高效沉淀池的技术研究与应用

2016-09-12刘大明中原油田供水管理处河南濮阳457001

化工管理 2016年4期

刘大明（中原油田供水管理处，河南濮阳 457001）

高效沉淀池的技术研究与应用

刘大明
（中原油田供水管理处，河南濮阳 457001）

通过对高效沉淀池运行控制方法的现场比对试验，探讨了高效沉淀池运行控制的合理方法。结果表明，在冬季低温低浊地表水净化处理时用药量较大；在很低的PAM投用模式下能保证净化水场出水浊度达标；高效沉淀池进水浊度较高时污泥回流量相应增大、进水浊度偏低时污泥回流量相应减少才能收到较好的净水效果。

高效沉淀池；比对试验；低温低浊地表水；PAM投用量；污泥回流量

图1 高效沉淀池监控系统SCADA触摸屏

高效沉淀池的运行控制是根据流量、进水浊度（SS）和出水浊度来调节加药量、回流污泥量、排泥周期和排泥量、絮凝搅拌器的转速等运行参数。当进水流量增加（或进水SS值增大）时，需要增加药剂投加量、增加排泥量。

输入的原水首先与混凝剂聚合氯化铝（PAC）药液混合，从而形成胶体悬浮颗粒。这个过程通过固定转速的搅拌器在混凝池中快速混合实现。混凝剂通过加药泵加注，投加混凝剂聚合氯化铝药液的配制浓度是不变的，但其投加量是与水厂进水流量成正比变化。投加浓度可以通过操控员操控相应数据采集和监控系统（SCADA）屏幕显示来手动调节。相应的控制器（PLC）计算确定混凝剂流量，并控制加药泵投加。

接下来在絮凝池投加有机絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）药液与原水混合，形成絮凝体。采用涡轮搅拌器并且设置的导流筒使池体内部形成特殊的水力分布，这个涡轮机装备变频器以调节搅拌速度。调节是通过变频器或者相关数据采集和监控系统（SCADA）屏手动实现，而非自动的。絮凝剂通过加药泵加注，投加絮凝剂聚丙烯酰胺药液的配制浓度是不变的，但其投加量是同水厂进水流量成正比。投加浓度可以通过操控员操控相应数据采集和监控系统（SCADA）屏幕显示来手动调节。相应的控制器（PLC）计算确定絮凝剂流量，并控制加药泵投加。

回流污泥量是根据进水流量、进水浊度（SS）及回流污泥浓度进行控制，当进水流量和进水浊度波动时，需要适当增加（或降低）回流污泥量，以使絮凝区的絮凝效果保持在较理想状态，保证出水浊度不大于3NTU。

排泥周期由设置在沉淀澄清区的泥位高度进行控制，当泥位到达设计高度时启动排泥泵进行排泥（当来水条件稳定时，可改用定时器控制排泥）。剩余污泥是间歇性排放的，剩余污泥泵送入后续污泥处理，泵在一个固定转速下运行，两个泵共用输送管配有一个流量计。

3 高效沉淀池工艺控制方法的试验研究过程

如上所述，高效沉淀池的运行控制根据流量、进水浊度和出水浊度来调节加药量、回流污泥量、排泥周期和排泥量、絮凝搅拌器的转速等运行参数。

但是，PAC、PAM的投加浓度、污泥回流量、絮凝搅拌器转速的确定都需要运行操作人员根据高效沉淀池混凝、絮凝反应形态，依据来水流量、进水浊度和出水浊度等数据的变化，并参考自己以往积累的运行经验作出正确的判断，不断的实施调整操作，才能保证高效沉淀池的出水浊度达标。

由于高效沉淀池是净化水场水质深度处理的关键部位，如果运行掌控不好，导致出水浊度长时间、大水量的超标，会给下一级水处理设备流砂过滤池带来负担和冲击，导致最终净化水场出水浊度超标，同时会造成流砂过滤器石英砂“结泥球”现象，以致于影响天然气净化厂的生产。所以，很有必要对高效沉淀池的运行控制方法进行现场比对试验，加以分析总结形成经验和成果，从而益于运行操作人员控制水平进一步的提升。2015年9月8日开始，在高效沉淀池开始比对试验，致11月底完成。

4 试验研究结果及分析

4.1 PAC加药量对净水效果的影响

净化水厂配制使用的PAC药液浓度为10%（W），使用的固体PAC药剂含有氧化铝（Al2O3）质量分数为29%，经水溶解充分搅拌制成。

试验高效沉淀池在冬季低温低浊地表水净化处理时用药量的规律，11月份每天进水量600m3/h、进水浊度11NTU左右。通过对试验数据统计分析，选用11月18日、11月21日、11 月22日等不同工作日平均加药量、出水浊度，摒弃人为操作失误因素点，建立高效沉淀池PAC加药量与出水浊度相关曲线见图2。

