一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法

摘要

一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法，它涉及一种处理低温低浊水的方法。本发明目的是要解决现有低温低浊水处理方法存在混凝剂投加量大、净化效果差的问题。方法：一、将超声处理器安装在低温低浊水的进水管道上，在距离超声处理器末端10m～60m处设置混凝剂加药口；二、注入低温低浊水，同时启动超声处理器，当超声处理后的低温低浊水流经混凝剂加药口时投加混凝剂，含混凝剂的低温低浊水最终汇集到沉淀池中，沉淀一定时间，即完成低温低浊水的处理。本发明主要用于处理低温低浊水。

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理低温低浊水的方法。

背景技术

混凝是饮用水处理工艺中得到广泛应用的最关键环节之一，而混凝技术的研究在环境 科学领域也具有十分重要的地位。低温低浊度水不仅水温低、浊度低，而且水中耗氧量、 碱度以及pH值都低，水的粘度大。因而在水质净化过程中表现出投絮凝剂后，药剂分散 速率低，药剂使用效率低，混合絮凝缓慢，矾花细小、松散、不易下沉，从而造成絮凝、 沉淀、过滤效果很差。即使加大絮凝剂投量，不仅达不到饮用水水质标准，水中色度和浊 度反而增高，无谓地消耗大量药剂。

现有一种最直接解决低温低浊水处理问题的方法是改变其水质状态，即通过加热进水 和添加浊度添加剂将它变为中温中浊水。同时选用混凝效果较好的聚合铝(PAC)作混凝 剂且加大剂量。该工艺的关键是控制澄清池进出口的温度差(尽可能减小温差及温度波 动)，否则容易发生“翻池”现象，恶化出水水质。另一种常用方式溶气浮选法，利用压 力溶气水快速减压所释放出来的大量微细气泡，将水中加药混凝反应后所形成的絮凝颗粒 吸附在气泡表面,由于气泡密度小于水的密度，使吸附有絮粒的气泡上浮于水面，由刮渣 机清除，达到除浊目的，但溶气浮选只能处理一般低温低浊水，较难适用于对水质要求很 高的场合。直接过滤法(接触过滤法)也常用在低温低浊水处理应用领域，其净化工艺流 程简短，原水停留时间较短，故其净化效果受原水水质变化影响较大，这种方法对滤料的 要求较高，抵抗浊度冲击的能力弱，长期运行容易出现滤料堵塞问题。所以，采用此种形 式需慎重周密考虑，并需与管理水平相适应。

发明内容

本发明目的是要解决现有低温低浊水处理方法存在混凝剂投加量大、净化效果差的问 题，而提供一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法。

一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法，具体是按以下步骤完成：

一、水处理工艺：将超声处理器安装在低温低浊水的原水管道上，在距离超声处理器 末端10m～60m处原水管道上设置混凝剂加药口；二、水处理方法：低温低浊原水以一定 流速流经超声处理器，超声频率为23.5kHz～25kHz和超声强度0.50W/cm²～1.50W/cm²，原 水在超声处理器内的滞留时间为1s～100s，当超声处理后的低温低浊水流经混凝剂加药口 时，按投加量为30mg/L～40mg/L投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇 集到沉淀池中，沉淀30min～120min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。。

本发明优点：一、本发明利用超声-混凝联合作用不仅可以提高混凝剂分散效率，提高 低温低浊水的混凝效果，降低混凝剂投加量，还可以“矿化”污染水体中的易分解有机物， 降解大分子有机物，使水中大分子有机物在后续沉淀、生物过滤等单元操作中得到去除； 二、本发明方法经水厂实际应用显示，超声波在原水中作用50s～60s，混凝剂投加在超声 后15s，即可提高混凝效率20％以上。

超声波技术作为一种新的水处理技术，它具有去除效率高、反应时间短、设施简单、 占地面积小等优点，被认为是一种有前途的水处理技术。超声波是指频率高于20kHz的 声波，当一定强度的超声波通过媒体时，会产生一系列的物理、化学效应。超声波环境保 护领域的应用发展较快，主要有超声波清洗、杀菌、固液分离、污泥处理等，其对有机 物的降解与有机声化学是密切相关的。

