新型变速高效絮凝池的开发与运行讨论

张博 田林青 张亚方 彭赵旭

摘 要：随着城市的发展，水体的污染不容小觑，絮凝池在水处理领域占据重要的地位。本文提出了一种新型变速高效絮凝池，采用两种池型：阶梯式以及渐变式，进行絮凝池模型试验。设计了试验阶段步骤，并对实验结果进行初步的分析。最后对絮凝池模型的不足之处进行了讨论，提出了模型改进的思路。

关键词：新型絮凝池 模型试验 絮体形态分析

1.前言

随着社会的发展，城市水体的污染日益严重，水处理工作的难度也在增加。絮凝池在水处理领域中占有重要地位。为了除去天然水体中的悬浮物质以及胶体，通常需要使脱稳过后的颗粒具有较好的絮凝性。絮凝池的目的就是创造合适的水力条件使这种具有絮凝性质的颗粒相互接触、碰撞，以形成较大的絮体。絮凝池絮凝效果的好坏直接影响到后续处理的沉淀效果。因此，改善絮凝池的絮凝效果，对水处理效果的提高有着重大的意义和实用价值。

2.新型变速高效絮凝池的设计

根据絮凝池的絮凝原理是颗粒之间的碰撞，因此，如何能让颗粒充分接触、碰撞而絮凝，便是提升絮凝池絮凝效果所要研究的主要内容。絮凝池设计中关键的参数为速度梯度，即令水流的流速发生变化。常用的隔板絮凝池是通过改变隔板宽度：进水端至出水端逐渐变宽以改变流速。本文所提出的新型渐变流高效絮凝池的设计也是基于水流速度的变化，设计出一种能够使过水断面的横截面积不断发生变化的絮凝池，使水流的流速不断发生改变，让颗粒之间能够充分碰撞，以达到提高絮凝池絮凝效果的目的。其形式如下：

新型絮凝池共有两个池体，池体A为连续坡度，使过水断面的面积逐渐增大，实现了渐变速。池体B为阶梯式坡度。渐变速高效絮凝池的结构简单，富有创新性。为了评定新型絮凝池絮凝效果的好坏，在实验过程中通过观察絮凝池中形成的矾花的大小来进行初步判断，将出水用试管沉淀一定时间后测定上清液浊度，根据浊度的大小来判断，同时在不同的实验条件下利用显微镜和计算机成像来观察所形成的絮体的形态来评价絮凝效果的好坏。同时，由于池体A和池体B同时进行实验，水样的提取时间相同，可以形成对比实验，来判断二者絮凝效果的高低。下图为新型絮凝池模型图。

3. 变速高效絮凝池实验的设计与讨论

3.1 针对高岭土溶液的最佳絮凝实验条件的确定

a.配置实验室用原水：利用高岭土为溶质，首先配置高岭土溶液，用1L自来水加入0.2g高岭土，利用六联式搅拌机持续搅拌，并控制搅拌过程中PH值的稳定。搅拌方式为：先用200r/min的速度搅拌30s，之后再用30 r/min的速度搅拌10min。

b.配置硫酸铝溶液PAM：用100ml自来水溶解1g明矾，配置成溶液。

c.配置10%的盐酸以及1mol/L的氢氧化钠溶液，用作PH的调节。

d.在实验过程当中，分别取搅拌30s以及搅拌10min30s时的混合水体，在10倍显微镜下观测其中的颗粒状态，等待混凝结束后，沉淀30min后去上清液测量浊度并记录。新型絮凝池实验设计试验阶段步骤如下：

阶段1：PAM投量和PH值的影响；PH值为6、7、8，PAM投量（mg/L）为10、30、50。阶段2：搅拌强度和时间的影响；搅拌强度（r/min）為10、30、50，搅拌时间（min）为：5、17.5、30。阶段3：模型实验。

3.2 新型絮凝池模型实验设计

在水桶中配置足够量的高岭土溶液，并用搅拌桨不断进行搅拌，同时利用曝气泵进行辅助搅拌，防止高岭土沉降导致进水水质不均匀。进水之前调节溶液的PH值，将PH值调节至中性。投加30mg/L（最佳投加量）的混凝剂以及5.5mg/L的助凝剂，保持水桶中溶液的持续搅拌。利用两台蠕动泵将配置好的原水分别打入两组絮凝池当中，并控制每个絮凝池的水力停留时间为25min，整体试验时间持续2小时。在絮凝池运行试验的过程当中，每隔25min进行一次取样：利用移液管分别在阶梯式絮凝池体（突变流）的每个横断面处以及对应的连续坡度池体（渐变流池体）的横断面处采取水样10ml，并制作显微镜观察玻片，在显微镜下观测絮体颗粒的形态大小，利用计算机软件拍摄图片进行分析。最后，将采取的水样静止沉淀30min之后，利用浊度仪测定其上清液的浊度，对浊度大小以及浊度变化规律进行分析，进而讨论出絮凝池絮凝效果的最佳状态以及絮凝效果的好坏。

4.絮凝池模型的不足与改进

新型絮凝池模型在实验运行中取得了比较明显的絮凝效果，但是经过对絮体形态的分析，仍存在着很多的难题。首先，在采取水样时，由于絮体容易沉降，制作玻片时水样中絮体的浓度很难正确反映在絮凝池中絮体的浓度以及分布情况；其次，经过对絮体的测量与分析，并未发现较好的絮体变化规律，原因可能是由于水样提取的不均匀性导致所观测的絮体没有明显的大小规律；再次，由于絮凝池前部的混合室内不能起到很好的搅拌作用，故混凝剂无法与原水进行很好的混合，若直接在原水中投加混凝剂与助凝剂，经过一段时间的搅拌之后，在原水中就已经形成了较大的絮体，这就影响了对絮凝池絮凝效果的分析。絮凝池模型仍需进一步的改进，改进思路可以放在混合池以及水样的提取方向，其效果有待后续的研究。

参考文献：

[1] 田慧娟. 絮凝沉淀试验装置的设计与运行[J]. 建材高教理论与实践.1996，02.

作者简介：

张博（1997.01.11-）男，汉族，河南省商丘市，身份证号41140219970111053X，本科生，研究方向：水处理领域。