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通化钢铁公司动力厂给水絮凝剂选择实验 ＊ 黄继国 1 李跃迁 1 杨少华 2 王显胜 1 王 巍 1 1.吉林大学环境工程系, 长春 130026; 2.中国地质大学环境工程系, 北京 100083 摘要 通化钢铁公司的生产用水是由自备水厂提供的, 该水厂在冬季运行时, 易产生反应池污泥上浮, 出水达不到用 水标准。 通过改变混凝剂的种类, 采用新型混凝剂聚合氯化铝铁 PAFC 与聚丙烯酰胺 PAM 配合使用, 可以满足用水 水质要求, 且药剂费用也较低, 在最佳实验条件下, PAFC 投加量为 30 mg L, PAM 投加量为 0. 1 mg L 时, 出水浊度可以 达到 4 . 1 NTU。 针对水厂运行中出现的反应池污泥上浮问题, 进行了详细的研究, 发生该现象的原因主要是由于水泵 夹气现象产生的, 可以通过调节水泵, 增加进水水面高度等方法加以解决。 关键词 夹气 混凝 污泥上浮 工业用水标准 ＊国家基础规划性课题 G1999045709 ; 吉林大学青年教师基金资助 0 概述 通化钢铁公司是国家大型冶金企业 ,其厂内生产 用水 ,由自备水厂生产,取水水源是三道江口 ,由一级 泵站输送到处理车间 ,采用的处理工艺是 原水※混合池※反应池※沉淀池※出水 其中反应池采用微窝高效絮凝反应设备 ,沉淀池 采用的是小间距斜板 ,出水基本可以达到工业用水水 质要求。 在实际运行中, 由于冬天气温偏低 ,原水浊度低, 该低温低浊期成为该厂运行最困难的时期,再加上水 源上游的造纸厂 、 印染厂等工业污染源排放的污水进 入河道,致使冬季水量较小时 ,原水污染严重 ,经过该 厂工艺处理后, 达不到用水水质要求。而且在反应池 中和沉淀池的前部有大量悬浮物漂浮在池子表面 ,在 反应池中有大量气泡从池底向池表面移动,并且将絮 凝产生的矾花带上水面, 导致出水浊度达不到用水要 求。该厂在实际运行中采用的混凝剂和助凝剂分别 是碱式氯化铝和聚丙烯酰胺。为改善水质,对该工艺 采用新型混凝剂和助凝剂进行了实验研究。 1 实验过程 在保持原水水温不变的情况下 低于5 ℃ ,取原 水500 mL 于1 000 mL 的烧杯中, 分别投加适量的混 凝剂或助凝剂, 按照一定的搅拌强度进行混合搅拌, 静置一定时间, 同时观察矾花的形成和沉淀效果, 然 后测试沉淀后水的浊度。 2 结果与讨论 2. 1 混凝剂种类的选择 实验中选择了几种给水处理中常用的絮凝剂 ,沉 淀效果结果如表 1 所示 。 表 1 不同混凝剂处理结果 混凝剂矾花情况气泡情况沉淀速度 浊度 NTU 聚合氯化 铝 铁 PAFC 大 量矾花 迅 速形成, 并快 速增大。 产生 大量气 泡, 均匀的附 着在矾花上。 下 沉 缓 慢, 上浮 速度快。 4 碱式氯化 铝 PAC 大 量矾花 迅 速形成, 并快 速增大。 产生 大量的 气泡, 均匀的 附着 在矾花 上。 下 沉 缓 慢, 上浮 速度快。 5 聚硅酸铁 铝 PASFC 大 量矾花 迅 速形成, 并快 速增大。 产生 大量的 气泡, 均匀的 附着 在矾花 上。 下 沉 缓 慢, 上浮 速度快。 4. 6 双 酸 铝 铁 PAFCAS 水 样没有 任 何变化。 无气泡产生。无 矾 花 沉降。 24 聚合铁 PAF 非常细小, 絮 凝速度慢。 没有气泡。几 乎 不 沉降。 21 从表 1 可以看出 前 3 种混凝剂, 无论从矾花的 产生速度还是沉降速度看, 都有比较好的效果, 出水 的浊度达到了工业用水的要求 。而后 2种混凝剂 ,则 现象不明显。因此选择前 3 种混凝剂 聚合氯化铝 铁、 碱式氯化铝和聚硅酸铁铝 进行其它条件实验 。 2. 2 助凝剂种类的选择 选择几种给水处理中常用的助凝剂活化硅酸 、 骨 胶、 聚丙烯酰胺分别和上述 3 种混凝剂配合使用 [ 1] 。 实验时,先加入定量的混凝剂 ,搅拌一定时间后,加入 定量的助凝剂, 再搅拌一定时间 ,观察沉淀效果。实 验结果如表 2 所示。 从表 2 可以看出, 使用聚丙烯酰胺作为助凝剂效 果比较好, 沉淀速度快 , 出水浊度满足工业用水水质 要求 ,因此选择聚丙烯酰胺作为实验中的助凝剂。 81 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 表 2 不同助凝剂配合混凝剂处理效果 项目 PAFCPACPASFC 活化 硅酸 骨胶 聚丙烯 酰胺 活化 硅酸 骨胶 聚丙烯 酰胺 活化 硅酸 骨胶 聚丙烯 酰胺 沉淀效果矾花 形成 慢 基本 没有 沉淀 矾花 形成 很快 几乎 没有 变化 现象 不 明显 迅速 产生 大量 矾花 现象 不 明显 只 形成 非常 细小 矾花 矾 花 在 短 时 间 内 形 成 并 且 迅 速变大 浊度 NTU2021 . 64 . 22120. 83 . 619. 6142 . 9 2. 3 混凝剂及助凝剂的最佳投加量的确定 分别在5 个烧杯中投加不同计量的混凝剂,同时 投加不同计量的助凝剂, 按照相同的搅拌强度 ,搅拌 相同的时间 [ 2] ,静置观察沉淀效果 。 1 在 PAC 和 PAM 投加量分别 为40 mg L 与 0. 3 mg L 、 20 mg L与0. 4 mg L和40 mg L与0. 1 mg L时, 浊度分别为 3. 8、3. 2 、 4. 2 NTU,都满足工业用水水质 要求, 但由于聚丙烯酰胺的价格比较贵 , 选择助凝剂 投加量较小的 1 组,既 PAC 投加量为40 mg L ,PAM 投 加量为0. 1 mg L作为实验最佳条件。 2 在 PAFC 和 PAM 投加量分别为50 mg L与 0. 4 mg L 、 30 mg L与0. 1 mg L和20 mg L与0. 4 mg L时, 浊度分别为 4. 5、4. 1 、 1. 2 NTU,都可以满足工业用水 水质要求, 但由于聚丙烯酰胺的价格比较贵 ,选择助 凝剂投加量较小的 1 组, 既 PAFC 投量加为30 mg L, PAM 投加量为0. 