气浮法用于水厂改造及工程实例介绍

气浮法用于水厂改造及工程实例介绍摘要：本文以两个工程实例，具体地介绍了用气浮工艺改造采用混凝-沉淀-过滤工艺水厂的技术及效果。

工程实践表明，气浮工艺用于水厂改造，具有实用性强，面广、投资少、见效快等特点，可作为处理微污染江河饮用水的一种备选方法。

对于缓解由于水源污染而造成的处理难度，改善供水水质，降低制水成本，具有普遍的意义和较高的应用价值。

关键词：气浮法水厂改造工程实例1前言众所周知，气浮法由于分离效率高，并兼有向水中充氧曝气的作用，所以特别适用于处理低温、低浊、高藻、高色和受有机物污染的原水。

工程应用及均表明，除分离无机及有机悬浮物外，气浮法对于水中溶解性有机物也有一定的去除效果。

实际上，即使是在含沙量较大的江河水或混凝良好的水中，也还存同样适于为气浮法所去除的小沉速颗粒。

更何况随着国内水环境受到日益严重的污染，许多河水兼有了江河水与湖、塘、水库水的水质特征，如含藻量增多、色臭味加重、并呈现季节性变化，增加了混凝-沉淀-过滤工艺的处理难度。

因此，将气浮工艺引入传统水处理流程中，可充分发挥气浮法与沉淀法各自的特点，以期获得较好的处理效果。

1.简单地将沉淀池改为气浮池；2.将沉淀池改为可切换交替运行的沉浮池；3.将滤池改为气浮滤池。

第一种方式虽可有效改善低温、低浊、高藻、高色和受有机物污染原水的处理效果，但不适应高浊期水质；第二种方式可根据原水水质，随时将沉浮池切换为沉淀池或气浮池使用，对原水水质有较强的适应性；第三种方式通过将滤池改造为气浮滤池，形成混凝-沉淀-气浮-过滤处理流程，进一步增强了对水质变化的适应性，可有效地改善处理效果。

本文主要以笔者完成的两项工程实例，介绍后两种改造方式。

2实例一：气浮滤池河南省某水厂建于1990年，取沙河水(属淮河流域)，处理流程为：原水–穿孔旋流絮凝池–斜管沉淀池–虹吸滤池–液氯消毒–管网原设计流量２万吨／日，改造时实际平均日供水量为２.５万吨，高峰期超过３万吨，已处于超负荷运行状态。

由于沙河上游废水排放增多，水源污染状况日趋严重，极大地干扰了水厂的正常运行。

主要表现在：①枯水期沙河水中污水(由上游排放)所占比例偏大，水质(有机)污染严重，历时较长，加之此时原水水质多处于低温低浊期，原有水处理工艺对此很不适应。

②在７、８月高浊期，水中泥沙含量大，浊度最高达30000度，沉淀池浊度负荷过高，大量絮凝体溢流入滤池，堵塞滤料，此时出水水质虽有保证，但过滤周期缩短，处理系统整体性能难以正常发挥；③由于水中存在大量的营养物质，春、夏季节水中藻类和其他浮游生物增多，腥味极重。

镜检表明，藻类以丝藻、硅藻、绿藻和蓝藻(主要是鞘丝藻和鱼腥藻)居多。

同时，水生物还在滤料表面繁殖，使过滤周期大为缩短，滤池冲洗频繁，难以洗净。

而不良的冲洗又降低了滤池的过滤能力，形成恶性循环，使制水成本增加。

1995年初，在小试的基础上，通过将原虹吸滤池的６个滤格均改造为气浮式虹吸滤池，实现了混凝沉淀－气浮过滤的新工艺，流程如下：因为采用的是分流式压力溶气气浮系统，所以未增加滤池的水量负荷，亦即无论气浮单元投入运行与否，滤速均未改变，同时，也无须增设新的处理构筑物。

