浮沉池工艺在北方地区水库水处理中的应用

温水的粘度系数增高，液层间的内阻力大；减少了水 中颗粒的碰撞机会。颗粒碰撞的基本公式[3]如下：
姨 N= 1 6
×n1n2
p μ
（d1+d）2 3
（1）
式中：N— ——单位时间、单位体积内颗粒碰撞次
数；
d1、d2— ——碰撞颗粒的粒径； n1、n2— ——单位体积内粒径分别为 d1、d2 的 颗粒数目；
图 1 侧向流斜板浮沉池示意图 Fig.1 Diagram of the flotation-sedimentation basin with inclined
plate and lateral flow
絮体上浮至液面达到去除效果，通常絮体颗粒的粒 径应在 10~30 μm 之间。Edzwald 等[10]试验证明：通 过合适的絮凝条件使絮体颗粒的粒径小于 100 μm 时，可以获得较高的上升速度；另外，Edzwald 和 Valade 试验证明：5 min 的絮凝时间效果较好，明显 优于 20 min，而且不会受到混凝剂种类、絮凝阶段 数量和絮凝强度的不同而改变[11-12]。
梁 恒，张克峰，王永磊，张 燊
（山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南 250101）
摘 要 北方地区水库水的温度、浊度和藻含量，随季节或气候变化高低交替，严重影响常规供水处理工艺的处理效果。浮沉 池工艺结合了气浮和沉淀的优势功能，可以较好地应对水质变化，其处理优势有：水力负荷高、池体紧凑、截留悬浮固体的效率 高、高水力负荷下除藻能力强、出水水质优良且稳定、启动迅速、对原水水质和水力负荷有较强的抗冲击能力等。该文基于投产 使用的多座浮沉池的运行参数，分析认为浮沉池工艺在处理北方地区水库水时的相关参数范围是：溶气压力为 0.3~0.35 MPa， 回流比为 7 %~9 %，反应时间为 10~20 min，表面负荷为 9~11.5 m3 ／ m2·h。 关键词 浮沉池 北方水库水 低温 低浊 中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1009-0177（2010）05-0057-05
[收稿日期] 2010-01-31 [基金项目] 水体污染控制与治理重大专项：国家水专项“黄河下游地
区饮用水安全保障技术研究与综合示范” （2008ZX07422-003） [作者简介] 梁 恒（1985-），男，在读研究生，主要从事水处理与技术 研究。电话：15165173368；E-mail：shui0421w@。
浮沉池 类别
池型结构
工艺优点
工艺缺点
适用条件
平流式 浮沉池
斜管 浮沉池
侧向流斜板 浮沉池 （如 图 1 所示）
占地面积大
在气浮池的分离区加装斜管，气浮 和沉淀工艺在同一池体内分别进 行，互不干扰
适应原水水质变化、池体小,节省占地面 积、节约管理费用
池前后设开关闸板,操 作和管理困难
在气浮池的分离区内加装侧向流 斜板,两工艺在同一池内分别进行
Application of Treatment Processes of Flotation -Sedimentation Basin for Reservoir Raw Water in North China Region
Liang Heng, Zhang Kefeng, Wang Yonglei, Zhang Shen (School of Municipal and Environmental Engineering, Shan Dong Jian Zhu University, Ji’nan 250101, China )
Abstract With the seasons’or climates’change, temperature, turbidity and algal content of water in the reservoir in north China re－ gion alternated highly or low, seriously having the effects on the conventional water treatment processes. The flotation –sedimentation basin process which combined the technology advantages of the flotation and sedimentation features can respond to changes in water quality better. And its processing advantages are as follows: a high hydraulic loading; a compact pool body; high efficiency and reten－ tion of suspended solids; a high energy of removal capability in high hydraulic load; effluent with stable water quality; start quickly and a high capacity against the impact of detoriated raw water quality and hydraulic load. Based on the operating parameters of the several sets of flotation–sedimentation basin which were put into use, the parameters of the flotation–sedimentation basin in dealing with water in the northern reservoir are as follows: the dissolved air pressure is 0.3~0.35 MPa; the reflux ratio is 7 %~9 %; the reac－ tion time is 10~20 min; the surface loading is 9~11.5 m3 ／ m·2 h. Key words flotation-sedimentation basin reservoir raw water in north China region low temperature low turbidity