1 mg L作为实验最佳条件。 3 PASFC 和 PAM 投加 量分别 为 20 mg L 与 0. 4 mg L 和 40 mg L 与 0. 5 mg L 时 , 浊 度 分 别 为 3. 6 NTU和4. 8NTU, 满足工业用水水质要求 。选择 PASFC 和 PAM 投加量都较小的作为最佳实验条件 。 4 为了考察多种药剂对该水质的复合作用, 进 行了多种混凝剂和聚丙烯酰胺作为助凝剂配合使用 的条件实验,结果如表 3所示。 表 3 聚合氯化铝铁 PAFC 碱式氯化铝 PAC 聚丙烯酰胺 PAM 混凝效果 PAFC mgL- 1 PAC mgL- 1 PAM mgL- 1浊度 NTU 15150 . 23. 6 10100 . 26. 3 20100 . 23. 6 10200 . 22. 9 从表 3 可以看出 ,两种絮凝剂混合使用效果非常 明显 ,主要是由于铁离子和铝离子的协同增效作用, 特别 是聚 合氯 化 铝铁 10 mg L碱式 氯化 铝 20 mg L聚 丙 烯 酰 胺 0. 2 mg L的 浊 度 为 2. 9 NTU。 综合实验结果,PAC 投加量为40 mg L,PAM 投加 量为0. 1 mg L ; PAFC 投加量为30 mg L ,PAM 投加量为 0. 1 mg L ; PASFC 和 PAM 投加量分 别为20 mg L 与 0. 4 mg L ; PAFC 投加量10 mg L PAC 投加量20 mg L PAM 投加量0. 2 mg L时 ,出水都可以满足工业用水 水质要求, 出水浊度分别为 3. 8、4. 1、3. 6、2. 9 NTU。 从价格方面考虑, 选择 PAFC 投加量为30 mg L , PAM 投加量为0. 1 mg L作为最佳的实验条件。 2. 4 不同水力条件时混凝剂的处理效果 该实验是在现场进行的, 采用人工搅拌的方式, 为了保证混凝剂能和水中的悬浮物尽量充分接触反 应,混凝剂投加后,快速搅拌一定时间,此时矾花形成 较多 ,停止搅拌 ,迅速加入定量的聚丙烯酰胺 ,快速搅 拌一定时间 ,再缓慢搅拌一定时间, 并逐渐降低搅拌 速度, 观察沉淀的形成, 测试沉淀后水的浊度 [ 3] 。结 果如表4 所示。 表 4 不同搅拌强度和时间对混凝效果的影响 强度强中弱强中弱强中弱强中弱 时间 min0. 50151 . 50140 . 52131 . 5212 浊度 NTU4 . 98. 02 . 97 . 1 从表 4可以看出 ,出水浊度达到2. 9NTU时的水 力条件为最佳。这种搅拌强度和时间分配也基本符 合自来水厂反应池的设计参数 。 2. 5 矾花上浮问题探讨 对于反应池中矾花上浮的现象 ,进行了详细的观 察,发现在矾花的形成初期, 形成速度快, 聚合速度 快,沉淀速度快, 经过10 min左右 ,矾花边缘开始形成 小气泡,且随着沉淀时间增加 ,气泡越来越多 ,矾花逐 渐离开池底 ,最后漂浮在池表面,通过观察得出,只要 限制了气泡的产生 ,就可以保证沉淀不上浮 ,也就保 证了出水效果。分析气泡的产生,主要是由水泵夹气 带来的 ,为验证该推断 , 进行了泵前取水和泵后取水 的对比实验, 实验中投加相同剂量的混凝剂和助凝 剂,控制相同的水力条件 [ 4] , 并进行了新选择的混凝 剂与原水厂所用混凝剂的对比情况 。泵前水新选混 凝剂 浊 度 为 3. 2 NTU, 原 混 凝 剂 处 理 后 浊 度 为 4. 6 NTU。泵后水新选混凝剂浊度为4. 1 NTU, 原混凝 剂浊度为18. 9 NTU。 水经过新的混凝剂处理后泵前水和泵后水浊度 都明显的降低, 达到了工业用水的标准 ; 而经原来的 82 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 絮凝剂处理后的效果不明显。 水泵夹气 [ 5] 是沉淀上浮的主要原因 ,水泵的夹气 是由于水泵在吸水时, 泵吸入水量不足 , 部分空间被 气体占据 ,导致部分气体溶解到水中,特别在冬季 ,温 度低 ,气体的溶解度大, 容易带来大量的气体。防止 水泵的夹气问题可以采取以下的处理措施 1 正确确定水泵的安装高程, 保证泵叶轮进口 处的吸上真空度小于其允许值 。 2 尽量减少进水管路水头损失, 缩短进水管路 长度 ,减少管路的附件,加大进水管的直径等 。 3 可以在进水口修建滚水坝提高枯水季水位, 达到缩短进水管路长度的目的 。 3 结论 1 本试验采用混凝法来解决浊度问题 ,并且确 定最佳的药品投加量。选择比较便宜易得的 PAFC, 混凝剂采用适宜的浓度 3 , 对反应强度和反应时 间确定,通过实验,得到了最佳数据 。 2 在最佳试验条件下,经过絮凝处理后的水浊度 为4. 1NTU,各种水质参数都达到了工业用水的标准。 3 对于矾花上浮 , 主要原因是水泵夹气使矾花 上附着小气泡。通过对水泵扬程进行调节和性能改 进,并缩短进水管路长度和减少管路附件 ,水泵夹气 问题可以解决。 参考文献 [ 1] 常青. 水处理混凝学. 北京 化学工业出版社, 2003. 4. [ 2] 严煦世, 范瑾出. 给水工程. 北京 中国建筑工业出版社, 1999, 12, 第四版. [ 3] 褚良银等. 絮凝法处理工业废水的试验研究. 工业水处理, 1993,13 3 26 -28. [ 4] Gao B Y , Hahn H H, Hoffmann E. uation of aluminum -sili -cate polymer composite as a coagulant for water treatment. Water Research, 2000. [ 5] Keizer p, et al. Adsorption of heavy metals byclay-aluminum hy- droxide compls. Environmental Progress,1991. 