气浮单元的运行方式非常灵活，可通过将气浮单元投入或撤出水处理系统，或调节溶气水回流比的大小等方法，控制滤前水质，以适应原水水质的变化，降低制水成本。

因此，非常适用于季节性多变的水源水质，增强系统整体抗冲击负荷的能力。

改造完成后，在不同的溶气水回流比、投矾量及原水水质条件下，共进行了７个过滤周期的测试，表中所列为各周期平均水质、运行操作指标、以及采用气浮滤池后制水成本降低值。

其中，滤池周期以滤后水浊度超过3度为限，溶气水压力控制在0.32-0.36MPa。

表中，沉淀水、过滤水和气滤水分别表示沉淀池、滤池和气浮滤池出水。

试验期间，从第４个周期(４号样)起，天气转晴，气温升高，同时，上游工业废水排放量增大，致使原水水质变坏，有机物污染程度及藻类总数显著增加。

由表１可见，各样本气滤后水水质指标均明显优于过滤水，同时制水成本也大为下降。

试验所测结果，出水水质及水处理系统整体性能的因素主要有：①悬浮物尺度：与常规气浮系统不同，本试验气浮单元进水不是平缓地由反应池引入，而是经管渠系统而来，其中的悬浮物是破碎细小的矾花。

所以，气滤池表面大量浮渣的形成，说明水中悬浮颗粒的大小不是影响气浮效果的主要因素；②回流比：因为溶气水取自沉淀水，所以确切地说，溶气水与处理水量之比应称为“分流比”，但为便于理解，在此还是按习惯称其为回流比。

回流比在很大程度上控制着气滤水的水质。

５，６，７样本中均含回流比相异的两组气浮过滤水测试结果。

比较各对照组可见，回流比增加后，过滤周期延长很多。

如与５号样，回流比由７％增至１０％后，过滤周期由２小时延至8.5小时。

增加回流比还可降低投矾量。

如２号样与３号样的原水水质差别不大，当回流比由10.5％增到12％，对应投矾量由4.10mg/l降至1.70mg/l后，气滤池周期仅缩短18％，而滤池则缩短39％。

表1气浮过滤试验综合测试表除沉淀水水质外，影响回流比的主要因素是滤速。

对比现行《室外给水设计规范》(BGJ13-86)规定，气浮池向下流速一般采用 5.40－9.00m/h，回流比为5-10％，溶气压力为0.2-0.4MPa。

而本试验中，一般在回流比大于10％的条件下，•才能保证气滤水水质以及足够长的过滤周期。

其原因除正处于高污染、高藻期外，滤速(等于气浮池向下流速)过大(11-12m/h)是一个主要原因。

过大的滤速一方面减少了气泡释放与浮升的时间，同时会在滤料层中产生气阻现象。

另一方面浮渣层由于缺乏足够多的气泡顶托，也不易稳定。

再由于气滤池改建施工上的原因，难以保证待滤水与溶气水的均匀分布与有效接触，也使回流比增加。

因为试验期间正处于用城市供水紧张期，水厂清水池的水位总是处于低线，所以不宜减产进行试验，以求得较低滤速条件下的最优回流比。

但从几次单池短时降流的实际观测所见，在同样的回流比条件下，浮渣层的厚度、密度及稳定性明显增加。

实际上，对回流比的大小应作全面衡量。

从实效上看，降低回流比的目的无非是希望节省气浮系统动力费用，降低制水成本。

由表２可见，尽管高的回流比增加了气浮动力费，但却大大延长了滤池的过滤周期，节约了大量的冲洗水。

况且12％与7％回流比间的的电费差额很小(29元／万吨)，相比之下，在水质提高的同时，总成本也降低了很多。

因此，应根据实际情况与要求的不同，合理选择或确定回流比，不宜一概而论。

如英国推荐的回流比就高达10－25％。

本研究建议在原水受有机物污染，或滤速大于9m/h的情况下，采用大的回流比(大于10％－12％)，在上与技术上都是有利的。

当原水水质一般时，回流比则以小于10％为宜。

根据这一原则，并考虑到离心泵Ｑ－Ｎ曲线较为平缓的特点(水泵轴功率随流量减少的降差很小)，选泵时宜选用两大一小三台泵，单泵工作，其中一台大泵为备用泵，以适应不同水质及回流比要求；③对有机物及藻类的去除：对比各样本，气滤池对有机物的去除明显高于滤池，尤其是对藻类的去除。

