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由于地表河流和地下水源日益污染,越来越多的城市选择受污染少、水质优良的水库水作为生活饮用水水源。在我国东北广大寒冷地区,作为生活饮用水水源的水库水多呈现低温低浊、富含腐殖质等特点。采用常规沉淀工艺处理该水源水体时,普遍存在混凝剂投量大、出水水质不佳、污泥产量大等问题。由于溶气气浮工艺对低温低浊及天然高色水具有良好的净水效果,其日益受到饮用水处理专家的重视和认可。为了将这一技术应用于哈尔滨市磨盘山净水厂现有常规沉淀工艺的升级改造,本文对溶气气浮处理磨盘山水库低温低浊水进行了相关小试及中试试验。 在溶气气浮处理磨盘山水库低温低浊水的混凝剂筛选试验中,发现高效液态聚合氯化铝具有最好的净化效果,其最优投药量(以Al3+计)为2.22mg/L。在小试中,确定溶气气浮的絮凝强度为30~200s-1、最优絮凝时间为8~10min、最优固液分离时间为15min及最优溶气水回流比为8~10%。在强化溶气气浮处理磨盘山水库水的试验中,认为投加价廉的Ca(OH)2,可以改善出水硬度、碱度及pH值。 在中试试验中,发现混凝剂最优投药量随进水流量的增加而相应增加,进水流量为7~10m3/h、13m3/h时,最优投药量(以Al3+计)分别为1.48mg/L、2.04mg/L。溶气气浮在不同表面负荷下对絮凝时间的要求不一样,表面负荷为7m/h时,9.1min的絮凝时间就能达到稳定的溶气气浮出水效果;表面负荷为10m/h时,出水水质随絮凝时间的延长而变好,需要不少于14.6min的絮凝时间。在9.1min的絮凝时间,7~16m/h的表面负荷下,溶气气浮净水效果随其表面负荷的增加而相应降低。 在溶气气浮与单独沉淀及沉淀—溶气气浮联用工艺处理磨盘山水库低温低浊水的对比试验中,发现溶气气浮工艺及两者联用工艺较单独沉淀能大幅降低混凝剂投药量,提高出水水质。溶气气浮工艺在14.6min的絮凝时间、10m/h的表面处理负荷及1.48mg/L的混凝剂投量(以Al3+计)下,出水浊度、色度及CODMn可以分别达到0.45NTU、5度及2.1mg/L。 在小试及中试试验基础上,针对净水厂实际情况,提出了在絮凝池、沉淀池及翻板阀滤池分别加入溶气气浮的三套改造方案。水厂经改造后,可以有效解决水厂现有常规沉淀工艺出水水质不佳、混凝剂投药量大、滤池易堵塞等问题。经计算,改造后水厂吨水制水成本可以降低0.0378元,按11.25万m3/d的改造规模计算,水厂一年可以节省运行费用155.2万元。