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随着我国经济社会的快速发展,《生活饮用水卫生标准》逐步提高。2006年卫生部和国家标准化管理委员联合发布的新标准GB5749-2006将饮用水水质指标由原标准的35项增至106项。饮用水浊度指标也从1985年的3NTU,提到1NTU。澄清技术作为净水处理的核心工艺,其技术和设备的水平直接决定了水处理成本和出水能否满足标准的要求。我国澄清设备老旧,处理效率不高的问题普遍存在,一些新开发的设备虽然处理效果得到提高,但因为建设成本和运行费用偏高,或设备复杂、施工难度大,维护管理不方便等问题而未得到广泛应用。所以,开发一种高效率、低成本、易施工的混凝澄清技术设备仍十分必要。本文通过对比国内外主流澄清设备的优缺点,选择了一种以管式微涡混合、微涡折板絮凝、高效复合沉淀为特征的高效混凝澄清设备作为基础,通过研究与实践,在以下方面进行了优化设计:一、降低絮凝反应区流速,拓宽廊道,减少水头损失,以降低设备制作与工程施工难度;二、采用新型絮凝反应折板,进一步强化传质,提高设备反应效率;三、增加污泥浓缩功能,提高设备利用率,以降低综合处理成本;四、增加污泥回流系统,以加强设备对低温低浊度水的处理能力,同时充分利用污泥药效降低药耗;五、采用新型的沉淀斜板,提高沉淀分离的效率和效果,减少沉淀池占地,并进一步降低出水浊度。分别利用长春市第一自来水厂不同水质的原水(低温低浊原水和高浊原水)对该技术设备进行了优化试验研究,试验内容主要为:一、低温低浊情况下,絮凝剂(PAC)投加量优化、助凝剂(PAM)投加量优化、污泥浓缩影响因素考察、污泥回流量优化以及污泥回流点优化;二、高浊情况下,絮凝剂(PAC)投加量优化、助凝剂(PAM)投加量优化、混合段停留时间优化、絮凝折板优化以及斜板优化。研究得到的主要结论如下:一、在低温低浊情况下,本文提出的新型高效澄清技术设备对浊度去除非常有效,而且对进水流量变化适应性较强,污泥浓缩效果较好。当原水浊度为7.0~9.6NTU,水温为3.5℃时,宜采用回流污泥的运行方式。其优化后的运行参数为:进水流量4.8m3/h,PAC投加量30 mg/L,PAM投加量0.65mg/L,排泥周期4h,搅拌桨角速度0.25r/min,污泥回流比0.03,污泥回流点为反应区第九格;此种工况下,混合时间仅为1s,絮凝反应时间仅为12.83min,沉淀池表面负荷(上升流速)为2.67mm/s,出水浊度可以稳定在1NTU以下;与国内外现有同类技术相比,在处理低温低浊水质方面具有明显优势。二、在高浊情况下,新型高效澄清技术设备对浊度去除效果良好,污泥浓缩效果较好。当原水浊度为218~349NTU,水温为20℃时,宜采用无机械搅拌,无回流污泥的运行方式。其优化后的运行参数为:进水流量4.8m3/h,PAC投加量35mg/L,混合段停留时间9s,PAM投加量2mg/L;絮凝段填充系列Ⅱ絮凝折板,沉淀段填充斜板Ⅲ效果最优;此种工况下,混合时间仅为9s,絮凝反应时间仅为12.83min,沉淀池表面负荷(上升流速)为2.67mm/s,出水浊度可以稳定在2.5NTU以下;与国内外现有同类技术相比,在处理高浊水上具有明显优势。三、通过经济与技术分析,发现新型高效澄清技术设备实现了高效低耗,增加污泥浓缩功能,降低施工难度的优化设计目标。相比国外主流澄清设备,其建设成本和运行费用都较低,而且处理效率更高;相比其原型设备,增加了污泥浓缩的功能,降低了设备制造和工程施工难度。因此,新型澄清浓缩设备比较好地结合了高效、低成本、易施工的特点,有助于进一步提高澄清设备技术水平,满足我国《生活饮用水卫生标准》逐步提高的实际需求。