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摘要：本文研究了滤池反冲洗水和原水混合一并处理时，反冲洗水的加入对水处理混凝沉淀的影响。对于中低浊度原水，加入一定比例(10％～15％)的反冲洗水，不仅可以回收水量，而且还改善了混凝性能，提高了反应沉淀效果，具有较好的经济效益和环境效益。
关键词：滤池反冲洗水；混凝实验；混凝剂
中图分类号：C35文献标识码： A
1 前言
乌鲁木齐某水厂，设计处理能力20万m3/d，反冲洗耗水量占水厂制水总量的2%～5%，该厂的反冲洗水一部分直接回流至起端反应池，一部分上清液直接作为绿化用水。2008年、2009年该水厂的反冲洗水量见下表。
表12008、2009年每月反冲洗水水量（万m3）
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计
2008年 2.5 2.6 2.6 3.3 5.3 8.7 9.1 8.3 6.8 4.1 4.3 2.7 60.3
2009年 1.9 2.0 1.7 3.5 4.0 5.4 7.5 7.9 7.4 5.0 5.9 2.8 55.0
注：自该厂的反冲洗水回收利用后，没有再统计反冲洗水量。
由表1可以看出该净水厂的冲洗水量每年60万m3左右，该部分水的回收利用可以在很大程度上节约水资源。有研究表明反冲洗水中含有大量较粗的颗粒, 与原水混合可以改善混凝效果。本文通过实验确定反冲洗水最佳的回流比, 为生产实践提供理论支持和参考。
2 实验方法和内容
本实验采用直接回收利用滤池反冲洗废水的办法，将其直接回送至反应池起端，利用反冲洗废水中已形成的矾花颗粒(成形絮体)对混凝的有利作用，改善混凝沉淀性能[2-3]。
2.1 实验设计
本实验在实验室采用烧杯实验法，试验装置采用ZR4-6型定时变速六联搅拌器，模拟水厂混合，反应及沉淀过程:
混合阶段:n=200r/min，t=60s；反应阶段:n=80r/min，t=10min。
实验沉淀出水所测浊度为上清液静沉10min的浊度。
2.2 实验内容
进行了反冲洗水直接投加混凝剂、反冲洗水与原水以不同比例混合的混凝实验，通过实验确定最佳回流比。
2.2.1原水直接投加混凝剂
在原水中直接投加混凝剂，所用混凝剂为PAC，反应过程中投加PAM作为助凝剂，投加量为0.5ml，具体数据见表2。
表2 不同混凝剂投加量原水出水浊度
日期 原水PH 原水浊度(NTU) 混凝剂投加量（mg/L）
6 7 8 9 10 11
2014.8.28 8.35 13.2 0.4 0.7 0.8 0.7 0.6 1.4
2014.9.16 8.19 7.1 1 0.6 1.4 1.2 0.9 0.5
2014.9.23 8.25 15.3 1.6 1.7 1.5 1.6 1.7 1.0
2014.10.8 8.34 7.8 2.8 1.7 1.7 1.2 0.8 1.0
2014.10.28 8.33 4.2 1.5 1.2 1.4 1.3 1.4 0.8
2.2.2 加入一定比例反冲洗水，不加混凝剂
若在原水中加入一定比例(5％～15％）的反冲洗水，当不加入任何混凝剂与助凝剂时，反冲洗水中絮凝体基本上不能使原水中的悬浮颗粒脱稳凝聚。具体实验数据见表3。
表3 不投加混凝剂原水与反冲洗水混合后的浊度
原水浊度 反冲洗水比例
5% 10% 15%
26 32 39 48
42 50 59 76
82 85 100 119
102 108 114 124
由表3可以看出，加入反冲洗水混合沉淀后出水浊度较不加反冲洗水时高，说明反冲洗水中部分颗粒呈胶体悬浮状态，颗粒较原水中胶粒粗。在不加入混凝剂的情况下，反冲洗水中细碎絮凝体基本不呈现吸附与粘附性能，少部分细颗粒悬浮于水中而使浊度较原水有所增加。
