关于自来水厂滤池反冲洗水的回用

关于自来水厂滤池反冲洗水的回用

摘要：本文主要针对自来水厂滤池反冲洗水的回用问题进行了试验探讨，研究了滤池反冲洗水和原水混合并处理时，反冲洗水的加入对水处理混凝沉淀的影响。通过实验数据，选择出一种最佳混凝剂和最佳反冲洗废水和反冲洗废水上清液的投佳量。充分回收利用反冲洗水。

关键词：自来水厂；滤池反冲洗水；聚合氯化铝；混凝剂

TS951.13

引言

我国自来水厂在常规的水处理运行中的生产废水包括沉淀池排泥水和滤池反冲洗水两部分，一般占水厂产水量的5 %～10 %。在这两部分废水中，滤池反冲洗水一般为沉淀池排泥水的5～10倍，由此可知，滤池反冲洗水约占水厂产水量的4 %～9 %。传统制水工艺将这部分水直接排放，既造成水资源浪费，又会因排放水中所含固体悬浮物沉积对环境造成不良的影响。随着社会用水量的日益增加，对于水资源较贫乏的城市，特别对于远距离输水的城市，回收利用这部分废水，具有很好的社会效益和经济效益[1]。

滤池反冲洗水的特点是原水经絮凝沉淀后，大量（90%）的悬浮物、泥渣颗粒及吸附在表面的有机物、细菌等被去除，只是小颗粒的杂质进入滤池而在滤料层中被截留，滤池的反冲洗出水是用出厂的澄清水冲洗滤料层中截留的杂质而形成的。也就是说，它是滤料层中的杂质被澄清水大量稀释的结果（冲洗停止前浊度应低于20度）。因此，在普遍采用虑前加氯的情况下，其所含杂质成分与原水相比应更简单、有毒有害物质更少，故将其回收回用为饮用水是及其可能的[2]。

给水处理的传统工艺主要包括混凝、沉淀、过滤和消毒几部分。对于一般的江河地表水而言，混凝和过滤是决定出水水质的关键。滤池反冲洗水中的杂质主要为细碎的絮凝体。如果恰当地利用其结核和剩余的絮凝性能，既回收利用了生产废水，又可减少混凝剂的投加量

混凝沉淀的原理是天然水中存在大量胶体颗粒，是使水产生浑浊的一个重要原因，胶体颗粒靠自然沉淀是不能被除去的。

水中的胶体颗粒，主要是带负电的黏土颗粒。胶粒间的静电斥力、胶粒的布朗运动及胶粒表面的水化作用，使得颗粒具有分散的稳定性，三者中以静电斥力影响最大。向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，压缩胶团的扩散层，使￡电位降低，静电斥力减小。此时，布朗运动由稳定因素转变为不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚。水化膜中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性和较高的黏度，把这些水分子排挤出去需要克服特殊的阻力，阻碍胶粒直接接触。有些水化膜的存在决定于双电层状态，投加混凝剂降低￡电位，有可能使水化作用减弱。

混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒之间起吸附架桥作用，即使￡电位没有降低或降低不多，胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附胶粒，也能形成絮凝体。

从胶体颗粒变成较大的矾花是一个连续的过程，为了研究的方便可划分为混合和反应两个阶段。混合阶段要求浑水和混凝剂快速均匀混合，一般来说，该阶段只能产生用眼睛难以看见的微絮凝体；反应阶段则需要将微絮凝体形成较密实的大粒径矾花[2]。