池体小，水流稳定,表面负荷大，反应时间 集水区易出现“跑矾花”
短,节约混凝剂。配水均匀，净化效率高， 排泥效果差，斜板间距
池体容积利用系数高。
待改进
不适北方 寒冷地区
适于 小型水厂
适于大、 中型水厂
2.3 浮沉池的工艺特点
2.3.1 混凝
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浮沉池采用气浮方式运行，对前序混凝反应的 要求相对采用沉淀方式较低。气浮借助微气泡粘附
2.1 浮沉池的原理
浮沉池是在沉淀池基础上加以改进，将气浮和 沉淀有机结合在同一构筑物内的新池型。它具有沉 淀池和气浮池的双重特点和作用，可以很好地降低 浊度，并且可以去除有机物,保证后序深度处理出水 有机物指标的合格率。沉淀依靠颗粒絮凝长成大而 重的絮粒下沉达到去除效果, 气浮借助于微气泡的 作用，在絮粒成长到可以被上升的微气泡粘附住后 携其浮至水面，达到去除效果。当北方地区水库水冬 季低温、低浊或夏季藻类生长期低浊时，浮沉池以气 浮的方式运行；当夏季浊度较高时,以沉淀的方式运 行。浮沉池的气浮与沉淀两单元有机结合，适应原水 水质的变化并保证出水水质。
p— ——单位时间内对单位体积所耗能量；
μ—— —水的动力粘度。

由上式可以看出低温水浊度低，水中的絮凝体
颗粒松散、数目少、密度小，颗粒的碰撞次数与颗粒
粒径之和的 3 ／ 2 次方呈正相关。低温水中的胶体溶
剂化作用增强，颗粒周围的水化膜加厚，妨碍颗粒凝
聚；低温水溶解的气体多，导致气体吸附于絮体的周
围，絮体颗粒难于沉淀去除。
2.2 浮沉池的型式和特点
实际运行的浮沉池有 3 种类型，如表 1 所示。这 几种类型的浮沉池[7-9]对北方地区水库水有较好的 处理效果。
表 1 浮沉池的型式及特点 Tab.1 Types and characteristics of the flotation-sedimentation basin
净水技术 2010，29（5）：57-61
净水技术 WATER PURIFICATION TECHNOLOGY
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Vol. 29, No. 5, 2010 Water PurOicfitocbaetrio2n5thT, e20c1h0nology
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经验交流
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浮沉池工艺在北方地区水库水处理中的应用
1 北方水库水处理分析
1.1 北方地区水库低温、低浊水的特点
北方地区水库水水温低，对常规水处理工艺造
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梁 恒，张克峰，王永磊，等. 浮沉池在北方地区水库水处理中的应用
Vol. 29, No. 5, 2010
成不利影响，主要表现在以下几个方面：低温水会降
低混凝剂的水解速率，减少水中絮凝颗粒的数目；低
剧，水中的藻类大量繁殖。在夏季，济南鹊山水库、青 岛棘洪滩水库水中的藻类总数超过 108 个 ／ L，水中 叶绿素 α 超过 10 μg ／ L，藻毒素远远超过地表水标 准限值（1 μg ／ L）[2]。但是，北方大部分地区的供水处 理工艺仍旧落后，混凝、沉淀、过滤、消毒等传统水 处理工艺已经难以适应当前水源的水质变化，不能 保障饮用水安全。随着《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）的颁布实施，北方地区水库水处理工艺 需要改进的形势更加迫切。
水库是北方地区储备饮用水水源的主要形 式，其水质和水温受地理条件和季节性气候的影 响较大。由于北方地区的冬季时间较长，水库水的 温度降至 0~4 ℃，浊度一般在 5~10 mg ／ L[1]，形成冬 季 低 温 、低 浊 的 特 点 ；而 在 融 雪 或 夏 季 暴 雨 季 节 ， 水体浊度大幅上升，最高可达几千 mg ／ L[1]。此外，随 着环境污染日益加重，水库的富营养化程度逐年加
溶气气浮絮凝段的水流状态是紊动推流式，可 以保证所需的絮凝强度 （一般 G 值为 70 s-1 最优）， 也可以较大限度地减少短流出现。因此絮凝段常由 2~3 格分隔池组成，每个池的速度梯度相同且不会 减弱。 2.3.2 溶气系统
量增加，产水量降低。
2 浮沉池处理工艺的引进
针对北方地区水库水的水质特点，虽然提出
了种种改善常规水处理工艺的措施，但是未取得 满意的结果。斜管和平流沉淀池处理浊度的范围 较大，但是处理低温低浊水和去除藻类、色度的效 果很差，气浮法可以克服这些不足。Valade 等[5]的 实 验 显 示 ： 原水温度和浊度分别为 2.1~3.0 ℃和 0.79~1.27 NTU 时，气浮法处理的滤后水浊度可达到 0.01~0.07 NTU；但当源水浊度较高时，气浮工艺不 能很好地保证出水水质。Mally 等[6]研究认为，浊度> 100 NTU 的原水不适合气浮工艺。针对北方地区水 库水随季节或气候变化温度、浊度和藻含量高低交 替的情况，结合气浮和沉淀的优势功能，建立新型的 浮沉池工艺，以便适应北方水库水的水质变化。
净水技术 WATER PURIFICATION TECHNOLOGY
Vol. 29, No. 5, 2010
October 25th, 2010
11
进水
7 1
10
5
11
2 6
13 9
12 排泥 8 出水
4 3 14
1-接触室 2-斜板区 3-回流水泵 4-溶气罐 5-阻流墙 6-斜板托架 7-前稳流区 8-后稳流区 9-溶气水管 10-释放器 11-刮渣机 12-排渣机 13-排泥设施 14-空压机
1.2 北方地区水库高藻水的特点
由于北方地区水库内水体富营养化导致藻类繁
殖严重，大量藻类与其他微生物的残体形成腐殖质，
使水的色度增加和臭味加重。高藻期间，混凝剂投
加量提高，产生的絮体呈棉絮状，松散且密度小，沉
降性能差。滤池工作周期缩短，藻类附着在滤料上 不易脱落，每 3~4 h 就要反冲洗一次[4]，水厂自用水