水處理微絮凝階段絮體形態(tài)特征對過濾效能影響研究.pdf

1、過濾是給水處理工藝不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié),其效能好壞直接影響飲用水的安全性及穩(wěn)定性。從過濾單元本身進(jìn)行強(qiáng)化具有一定的局限性,而混凝作為水處理的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)對后續(xù)工藝的處理效能具有顯著的影響。微絮凝階段是混凝開始的最初階段,在該階段脫穩(wěn)顆粒迅速變化,其絮體形態(tài)對混凝效果及后續(xù)沉淀過濾環(huán)節(jié)影響較大。
　　本文以混凝-沉淀-過濾試驗(yàn)為基本的研究手段,顆粒計(jì)數(shù)儀、濁度儀及壓力計(jì)在線監(jiān)測水質(zhì)和濾層水頭變化情況。通過研究原水微絮凝直接過濾工藝濾前進(jìn)水

2、的微絮體形態(tài)對過濾效能的影響。在此基礎(chǔ)之上,研究常規(guī)混凝-沉淀-過濾工藝微絮凝階段的絮體形態(tài)對過濾效能的影響,并引入硅藻土及碳酸鈣粉末改變初始顆粒分布使試驗(yàn)結(jié)論得到更充分的證實(shí)。利用前兩種工藝情況下的研究,將結(jié)論應(yīng)用到低溫低濁水的處理過程,通過強(qiáng)化微絮凝階段使過濾效能提高。
　　研究結(jié)果表明:原水微絮凝直接過濾,濾前進(jìn)水絮體顆粒的分形維數(shù)越大,濾后出水的顆粒數(shù)越少且變化越平穩(wěn),過濾初始壓力越小,濾層上水頭升高速率越慢;濾后剩余顆粒

3、總數(shù)及過濾始末時(shí)刻濾層上壓力差值與濾前進(jìn)水絮體分形維數(shù)呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)在0.7以上。
　　本試驗(yàn)條件下的常規(guī)工藝中,混凝開始的9.2min內(nèi)滿足微絮凝階段顆粒快速變化的特征,定義微絮凝階段為混凝開始的0～9.2min。改變PAC投量、硅藻土投量和碳酸鈣投量的情況下,沉后水剩余顆粒數(shù)、沉后水剩余濁度、濾后出水顆粒總數(shù)、濾后出水影響過濾顯著的顆粒數(shù)之和、濾層上壓力變化值均與微絮凝階段分形維數(shù)變化速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)在0

4、.7以上。投加硅藻土或碳酸鈣能夠顯著改善濾后出水水質(zhì)及降低濾層上的壓力值,當(dāng)PAC投量為20mg/L及硅藻土投量為20mg/L時(shí),濾后出水顆粒數(shù)控制在200個(gè)/mL以下,PAC投量相同碳酸鈣粉末投量為20mg/L時(shí)濾后出水顆粒數(shù)控制在100個(gè)/mL以下。
　　低溫及低濁對水處理的影響表現(xiàn)在混凝過程中脫穩(wěn)顆粒形成較大絮體顆粒的速率低,混凝結(jié)束時(shí)終止于形成中等粒徑的絮體懸浮于水中不能沉降,其微絮凝階段時(shí)間較長,分形維數(shù)開始變化的時(shí)間較

5、晚且變化速率較低,導(dǎo)致濾后出水顆粒數(shù)及濾層上壓力值偏高。從強(qiáng)化微絮凝階段絮體形態(tài)的角度提出三種有效處理低溫低濁水的措施,分別為采用適合低溫低濁水處理的水力條件、選用合理的絮凝劑及改變初始顆粒的方式。本試驗(yàn)條件下,快攪時(shí)間1min,快攪強(qiáng)度400rpm,氯化鐵投量12mg/L及硅藻土投量10mg/L時(shí),微絮凝階段粒度變化更迅速,分形維數(shù)開始變化的時(shí)間較早且變化的速率更大,為低溫低濁水處理的最佳工況,過濾5min穩(wěn)定后濾后顆粒總數(shù)控制在10