自来水厂气浮除藻的问题和对策
摘 要:随着富营养化水域面积的大幅度扩大和程度的加重,藻类已日益成为以地表缓流水域(如湖泊)为水源的自来水厂深为头疼的问题。长期的研究和工程实践表明,气浮是一种比较好的除藻工艺。从70年代末开始,气浮除藻工艺在全国范围内得到了广泛的应用,但是在实践过程中,也反映出一些问题。本文主要针对这些问题予以总结,分析其产生原因,并力图找出切实可行的解决办法。
随着富营养化水域面积的大幅度扩大和程度的加重,藻类已日益成为以地表缓流水域(如湖泊)为水源的自来水厂深为头疼的问题。长期的研究和工程实践表明,气浮是一种比较好的除藻工艺。从70年代末开始,气浮除藻工艺在全国范围内得到了广泛的应用,但是在实践过程中,也反映出一些问题。本文主要针对这些问题予以总结,分析其产生原因,并力图找出切实可行的解决办法。
1气浮系统对高浊度去除效率不高
这个问题主要是以下一些原因造成的。
(1)气浮加药量可以比常规沉淀的加药量小很多(如在南方地区,用于高藻水除藻时,矾耗一般可减少6mg/L~10mg/L),因此在原水浊度变化较大时抗这种变化的能力较小。对这种情况,要求在浊度变化较大时,相应改变加药量。
(2)气浮除藻溶气回流比一般取为5%~8%(也有些取到12%),但是当原水浊度增加较多时,这个回流比显然不够(固体量增加时要求气量相应增加,即回流比增加)。相应的解决办法是:在系统设计时应考虑到这种变化,并且在设备上作出安排,而在实际操作时,应根据浊度变化对溶气水回流比作出相应的调整。当然这种做法要增加一定的投资。
(3)在一些水厂,在气浮前没有设置反应池,或者絮凝条件不佳,造成气浮效果受影响。一般来说,气浮对絮凝要求较低,但还是有一定的要求,特别在高浊度条件下。
(4)一般水厂在气浮前都没有沉砂池,在高浊度条件(一般是洪水或风浪大时)下,进水中一些较大的泥砂颗粒比重较大,不易被气浮浮起。在这种情况下,气浮池下应设置一定的沉淀区。
2气浮除藻效率很难达到90%以上
在高藻期,气浮出水中剩余的藻类含量仍很高,仍会对过滤形成障碍。气浮在污水处理中一般都可达到一个很高的SS去除效率,如在造纸白水中,经常可达到95%,甚至99.5%以上,但在除藻中却很难做到。问题在以下几个方面:
(1)气浮对颗粒物的去除效率与颗粒物的表面性质有关。某些种类的藻类和气泡亲和力很小,不易和气泡黏附。解决的办法是投加适当的絮凝剂,改变其表面性质。
(2)去除效率和絮凝条件也有关。絮凝不好,必然在水中存在大量的细小藻类,很难为微细气泡颗粒捕集而去除。
(3)去除效率还和溶气水和原水的混合接触条件有关。如果混合接触不好,则有一些藻类将失去和气泡的接触黏附机会。
(4)去除效率和气浮分离区表面负荷也有关。从理论上说,表面负荷越高,则去除效率越低。所以,要达到一定的去除率,必然要保证一定的分离表面积。合适的表面负荷为6m3/(m2d)。但是,在有些情况(如和滤池共建)下,表面负荷受滤池滤速控制而往往很高,在这种情况下,表面负荷也应尽量控制在9m3/(m2d)以下。
(5)去除效率还和刮渣方式及刮渣条件有关。浮渣要及时刮除,否则,浮渣中藻渣和气泡会逐渐分离而导致藻渣下沉。一般来说,刮渣间隔越长,浮渣分解、絮体下沉的可能性越大。当然,实际应用中不可能立即刮除浮渣,(刮渣过频,还会使浮渣含水率提高而增加藻渣处理难度),甚至在很多场合(如结合滤池建造的情况下),还很难设置刮渣机,或者刮渣机运行方式受其它因素控制(如在移动罩滤池中)。在有条件的情况下,应尽量设置可单独控制运行的刮渣机。此外,刮渣机的运行速度和刮渣机刮板的结构也很关键,其中心点是要尽量减少对浮渣的扰动。
3气浮除藻的电耗和运行费用较高
长期以来,人们总认为:气浮比沉淀运行费用高。这种看法可能对污水处理合适,但对一个设计和装备良好的气浮除藻设施,却未必正确。经过研究和实践,现在气浮除藻系统中溶气罐的工作压力一般取为3×105Pa~3.5×105 Pa,低浊度情况下,一般回流比取为7%左右即可。在这种情况下,如果以一个2万m3/d规模的水厂考虑,回流水泵(以IS泵为例)的功率在11kW,相应引起运行费用的增加不到0.01 元/m3。