作者通讯处 黄继国 130026 长春市 吉林大学环境工程系 电话 0431 8499792 E -mail huangxu67sohu. com 2005- 03-24 收稿 图 1 不同处理方法模拟结果比较 上接第 64页 表 3 氯气校正测定 CODCr不同处理方法的比较 样品 编号 采样 时间 [ Cl-] 含量 gL- 1 CODCr mg L- 1 试验值计算值 相对误差 GB 法氯气校正最小二乘M-估计最小二乘M-估计 16-317. 6458554945135033. 81. 7 26-514. 785530345322347-6. 60. 5 36-716. 8547074304334670. 8-3. 1 46-916. 02358332236435013. 28. 6 56-1113. 22537089226274154. 5208. 3 66-1413. 352323239207236-13. 5-1. 2 76-1514. 256486330295330-10. 7-0. 1 86-1713. 686388267241274-9. 62. 7 96-1814. 525511376310340-17. 6-9. 5 106-2014. 257428287268287-6. 60. 0 116-2215. 986642410391394-4. 6-3. 9 126-2314. 9575323083263435. 811. 4 1. 3. 2 小结 1 氯气校正可以去除高氯离子对 CODCr测定的 干扰 。 2 氯气校正测定的 CODCr可用国标方法测定的 CODCr和 Cl -含量表示。 3 M-估计得到的结果除个别点外 , 较传统的最 小二乘法要好。 4 基于M-估计测定高氯废水的校正方程法 ,去 除 Cl -干扰 、提高工作实效和减少试剂等消耗成为 可能 。 参考文献 [ 1] 国家环保总局. 水和废水监测分析方法 第四版 . 北京 中国环 境科学出版社,2002. 210 -213. [ 2] 国家环保总局. 水和废水监测分析方法 第四版 . 北京 中国环 境科学出版社,2002. 220 -223. [ 3] 李峰. M-估计在水质监测中的应用. 中国环境监测, 1999, 15 3 39 -41. 作者通讯处 李峰 256618 山东省滨州市环境保护监测站 2005- 05-18 收稿 83 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 got, the water quality of the final effluent in this system meets the first grade of Intergrate Wastewater Discharge Standard GB89781996. Furthermore this design hasnotable advantages, such asgood treating effect, high capacity for adsorbing shockload, no requirement for secondary settlement tank, simple flow chart, etc. Keywords wastewater of coating process, BIOFOR, hydrolytic acidification and filler EXPERIMENTON OPTIMIZINGTHEADDINGRATIOOFSUSPENDEDMEDIAFOR SUSPENDED MEDIA ACTIVATED -SLUDGE PROCESS He Guofu Zhou Zengyan Gao Tingyao et al 78 Abstract The relation among the adding ratio of suspendedmedia, the adding mode and the system snitrification is explored using on -site process return sludge as its suspended sludge, according to pilot -test system for suspended media activated-sludge process. The experimental results show that the minimal adding ratio of suspended media is 15which can satisfy the requirement of nitrification, the adding mode is apt to centralized and should be added to the tail end of aeration tank which is not only helpful to enhance the quantity of biofilm, but also beneficial to nitrification. Moreover, controlling DO to the suituable concentration, the addition of suspended media is also helpful to carry out the synchronous nitrification -denitrification. Keywords suspended media, adding ratio, adding mode, nitrification and synchronous denitrification EXPERIMENT ON THE FEEDWATER FLOCCULATION IN POWER PLANT OF TONGHUA STEEL COMPANYHuang Jiguo Li Yueqian