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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