图2 高效沉淀池PAC加药量对出水浊度影响

从图中可知，在冬季低温低浊地表水净化处理时由于气温低，混凝剂活性低所以耗量较大。在进水量600m3/h，进水浊度11NTU左右时，PAC最佳加药量为72L/h，折合水处理用药单耗为12mg/L。若加药量再增加，由于散碎“矾花”增多，出水浊度有上升趋势。

4.2 PAC/PAM投药比对净水效果的影响

净水厂配制使用的PAM药液浓度为0.05%（W），使用固体PAM药剂经水溶解搅拌熟化制成。

PAM加药量如果过少，则易致使PAC水中形成的矾花散碎不易沉降，出现“跑矾”现象而导致出水浊度超标；过多则易导致PAM成分进入过滤池对滤砂造成不良影响。

由于PAM的单体丙烯酰胺是有毒物质，净化水场自从投产运行以来，采取在保证水场出水浊度达标的前提条件下尽量少加PAM的运行方案。试验高效沉淀池不同的PAC/PAM投药比对出水浊度的影响，经过对试验数据分析，PAC/PAM加药流量比大于1时，经常有出水浊度超过3NTU的情况，PAC/PAM加药流量比小于1时，出水浊度普遍偏低。选用9月28日、10月11日、10月27日、11月16日、11月23日等不同工作日平均PAC/PAM加药流量比、出水浊度，建立PAC/ PAM加药流量比与出水浊度相关曲线见图3。

图3 高效沉淀池PAC/PAM加药流量比对出水浊度影响

从图中看出，随着PAC/PAM的减小，高效沉淀池出水浊度也随之降低。出水浊度最低点的PAC/PAM加药流量比为0.7，通过药液浓度折算，此点的固体PAC/PAM投药比为139，此值依然远远大于自来水处理界一般应用的10～20投药比［1］，可见，净化水场PAM的投用量是极为偏低的。

4.3 进水浊度与PAC加药量的影响关系

试验不同进水浊度对PAC投药量的影响，高效沉淀池进水流量相近，进水浊度在7～26NTU之间。通过对试验数据统计分析，选用9月21日、9月22日、9月26日、9月27日、10月23日等不同工作日平均进水浊度、加药量，建立高效沉淀池进水浊度与PAC加药量相关曲线见图4。

图4 高效沉淀池进水浊度与PAC加药量的影响关系

从图中看到，当高效沉淀池进水浊度升高时，PAC加药量也随之升高，进水浊度升高至25.4NTU时，加药量达到65.4L/h，折合水处理用药单耗为11.28mg/L；当进水浊度偏低时，PAC加药量反倒升高，进水浊度降低到11.2NTU时，加药量达到56.6L/h，折合水处理用药单耗为9.66mg/L；试验数据和生产现场经验都表明，当高效沉淀池进水浊度在20NTU左右时，PAC加药量最低，从图中看到进水浊度在20.2NTU时，加药量降为44.2L/h，折合水处理用药单耗为7.6mg/L。

当进水浊度偏低时PAC加药量反倒升高的现象，是由于水中缺乏胶体矾花的颗粒核［2］，矾花密实度较小难以沉降，为了压制出水浊度导致投药增多。

4.4 进水浊度与污泥回流量的影响关系

试验不同进水浊度对污泥回流泵流量的影响，高效沉淀池进水流量相近、进水浊度在5～26NTU之间。通过对试验数据统计分析，选用9月21日、9月22日、9月26日、10月12日、10 月28日等不同工作日平均进水浊度、污泥回流量，建立高效沉淀池进水浊度与污泥回流量相关曲线见图5。

从图中可见，当高效沉淀池进水浊度升高时，污泥回流量也随之增大，进水浊度升高至25.4NTU时，污泥回流量达到2.45m3/h，当进水浊度偏低时，污泥回流量也较小，进水浊度降低到5NTU时，污泥回流量只有0.85m3/h。这一现象说明在进水浊度较高时，沉淀澄清区底部有较多的新鲜污泥，回流至絮凝区可强化絮凝反应、缩短反应时间并增加絮体的沉降性能，得到良好的净水效果；然而在进水浊度较低时，沉淀澄清区底部絮凝物不密实、性质差［3］，如果回流量大会使絮体破碎，沉降速度低发生跑浊，造成出水浊度超标。