而应用气浮除藻后,可相应大幅度降低矾耗,降低或取消原来的预加氯量,延长滤池冲洗周期(增加产水量),并减少水厂自用水量。所以,总的来说,增加气浮除藻系统后,在制水成本上可与原来持平或有所节省。
4藻渣较难处理湿藻渣的含水率约为97%。所以每天产生的湿藻渣量很可观。有些水厂将其随便弃置在厂外,臭味很大,影响环境卫生;有些水厂则干脆将其回流入湖泊,但这样做的后果是形成了一个藻类循环,增加了湖泊的含藻量,并且可能使藻类产生一定的耐药性,增加了今后藻类处理的难度。
在应用中发现,藻渣用板框滤机脱水效果较好。脱水前要投药处理,一般药剂用石灰加三氯化铁或石灰加聚铝,相对而言,后者脱水后的滤饼含水率较低(约为78%)。
藻渣的最终出路一般是制沼气、制砖或制肥。但目前三种做法都有一定的问题,有关这方面的研究应引起进一步的重视。
5释放器容易堵塞
目前气浮除藻常用的溶气释放器,包括早期的TS系列,后来的TJ系列,以及TV系列等。在使用过程中,水厂反应释放器有堵塞现象。但是三种释放器堵塞的原因有所不同。TS系列释放器形成堵塞主要是由于释放器本身的原因,TV释放器则主要是由于使用和维护不当,而TJ释放器的堵塞则兼有这两种原因。
TS系列释放器内部压力释放机构是一种固定或半固定式,而且间隙很小,一旦溶气水中有较大的颗粒物质,就容易将其堵塞。而一般溶气水中很难避免一些颗粒物的存在。
TV系列释放器在研制时就考虑了抗堵要求,所以其内部压力释放机构可调整间隙大小,正常使用时保持一种小的间隙,而一旦有颗粒堵塞,可通过外加压力(压缩空气的压力)将间隙调大(下文称为反冲洗),从而将颗粒物质排除。所以在正常使用中,应该可以避免堵塞问题。实际使用中造成的堵塞,大多是由于使用和维护不当造成。
TV释放器要求"每个释放器有一个单独的反冲洗用的支管,并且有一组阀门(两个)可单独控制其工作状态",以便对单个释放器进行反冲洗。但有些用户往往将多个释放器用一个阀门控制其反冲洗,由于每个释放器的反冲洗阻力会有所不同,这样,就造成了相互的影响,而导致有些释放器冲洗不干净而被堵塞。
另外,由于气浮系统一般一年中只在高藻期运行,使得管道和设备内很容易生锈,而且在释放器上也容易沉积污泥。所以在每年运行前,最好将释放器拆下,冲洗管道,将溶气系统内部锈块清洗干净。这种做法有时有一定的难度,比如遇到气浮系统和沉淀池或滤池合建在一起,不可能停止系统的运行来拆装释放器。这时可采取一种方便拆卸的安装方式,其特点是每个释放器有一根单独的反冲洗管,从池上接下,而且采用软性耐压橡胶管,同时,释放器连接的溶气水管上装设一个活接头。这样,操作人员在水池上,旋开活接头,即可将释放器连同溶气水支管一起提起,而根本不必停止系统运行。当然,如果管道和溶气罐内壁防腐较好,则可免除这些麻烦。
由此可见,只要应用得当,TV释放器可较好地避免堵塞。
6溶器罐水位和压力的平衡问题
溶气罐内的溶气过程是一个动态平衡,温度、压力、水质等因素的变化,都容易引起这种平衡的移动。如何调节溶气罐内的压力和水位,曾经是一个问题:往往溶气罐内一会全是水,一会又全是气。 现在则可以通过一些比较简单的自动控制部件 解决这个问题。其原理一般有两种,即控制进气量和控制进水量,在应用中更多使用前一种方法,具体而言即通过溶气罐内液位来控制进气量。
7溶气罐和管道内壁容易腐蚀
由于气浮系统不是长期运转,一般仅在高藻期的三四个月内使用,而其它时间一直空置,溶气罐和管道内潮湿的环境很容易导致内壁腐蚀,降低系统寿命,并引起一些使用问题。现在一般可通过在溶气罐和管道内壁涂塑来解决这个问题。
8空气压缩机容易损坏气浮系统中,空压机一般启闭频繁,因而比较容易损坏。解决这个问题,首先在设计上选型要恰当,供气量和溶气量要比较匹配,尽量设置储气罐,以避免空压机启闭过于频繁;其次要加强维护保养。当然选用的空压机的质量也很重要。

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