2.3.3 原水中加入一定比例反冲洗水，并投加混凝剂
在原混水中加入一定量的混凝剂实验时，在反应阶段可明显观察到絮凝体颗粒迅速长大，浑浊原水逐渐透明。在相同药剂的情况下，加入了反冲洗水上清液的矾花颗粒明显大于未加反冲洗的，并且颗粒沉降速度也较其更快。
表4不同浊度条件下加入不同比例的反冲洗水出水浊度
原水浊度
（NTU） 混凝剂投加量（mg/L）
加5%反冲洗水 加10%反冲洗水 加15%反冲洗水
6 7 8 9 10 11 6 7 8 9 10 11 6 7 8 9 10 11
13.2 1.7 1.3 1.2 1.3 1.0 0.8 1.9 2.1 1.8 1.4 1.5 1.5 2.1 2.5 2.0 1.4 1.9 1.2
7.1 1.5 0.9 1.1 1.0 0.6 0.6 1.6 1.4 0.7 1.0 1.1 0.7 1.5 1.2 1.0 1.2 1.1 0.7
15.3 1.5 1.5 1.8 1.7 1.4 0.9 0.6 2.0 2.0 2.1 1.6 1.4 2.8 2.6 1.7 2.8 1.8 2.1
7.8 2.2 1.1 1.8 1.4 1.3 1.9 1.2 1.7 1.8 1.7 1.7 1.3 2.5 1.8 1.7 1.4 1.5 1.6
4.2 1.5 1.6 1.0 0.9 1.3 0.9 1.2 0.8 1.2 0.6 1.1 1.0 1.1 0.6 0.7 0.5 0.9 1.1
3试验结果与分析
3.1颗粒的沉降速度变快
对未加入反沖洗水的原水与加入10%的反冲洗水后的混合水分别混合反应后的颗粒进行沉淀试验。试验原水浊度74NTU，pH＝8.19，温度17.3℃。出水浊度检测取样口在水面以下6cm，试验所加混凝剂均为10 mg／L。
图1 加与不加反冲洗水时颗粒沉速与浊度去除率
试验所得的沉降曲线如图1。(v表示颗粒沉降速度)。
由图可以看出，在相同的反应条件下，加入反冲洗水的颗粒沉降明显变快。反冲洗水中含有大量较粗的颗粒，当它与原水混合反应时，这些较粗颗粒起了絮状物形成的核心作用。同时，细颗粒粘附在粗颗粒上的速度是细颗粒相互混凝结絮速度的几倍．这样原混水反应时颗粒迅速长大，并且形成的颗粒均匀性好，沉降性能亦好。
3.2最佳反冲洗水比例
试验表明，反冲洗废水若加入过少作用不明显，加入过多则会增加混凝剂的用量，存在一个最佳的反冲洗废水投加比例(投加的反冲洗水水量占本组反应沉淀池处理原水量的百分数)。在原水浊度为4.2NTU时，不加反冲洗水与加入不同比例反冲洗废水的出水效果比较见图2，反冲洗废水最佳投加比例在10%左右同时对原水浊度分别为13.2NTU、7.1NTU、15.3NTU、7.8NTU等多种浊度原水进行实验，都得到与图2相近的结果。
图2 反冲洗水直接回用对沉后水的浊度的影响
试验表明，反冲洗水存在一个最佳的配合比。原水在低浊度范围内，反冲洗水的最佳比例为10%-15%。
可以看出，各不同浊度原水在相同混凝剂的条件下，加入10％～15％的反冲洗水较不加入反冲洗水时出水浊度降低明显。这是因为反冲洗水中残留了由混凝剂水解产生的正电物质，它们携带的正电荷在回用过程中被利用，与原水中胶体颗粒表面的负电荷发生电性中和， 从而降低了混凝后絮体表面的ζ电位，所以滤池反冲洗水的回用能降低混凝后絮体表面的ζ 电位。ζ 电位降低有利于胶体颗粒的凝聚下沉， 从而减少沉后水浊度。
3.3混凝剂投加量减少
对于乌拉泊水库水，中低浊时混凝剂的最佳投加量为9～11mg／L，加入最佳比例的反冲洗水后，其投加量减至7～9mg／L，较不加时可节省混凝剂用量大约2mg／L，对其他浊度的原水试验也得到几乎同样的结论。具体数据见表1、表2。
