短管微涡混凝-微孔雾化气浮新工艺的实验研究

摘要

浊度是衡量水质的一项重要指标，它反映了水中悬浮物、微生物和有机物的去除程度。我国于2001年颁布实施了新的《生活饮用水卫生规范》，新标准要求浊度不能超过1NTU。 由于我国饮用水源微污染情况严重，传统的常规处理工艺已不能满足新标准对浊度的要求，而生物预处理工艺影响因素多、启动时间长，深度处理工艺投资和运行费用昂贵，所以，对常规处理工艺进行强化和改造是实现1NTU水质目标的经济可行的方法。 对于常规处理工艺系统，滤前水浊度是控制其运行工况及费用的关键参数。要实现1NTU水质目标并尽可能做到经济可行，应控制滤前水浊度在3~5NTU左右。为此，应对滤前工艺进行强化和改造，以满足滤前水浊度的要求。目前出现了一种根据微涡旋混凝理论发明的涡流反应器，其絮凝效果好但加工制作较为复杂；而在气浮滤池的改造中大多采用压力溶气气浮工艺，该工艺辅助设备多、投资大。 针对这两种情况，本课题尝试采用一种新的制作更为简便的短管填料作为絮凝反应的扰流装置，在气浮工艺中采用新型雾化曝气管作为微气泡的产生装置，从而使常规处理工艺的强化和改造工程更为简单经济。具体研究内容包括两个方面：一是研究新型短管扰流填料的水力特性和混凝效果以及在此絮凝方式下的最佳能耗分配方案；二是研究新型雾化曝气管的净水效果及影响因素。这两方面的研究成果可用于中小型水厂技术改造，以实现1NTU的新的水质指标。 实验研究表明，水流流经填料的能耗与流量呈现很好的乘幂关系，而且其相关性极高，并利用正交实验的方法找到了该絮凝方式下的最佳能耗分配方案。在气浮实验中，采用雾化曝气管可以得到尺寸较小的微气泡。影响气浮效果的因素主要有气水比值和单位管长的气量负荷，由实验得到最佳的气水比值为8‰，单位管长气量负荷选定为25.6L/h·m较为合适。