城镇供水中针对黄河“桃花水”的混凝试验与工艺改进

孙文娟 翟召鹏

（淄博市引黄供水管理局，山东 淄博255000）

0 引言

淄博市引黄供水工程是为解决水资源短缺而建设的一项大型城市基础设施，包括水源工程、水处理工程和输配水工程三大部分，设计总供水规模为50万吨/日，其中一期工程25万吨/日，于2001年9月28日竣工通水，引黄工程自通水以来，有效地缓解了淄博地区的水资源供需矛盾，涵养了地下水源，改善了投资环境和生态环境。但是随着经济的发展，沿黄城市对黄河的经济开发强度逐年加大，加上黄河流程长，流量小，沿途大量的工农业废水和生活污水的注入，黄河自净能力逐步降低，黄河山东段水体富营养化程度不断恶化。

作为黄河下游的引黄供水企业，每年都要面临黄河“桃花水”的困扰，“桃花水”到来时，原水水质恶化，引黄水厂采用“混凝-沉淀-澄清-过滤-消毒”的常规水处理工艺运行困难，沉降比骤降，单池最高出水浊度高达10NTU，出水浊度难以保障。为此公司成立专门的研究小组，在借鉴省内外引黄水司的先进经验的基础上，通过跟踪原水变化情况，模拟现场工艺情况，开展了一系列针对黄河“桃花水”的混凝实验，得出针对此类水质在生产控制中可借鉴或参照的调整参数，并将结论逐步引用到生产实践中，取得了良好的效果。

1 “桃花水”情况概述

每年三四月份气温变暖，黄河上游冰雪消融，使黄河水中携带大量的污染物，造成黄河水质恶化，我们统称这类水为“桃花水”。 此类水的特点是污染成分较复杂、污染程度较高，特别是有机类污染。通过对黄河“桃花水”的跟踪监测，淄博引黄水厂“桃花水”到来时的检测结果如下：浊度304NTU、色度14度、臭味3级、耗氧量5.84mg/L、氨氮0.45 mg/L、藻类371万个/L、总磷0.45 mg/L。从水质指标上看几个污染指标相对较高。特别是总磷已超Ⅴ类水水质标准，原水污染严重，此时澄清池混凝-沉淀效果迅速变差，有时难以控制沉降比，澄清池出水有时高达10NTU，由此很难保证滤池过滤效果，给水处理带来很大难度，严重影响了出厂水水质。

2 “桃花水”混凝处理机理

首先模拟净水工艺过程，开展混凝实验，并对混凝现象作对比分析。大量的混凝实验表明：混凝过程中矾花出现太早，生成的矾花细小而均匀，颗粒结实比重大，进一步絮凝效果吸附活性差，从而造成矾花沉降快，泥水分离效果差。特别是原水浊度升高到100NTU时，随着慢搅过程中即有沉淀物析出。从这些现象及水质指标上可以判断：原水可能受到溶解性有机高分子物质的污染，比较典型的有腐殖质一类的物质，此类物质分子大，性质跟胶体相似，但比胶体更难处理。特别是对澄清池运行，容易造成悬浮泥渣下沉，失去沉降比。

针对黄河“桃花水”的水质特点，强化混凝是常规工艺水质保障的必选方法，混凝是水中胶体颗粒以及悬浮物凝聚的过程，包括凝聚和絮凝两个阶段，即“脱稳”胶体失去稳定性的过程和脱稳胶体相互聚集的“絮凝”过程，凝聚的作用动力室颗粒的布朗运动。絮凝是杂质颗粒间或杂志与混凝剂结成大颗粒絮状体，发生絮凝的必要条件是颗粒之间相互碰撞。对于粒径小的悬浮物和胶体杂质，须加大投加混凝剂方可去除。主要从以下几个方面进行强化混凝实验，根据实验效果寻找或确定针对桃花水的处理方案：