含有很多较粗颗粒的反冲洗水是已经加入过混凝剂的原水，这种反冲洗水在重新加入混凝剂以后，使颗粒的吸附和粘附等表面现象的活性迅速恢复，凝聚脱稳的颗粒迅速长大，可以认为，这是水处理的分级混凝，分批量投入混凝剂所达到的工艺效果，可使混凝剂的投加量减少。
4结语
反冲洗水与原水混合后有利于水处理的混凝沉淀。对中低浊度水，反冲洗水的最佳配合比例为10％～15％。同时，与不加反冲洗水相比，可节省混凝剂投加量约2 mg/L。通过滤池反冲洗水的回用，一定程度上缓解了源水紧张问题，减少了废水排放。
参考文献：
[1] 常青.水处理絮凝学[M].北京：化学工业出版社，2003
[2] 翟雅琴,张增光.滤池反冲洗水回用对混凝沉淀影响的研究[J].2013年中国水处理技术研
讨会暨第33届年会论文集:295-300
[3] 黄卓.城市净水厂生产废水回用安全性研究[D].西安:西安建筑科技大学, 2011
大学生创新实验项目：
项目名称：给水厂滤池反冲洗水回用试验研究
项目批准号：新疆大学本科生科研实践训练项目，XJU-SRT-14123
新疆自治区高等学校科学研究计划项目：
项目名称：净水厂滤池反冲洗水直接回流利用
项目批准号：新疆自治区高等学校科学研究计划项目，XJEDU2014S010
第一作者简介：
姓名：王闯闯
性别：男
出生年月：1991.10
民族：汉族
专业：新疆大学建学院给水排水专业（在读）
关键词：滤池反冲洗水；混凝实验；混凝剂
中图分类号：C35文献标识码： A
1 前言
乌鲁木齐某水厂，设计处理能力20万m3/d，反冲洗耗水量占水厂制水总量的2%～5%，该厂的反冲洗水一部分直接回流至起端反应池，一部分上清液直接作为绿化用水。2008年、2009年该水厂的反冲洗水量见下表。
表12008、2009年每月反冲洗水水量（万m3）
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计
2008年 2.5 2.6 2.6 3.3 5.3 8.7 9.1 8.3 6.8 4.1 4.3 2.7 60.3
2009年 1.9 2.0 1.7 3.5 4.0 5.4 7.5 7.9 7.4 5.0 5.9 2.8 55.0
注：自该厂的反冲洗水回收利用后，没有再统计反冲洗水量。
由表1可以看出该净水厂的冲洗水量每年60万m3左右，该部分水的回收利用可以在很大程度上节约水资源。有研究表明反冲洗水中含有大量较粗的颗粒, 与原水混合可以改善混凝效果。本文通过实验确定反冲洗水最佳的回流比, 为生产实践提供理论支持和参考。
2 实验方法和内容
本实验采用直接回收利用滤池反冲洗废水的办法，将其直接回送至反应池起端，利用反冲洗废水中已形成的矾花颗粒(成形絮体)对混凝的有利作用，改善混凝沉淀性能[2-3]。
2.1 实验设计
本实验在实验室采用烧杯实验法，试验装置采用ZR4-6型定时变速六联搅拌器，模拟水厂混合，反应及沉淀过程:
混合阶段:n=200r/min，t=60s；反应阶段:n=80r/min，t=10min。
实验沉淀出水所测浊度为上清液静沉10min的浊度。
2.2 实验内容
进行了反冲洗水直接投加混凝剂、反冲洗水与原水以不同比例混合的混凝实验，通过实验确定最佳回流比。
2.2.1原水直接投加混凝剂
在原水中直接投加混凝剂，所用混凝剂为PAC，反应过程中投加PAM作为助凝剂，投加量为0.5ml，具体数据见表2。
表2 不同混凝剂投加量原水出水浊度
日期 原水PH 原水浊度(NTU) 混凝剂投加量（mg/L）
6 7 8 9 10 11
2014.8.28 8.35 13.2 0.4 0.7 0.8 0.7 0.6 1.4
2014.9.16 8.19 7.1 1 0.6 1.4 1.2 0.9 0.5
