是因?yàn)椋合葰庀春笏吹男Ч耆軌驖M足要求；與先氣洗后水洗方式相比，氣-水合洗需要的氣壓大、鼓風(fēng)機(jī)功率大。在實(shí)際案例中多次出現(xiàn)氣-水合洗時鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流陡增、聲音異常現(xiàn)象，這雖然顯露出鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)選型偏小，但同時也表明氣-水合洗的設(shè)備投資大、運(yùn)行能耗

8、大。2.6運(yùn)行控制模式微絮凝凈水很容易實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行控制模式，但在多年來的實(shí)際應(yīng)用中，其實(shí)最受歡迎的控制模式是遠(yuǎn)程手動”模式，這一模式既體現(xiàn)了一定程度的自動化，也最能適應(yīng)千變?nèi)f化的實(shí)際運(yùn)行需求。所以,在設(shè)計(jì)時,建議以遠(yuǎn)程手動”模式為主，將這種模式要設(shè)計(jì)得盡可能完善、可靠、人性化。3尚需進(jìn)一步探討研究的問題在應(yīng)用微絮凝凈水技術(shù)去除濁度的同時，還有其它相關(guān)問題需要進(jìn)一步探討研究。(1)如何去除溶解性無機(jī)污染物。利用微絮凝凈水技術(shù)去除溶解性無機(jī)污染物的技術(shù)路線是：選擇特殊的絮凝劑或助凝劑，或者添加對應(yīng)的沉淀劑，在微絮凝過程中將無機(jī)污染物去除掉。現(xiàn)在已有案例采用聚鐵作微絮凝的絮凝劑去除無機(jī)磷。這種藥劑

9、法使得微絮凝凈水器對原水濁度的適應(yīng)性下降，這種影響倒底有多大需要考察研究。另外，特殊藥劑的選擇必須考慮出水水質(zhì)不受影響，藥劑選擇也需要探討研究。(2)如何去除溶解性有機(jī)污染物。利用微絮凝凈水技術(shù)去除溶解性有機(jī)污染物有兩條技術(shù)路線：一是在微絮凝凈水器以外增設(shè)氧化、吸附工藝，二是在微絮凝凈水器內(nèi)部增設(shè)氧化、吸附工藝。第一條技術(shù)路線中的氧化、吸附工藝與微絮凝凈水技術(shù)相關(guān)但實(shí)質(zhì)可以與微絮凝凈水技術(shù)割裂開來，本篇所述去除溶解性有機(jī)污染物主要是指第二條技術(shù)路線。在第一條技術(shù)路線里，增設(shè)的氧化-吸附工藝需要增加相當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)成本和運(yùn)用成本，考慮第二條技術(shù)路線的主要原因就是旨在盡可能降低成本。在微絮凝凈水器內(nèi)增加顆?；钚蕴课匠愇兑延邪咐钚蕴吭谖⑿跄^程中的吸附效果不理想，活性炭比重輕，反洗時容易被沖起堵塞上濾板濾頭，使得反洗操作性大大降低。到目前為止，第二條技術(shù)路線的研究尚無特別成功的報道。(3)如何改進(jìn)微絮凝凈水器。微絮凝凈水技術(shù)沒有沉淀工藝，從而導(dǎo)致微絮凝凈水器的含污能力相對受限，要改進(jìn)微絮凝凈水器，最迫切的改進(jìn)點(diǎn)就是如何提高含污能力。有必要研