1）改变混凝搅拌条件，即改变搅拌转速G值及慢速搅拌时间T值，优化混凝参数进行实验。

2）加大投药量，强化混凝。

3）更换轻铝盐即聚化氯化铝PAC，优化混凝剂。

4）在混凝中加入助剂如PAM，提高絮凝效果。

3 实验结果及结论

通过对各实验进行反复的验证，得出如下结论：

实验1：原水浊度高时，合理降低转速，增加慢速搅拌时间，有利于矾花絮凝，但生成的矾花沉降快，沉淀后絮体小而结实，泥渣缺少吸附活性。

实验2：加大投药量确实能使矾花有一定程度长大，改善絮凝效果，但生成的矾花沉降快，沉淀后絮体小而结实，泥渣缺少吸附活性。

实验3：铝盐形成的矾花比铁盐矾花生成慢矾花稍小而且松散，沉降慢1～2分钟，矾花沉降后的絮体稍大而松散具有较好的吸附活性。与铁盐泥渣相比，这种絮体更适合澄清池运行。

实验4：铝盐生成的矾花太小而轻，易打碎，适当加入助剂PAM，能够使矾花有效长大，又不太影响铝盐矾花沉速，能有效改善矾花大小和泥渣松散程度，增加吸附效果。

针对实验结果，当原水遭遇类似“桃花水”污染，可从以下几个步骤针对澄清池采取措施进行调整：

1）首先选用铝盐作为混凝剂，由于铝盐分子量小生成的矾花轻、沉降慢、配合PAM助剂使用时，生成矾花沉淀后泥渣大而松散且较稳定，在澄清池中易悬浮，易控制沉降比，而且泥渣吸附活性较大，是处理此类水的优选药剂。

2）适当提高加药量，进行强化混凝能有效改善絮凝效果，降低出水浊度。

3）合理调整搅拌参数，即降低搅拌强度，增加紊流程度，有效改善絮凝效果。

4）由于澄清池泥渣生成快活性差，适当增加排泥频率，采取少排勤排，保持低沉降比运行。

4 生产性试验

针对试验结果提出的相应的结论，淄博引黄净水厂分别对这些结果进行了生产验证试验，由于实验得出的加药量与澄清池实际运行结果之间存在差别，特别是对于澄清池运行，由于澄清池存在3～5倍的回流量及泥渣循环层，对原水水质变化适应性较强，从理论上可知泥渣浓度达到一定的程度时，即通过改善水利条件，控制好适当的沉降比，出水效果大大提高，全年平均沉后水浊度低于1 NTU，保证了滤池过滤效果，而且加药量大大降低，从而节约了制水成本，因此淄博引黄水厂针对黄河“桃花水”确定了以下技改措施：

1）改进混凝设备，由原来的水利混合改为水力与机械搅拌同时混合的方式，并在混合池设置导流板，提高流速等，使混合更加充分达到微观扩散的目的。

2）根据实验结果在反应室增设导流槽，提高澄清池搅拌机转速、改善和增加反应速度、增加斜板坡度，改善稳流程度，使澄清池出水浊度大大降低。

3）通过调整过滤频率、增加汽水反冲时间和微絮凝，强化过滤效果。

4）根据原水情况选择合适的净水剂，同时适当加大净水剂投加量。

5 运行效果

淄博引黄净水厂从2006年开始采用本实验提出的建议针对“桃花水”的水源对澄清池进行工艺调整，经过跟踪监测，澄清池出水和净水厂出厂水浊度和其他指标大大降低，多年来年出厂水浊度保持在0.1～0.3 NTU。大大改善了水质状况，保证了出厂水质。

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部.城镇供水厂运行、维护及安全技术规程[M].中国建筑工业出版社.

［2］王占生,刘文君.微污染水源饮用水处理[M].中国建筑工业出版社,1999.

［3］韩宏大,周玉文.等.强化常规工艺处理黄河原水的实验研究[M].中国给水排水,2006.

［4］杨开明,张建.强混凝沉淀过程中最佳混凝剂投量的研究[M].工业水处理,2005.