若超声波的强度过大，大分子有机物降解成分子量过小的有机物，不利于混凝时混凝 剂的网捕作用；若超声波的强度过小，超声波的对大分子有机物的降解作用较弱，混凝剂 对大分子有机物的脱稳效果不好；当超声波强度在0.50W/cm²～1.50W/cm²时，超声波能将 原水中大分子有机物降解到最适合混凝剂吸附的尺寸，故利于形成絮体；超声波作用时间 可以控制水中污染物的极性，在这个作用时间30s～100s范围内，能使低温低浊水中胶体 最大程度地脱稳，从而与混凝剂充分接触，强化絮凝沉淀效果。

附图说明

图1为超声波强化混凝装置纵向布置模式图；

图2为超声波强化混凝装置垂直布置模式图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法，具体是 按以下步骤完成：

一、水处理工艺：将超声处理器安装在低温低浊水的原水管道上，在距离超声处理器 末端10m～60m处原水管道上设置混凝剂加药口；二、水处理方法：低温低浊原水以一定 流速流经超声处理器，超声频率为23.5kHz～25kHz和超声强度0.50W/cm²～1.50W/cm²，原 水在超声处理器内的滞留时间为1s～100s，当超声处理后的低温低浊水流经混凝剂加药口 时，按投加量为30mg/L～40mg/L投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇 集到沉淀池中，沉淀30min～120min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。

本实施方式采用超声-混凝联合作用，且混凝剂加药口设置在距离超声处理器末端 10m～60m处，超声后停留时间过短不利于低温低浊水中胶体的脱稳，时间过长会导致脱 稳的胶体再次稳定，不利于与混凝剂充分结合；由于控制低温低浊水的流速为1m/s，即 在超声处理后10s～60s投加混凝剂，此时低温低浊水中胶体已经完全脱稳，且没有出现脱 稳的胶体再次稳定，因此在超声处理后10s～60s投加混凝剂有利于提高混凝剂对低温低浊 水的处理效果，提高混凝效果(混凝效率提高20％)，降低混凝剂投加量；由于本实施方 式混凝剂是加入到流动的低温低浊水中，有利于提高混凝剂分散效率。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的超声处 理器的多支换能器与进水管平行的方式固定在超声波处理器壁上，或超声处理器的多支换 能器与进水管方向垂直固定在超声波处理器壁上。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中在距离 超声处理器末端20m～30m处设置混凝剂加料口。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中低温低 浊原水以流速为1m/s流经超声处理器。其他与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中低温低 浊水在超声处理器内的滞留时间为50s～60s。其他与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中所述的 混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铁、硅酸盐、聚合硅酸盐、聚合硫酸铝铁或凹凸 棒土。其他与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中当超声 处理后的低温低浊水流经混凝剂加药口时，按投加量为40mg/L投加混凝剂。其他与具体 实施方式一至六相同。

采用下述试验验证本发明效果

试验一：结合图2，一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法，具体是按以下步骤 完成：

一、水处理工艺：将超声处理器安装在低温低浊水的原水管道上，在距离超声处理器 末端15m处原水管道上设置混凝剂加药口；二、水处理方法：低温低浊原水以流速为1m/s 流经超声处理器，超声频率为23.5kHz～25kHz和超声强度0.75W/cm²，低温低浊水在超声 处理器内的滞留时间为30s，在距离超声波处理器末端15m的混凝剂加药口处投加聚合氯 化铝，投加量为40mg/L，按投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇集到 沉淀池中，沉淀40min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。本试验步骤一中所述 的超声处理器的多支换能器与进水管平行的方式固定在超声波处理器壁上；图2为超声波 强化混凝装置纵向布置模式图，其中1为原水进水管，2为超声波强化混凝装置壳体，3 为超声波换能器(内置超声发生器)，4为混凝剂加药点。

本试验步骤二中所述的混凝剂为聚合氯化铝。

试验一对比试验：低温低浊原水以流速为1m/s注入原水管道内，按投加量为40mg/L 投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇集到沉淀池中，沉淀40min，即完 成低温低浊水的处理。