混合和反应均需消耗能量，而速度梯度G值能反映单位时间单位体积水耗能值的大小，混合的G值应大于300～500s-1，时间一般不超过30s,G值大时混合时间宜短。水泵混合是一种较好的混合方式，本试验水量小便可采用机械搅拌混合。由于粒径大的矾花抗剪强度低，易破碎，而G值与水流剪力成正比，故反应开始至反应结束，随着矾花逐渐增大，G值宜逐渐减小。从理论上讲反应开始时的G值宜接近混合设备出口的G值，反应终止时的G值宜接近沉淀设备进口时的G值，但这样会带来一些问题，例如反应设备构造较复杂，在沉淀设备前产生沉淀。实际设计中，G值在反应开始时可采用100s-1左右，反应结束时可采用10s-1左右。整个反应设备的平均G值约为20～70s-1,反应时间15～30min，本实验采用机械搅拌反应，G值及反应时间T值（以s计）应符合上述要求。近年来出现的若干高效反应设备，由于能量利用率高，反应时间比15min 短[3]。

混合或反应的速度梯度G值：

式中P—混合或反应设备中水流所耗功率;

V—混合或反应设备中水的体积；

—水的动力黏度。

不同温度水的动力黏度值见下表

表Ⅰ不同水温水的动力黏度值

一、实验方法及操作

1.试验在乌鲁木齐石墩子山水厂进行，本试验在实验室采用烧杯试验法，原水(处理厂进水)、反冲洗水和混凝剂聚合氯化铝均取自石墩子山自来水厂，原水(水质基本情况见表Ⅱ）作为地面水源，具有一定的代表性。同时自备混凝剂PAC-3、PAC-5、PAC-11。通过对比试验选择出一种最佳混凝剂。

表Ⅱ石墩子山水厂进水水质情况

2.模拟水厂实际生产状况，通过测定原水的浊度，来确定混凝剂的投加药量。

3.试验采用定时变速搅拌机，数字式浊度仪，数字酸度离子计以及其他相应仪器和设备。

利用搅拌试验模拟机械加速澄清池工艺。试验参数设计如下：快速搅拌5min，速度200r/min；慢速搅拌10min，速度80r/min；沉淀时间20min，取上清液进行检测。

4.步骤及记录

（1）测原水水温、浑浊度及PH。

（2）将1000ml水样至6个1000ml烧杯中

（3）根据原水浊度，确定混凝剂的投加量。

（4）将水样置于搅拌机中，用移液管移取计算好的投加量于烧杯中。开动机器，调整转速(200r/min)，一分钟后投加助凝剂。

（5）5min后，迅速将转速调至慢速(80r/min)搅拌10min

（6）搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程、矾花外观、大小、密实程度等。

（7）搅拌过程完成后，停机，将水样杯取出，放置一旁静沉15min后，将上清液移置200ml烧杯中，测浊度及PH并记录。

二、试验内容及现象观察

1.内容

由于试验在夏季进行，水厂的原水浊度一般在30～100间不等，

故对此范围浊度的水进行试验，结果表明，加入适当比例的反冲洗水或反冲洗水上清夜有助于水处理的混凝沉淀。

进行原水最佳混凝剂的选择、原水与反冲洗水混合水(以下简称原混水)的最佳配合比及原水与反冲洗水上清夜最佳配合比等项目的研究。

2.确定影响出水浊度的显著因素

考查的因素为原水浊度、混凝剂及其投加量和反冲洗水与原水配合比三个因素。原水浊度为不可控因素，因此主要控制混凝剂的投加量和反冲洗水比例，考查反冲洗水加入后对水处理混凝沉淀的影响。通过每次试验前的pH值和温度的测定，发现pH值在8.0～8.5之间变化幅度不大，温度在12～20度之间变化幅度不大，可忽略其对混凝的影响。

3.四种药剂进行试验对比，选出最佳药剂

在原水中不加入反冲洗水，直接加入混凝剂与助凝剂（加入混凝剂后一分钟加助凝剂），具体实验数据见表Ⅲ。

表Ⅲ各混凝剂投加后出水浊度（NTU）

图Ⅰ投加各混凝剂效果比较

注：横坐标为投加量，纵坐标为出水浊度。

从图Ⅰ可以看出，混凝剂PAC-11为最佳混凝剂，在投加量相同的情况下，加入PAC-11混凝剂出水浊度最低。