在多数样本中，滤池对藻的去除很少，尤其是样本５(６)，过滤水藻含量甚至高于沉淀水，这可能是由于滤层已为藻所饱和而致；④过滤周期：过滤周期的长短直接反映了滤前水处理效果的好坏，特别是水中有机物对滤料絮凝吸附能力的干扰很大，往往造成浊度提前穿透。

新工艺与原有工艺的最大区别正在于待滤水的水质更好。

由表１可见，一般情况下(样本１－３)气浮滤池过滤周期较滤池延长约14小时，而在水源污染期(样本４－７)，滤池周期极短，但当采用较高回流比时，气滤池周期可延长５－１１小时。

对水厂而言，在改善出厂水质的同时能增加过滤周期，就意味着生产成本的下降，尤其是在原周期较短的情况下，效益更加突出；⑤经济分析：表１中制水成本下降为根据各周期实测电耗值，按周口市工业电价(Ｃ电＝0.40元／度电)和二水厂实际制水成本(Ｃ水＝0.48元／吨水，•其中已扣除二泵房输配水成本)折算而得。

折算结果表明，一般情况下制水成本可降低160－350元／万吨，原水污染时，降幅更多。

按日产水量３万吨、成本降低225元／万吨计，每年可节省成本近30万元，若计入减少的矾耗，经济效益将更为显著。

⑥操作水平：考虑到研究成果的实用性与可重复性，本次试验完全是在水厂实际的操作水平、运行条件及运行状态下进行的，对实际存在的很多的不利因素未加以排除，同时，试验期间正处于源水水质污染的不利条件下，因此所得研究成果真实地反映了混凝沉淀－气浮过滤新工艺的实际应用效果，具有较大的价值。

试验结果表明:①合理分配水处理系统中各单元悬浮物负荷，改善待滤水水质是保证滤池正常功能和滤后水质的关键；②在传统的混凝沉淀－过滤工艺中，增加气浮工序后可形成的一种高效、低耗、实用的饮用水处理新工艺，其经济技术指标明显优于传统的沉淀－过滤工艺。

通过处理单元的优化组合，使悬浮物负荷分配更趋合理，提高了水处理系统抗冲击负荷的能力与运行操作的灵活性，强化了整体性能；③由于新工艺放宽了对沉淀水水质的要求，因此，可以增加已有沉淀池的处理流量或提高新建沉淀池的设计负荷。

这样，新工艺除可节省运行费用外，还可降低改、扩建或新建工程投资；④在周口二水厂的试验条件下，气浮滤池制水成本一般可降低1.6－3.6分／吨，污染期超过7分／吨，经济效益十分明显。

⑤延长过滤周期，改善出水水质，收到了良好的经济效益与效益；⑥气浮式虹吸滤池与气浮式双阀滤池工艺简单，易于实现，不需增设构筑物与刮渣机，投资省、见效快，尤其适合现有滤池的改造，还可作为其他类型滤池改造时的参考；⑦溶气水回流比的大小，对气浮处理效果起着十分重要的控制作用。

可以通过调节回流比的大小，适应不同的水质。

因此，回流比的范围以7-12％为宜，最好选用二大一小三台泵，以单泵方式工作，其中一台为备用泵，以适应不同水质及回流比要求；⑧气浮滤池滤速以小于9m/h为宜，否则应采用大的回流比。

3实例二：沉浮池湖北某乡镇水厂以长湖为水源，设计日供水量6千吨，原设计净水流程及构筑物池型为：原水–穿孔旋流絮凝池–斜管沉淀池–重力式无阀滤池–液氯消毒–管网工程建成后，随着沿湖地区的快速，大量未经处理的及生活污水排入其中，再加上水产养殖业的，长湖水质受到严重污染，溶解性有机物含量加，水体呈富营养化，色、嗅、味显著。

除汛水期外(历时几周)，水中悬浮物以有机颗粒及水微生物(如水藻)为主。

这类物质比重一般接近于水，即使加大投矾量，也很难由水中沉淀分离出来，从而使水微生物得以在滤池内大量繁殖，一方面堵塞滤料层，使过滤周期缩短，另一方面，由于滤料受到污染，出水水质难以满足国家饮用水卫生标准。

更有甚者，滤后水水质差于原水水质的现象时有发生。