检测试验一处理后的低温低浊水和试验一对比试验处理后的低温低浊水的浊度、 COD_Mn和UV₂₅₄，检测结果如表1所示。

表1

试验二：一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法，具体是按以下步骤完成：

一、水处理的准备阶段：将超声处理器安装在低温低浊水的原水管道上，在距离超声 处理器末端30m处原水管道上设置混凝剂加药口；二、水处理：低温低浊原水以流速为 1m/s流经超声处理器，超声频率为23.5kHz～25kHz和超声强度0.75W/cm²，低温低浊水 在超声处理器内的滞留时间为30s，在距离超声波处理器末端30m的混凝剂加药口处投加 聚合氯化铝，投加量为40mg/L，按投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后 汇集到沉淀池中，沉淀40min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。

本试验步骤一中所述的超声处理器的多支换能器与进水管方向垂直固定在超声波处 理器壁上；图1为超声波强化混凝装置垂直布置模式图，其中1为原水进水管，2为超声 波强化混凝装置壳体，3为超声波换能器(内置超声发生器)，4为混凝剂加药点。

本试验步骤二中所述的混凝剂为聚合氯化铝。

试验二对比试验：低温低浊原水以流速为1m/s注入原水管道内，按投加量为40mg/L 投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇集到沉淀池中，沉淀40min，即完 成低温低浊水的超声波强化混凝处理。。

检测试验二处理后的低温低浊水和试验二对比试验处理后的低温低浊水的浊度、 COD_Mn和UV₂₅₄，检测结果如表2所示。

表2

试验三：一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法，具体是按以下步骤完成：

一、水处理工艺：将超声处理器安装在低温低浊水的原水管道上，在距离超声处理器 末端20m处原水管道上设置混凝剂加药口；二、水处理方法：低温低浊原水以流速为1m/s 流经超声处理器，超声频率为23.5kHz～25kHz和超声强度1.00W/cm²，低温低浊水在超声 处理器内的滞留时间为30s，在距离超声波处理器末端20m的混凝剂加药口处投加聚合氯 化铝，投加量为40mg/L，按投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇集到 沉淀池中，沉淀40min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。

本试验步骤一中所述的超声处理器的多支换能器与进水管方向垂直固定在超声波处 理器壁上；图2为超声波强化混凝装置垂直布置模式图，其中1为原水进水管，2为超声 波强化混凝装置壳体，3为超声波换能器(内置超声发生器)，4为混凝剂加药点。

本试验步骤二中所述的混凝剂为聚合氯化铝。

试验三对比试验：低温低浊原水以流速为1m/s注入原水管道内，按投加量为40mg/L 投加混凝剂聚合氯化铝，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇集到沉淀池中，沉淀 40min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。

检测试验三处理后的低温低浊水和试验三对比试验处理后的低温低浊水的浊度、 COD_Mn和UV₂₅₄，检测结果如表3所示。

表3

试验四：一种超声波强化混凝处理低温低浊水的方法，具体是按以下步骤完成：

一、水处理的工艺：将超声处理器安装在低温低浊水的原水管道上，在距离超声处理 器末端30m处原水管道上设置混凝剂加药口；二、水处理方法：低温低浊原水以流速为 1m/s流经超声处理器，超声频率为23.5kHz～25kHz和超声强度1.50W/cm²，低温低浊水 在超声处理器内的滞留时间为60s，在距离超声波处理器末端30m的混凝剂加药口处投加 聚合氯化铝，投加量为40mg/L，按投加混凝剂，经管道或混凝单元充分混合、反应之后 汇集到沉淀池中，沉淀40min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。

本试验步骤一中所述的超声处理器的多支换能器与进水管平行的方式固定在超声波 处理器壁上；图1为超声波强化混凝装置纵向布置模式图，其中1为原水进水管，2为超 声波强化混凝装置壳体，3为超声波换能器(内置超声发生器)，4为混凝剂加药点。

本试验步骤二中所述的混凝剂为聚合氯化铝。

试验四对比试验：低温低浊原水以流速为1m/s注入原水管道内，按投加量为40mg/L 投加混凝剂聚合氯化铝，经管道或混凝单元充分混合、反应之后汇集到沉淀池中，沉淀 40min，即完成低温低浊水的超声波强化混凝处理。

检测试验四处理后的低温低浊水和试验四对比试验处理后的低温低浊水的浊度、 COD_Mn和UV₂₅₄，检测结果如表4所示。

表4