Yang Shaohua et al 81 Abstract The water from Tonghua SteelCo . usedin productionwasprovidedby it swater plant. so inthewinter, the sludge in the reaction often float on the water surface and the outlet water quality was under the standard. After using a new kind of the flocculating agent of PAFC with PAM, the outled water could be used, and itwas cheap. On the best experiment condition, when the dosage of PAFC was 30mg L and PAM was 0. 1 mg L, the value of nephelometer was 4. 1 NTU. During studying the problem of the sludge float, it was found that the main reason was pump nip cells. So the pump was adjusted and heightened the inlet water surface. Keywords air -lined, coagulation, sludge float and industrialwater standard APPLICATION OF BIOACTIVATED CARBON BACPROCESS INWATERAND WASTEWATER TREATMENTTian Qing Chen Jihua 84 Abstract It is introduced that the removalmode of organics by biological activated carbon BACprocess, and the characristic penetration curves of different water quality of influent. It is also summarized that the merits demerits of BAC, studies and views of bioregeneration of BAC both at home and abroad, as well as progress in research and use of BAC. Keywords biological activated carbon process, characteristic penetration curve and application APPLICATIONOFUNITANKWASTEWATERTREATMENTPROCESSINMUNICIPAL WASTEWATER TREATMENTChen Guihong Liu Hongtao Ye Jipeng et al 87 Abstract The running principles, process characters and running effect of the Unitank Wastewater Treatment Process are described. It is proved that the technology is suitable for municipalwasterwater treatment, the water quality of pH, BOD5, CODCr, SS, NH3-N andTP canmeet the first -order of National Discharge Standard, the effect is continuously stable. Keywords ZT unitank, municipalwastewater, and running effect EXPLORATION OF MEASURING SULPHUR DIOXIDE BY EDTA INSTEAD OF CDTA Chen Bo Li Yan 89 Abstract It is verified through experiment that it is feasible to shield the interference of metal ions by EDTA instead of CDTA when determining SO2in atmosphere using spectrophotometry of pararosaniline hydrochloride. This is convenient and economic. Keywords CDTA, EDTA, accuracy and standard deviation Sponsor Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road, Haidian District , Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E-mail Addresshjgc mail . yj. cn. net hjgcpublic. yj . cn. net WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn http www. hjgc. net. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 1,Feb. , 2006