溶氣氣浮法和沉淀法的比較

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。

試驗結果見表2。

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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