2014.9.23 8.25 15.3 1.6 1.7 1.5 1.6 1.7 1.0
2014.10.8 8.34 7.8 2.8 1.7 1.7 1.2 0.8 1.0
2014.10.28 8.33 4.2 1.5 1.2 1.4 1.3 1.4 0.8
2.2.2 加入一定比例反冲洗水，不加混凝剂
若在原水中加入一定比例(5％～15％）的反冲洗水，当不加入任何混凝剂与助凝剂时，反冲洗水中絮凝体基本上不能使原水中的悬浮颗粒脱稳凝聚。具体实验数据见表3。
表3 不投加混凝剂原水与反冲洗水混合后的浊度
原水浊度 反冲洗水比例
5% 10% 15%
26 32 39 48
42 50 59 76
82 85 100 119
102 108 114 124
由表3可以看出，加入反冲洗水混合沉淀后出水浊度较不加反冲洗水时高，说明反冲洗水中部分颗粒呈胶体悬浮状态，颗粒较原水中胶粒粗。在不加入混凝剂的情况下，反冲洗水中细碎絮凝体基本不呈现吸附与粘附性能，少部分细颗粒悬浮于水中而使浊度较原水有所增加。
2.3.3 原水中加入一定比例反冲洗水，并投加混凝剂
在原混水中加入一定量的混凝剂实验时，在反应阶段可明显观察到絮凝体颗粒迅速长大，浑浊原水逐渐透明。在相同药剂的情况下，加入了反冲洗水上清液的矾花颗粒明显大于未加反冲洗的，并且颗粒沉降速度也较其更快。
表4不同浊度条件下加入不同比例的反冲洗水出水浊度
原水浊度
（NTU） 混凝剂投加量（mg/L）
加5%反冲洗水 加10%反冲洗水 加15%反冲洗水
6 7 8 9 10 11 6 7 8 9 10 11 6 7 8 9 10 11
13.2 1.7 1.3 1.2 1.3 1.0 0.8 1.9 2.1 1.8 1.4 1.5 1.5 2.1 2.5 2.0 1.4 1.9 1.2
7.1 1.5 0.9 1.1 1.0 0.6 0.6 1.6 1.4 0.7 1.0 1.1 0.7 1.5 1.2 1.0 1.2 1.1 0.7
15.3 1.5 1.5 1.8 1.7 1.4 0.9 0.6 2.0 2.0 2.1 1.6 1.4 2.8 2.6 1.7 2.8 1.8 2.1
7.8 2.2 1.1 1.8 1.4 1.3 1.9 1.2 1.7 1.8 1.7 1.7 1.3 2.5 1.8 1.7 1.4 1.5 1.6
4.2 1.5 1.6 1.0 0.9 1.3 0.9 1.2 0.8 1.2 0.6 1.1 1.0 1.1 0.6 0.7 0.5 0.9 1.1
3试验结果与分析
3.1颗粒的沉降速度变快
对未加入反沖洗水的原水与加入10%的反冲洗水后的混合水分别混合反应后的颗粒进行沉淀试验。试验原水浊度74NTU，pH＝8.19，温度17.3℃。出水浊度检测取样口在水面以下6cm，试验所加混凝剂均为10 mg／L。
图1 加与不加反冲洗水时颗粒沉速与浊度去除率
试验所得的沉降曲线如图1。(v表示颗粒沉降速度)。
由图可以看出，在相同的反应条件下，加入反冲洗水的颗粒沉降明显变快。反冲洗水中含有大量较粗的颗粒，当它与原水混合反应时，这些较粗颗粒起了絮状物形成的核心作用。同时，细颗粒粘附在粗颗粒上的速度是细颗粒相互混凝结絮速度的几倍．这样原混水反应时颗粒迅速长大，并且形成的颗粒均匀性好，沉降性能亦好。
3.2最佳反冲洗水比例
试验表明，反冲洗废水若加入过少作用不明显，加入过多则会增加混凝剂的用量，存在一个最佳的反冲洗废水投加比例(投加的反冲洗水水量占本组反应沉淀池处理原水量的百分数)。在原水浊度为4.2NTU时，不加反冲洗水与加入不同比例反冲洗废水的出水效果比较见图2，反冲洗废水最佳投加比例在10%左右同时对原水浊度分别为13.2NTU、7.1NTU、15.3NTU、7.8NTU等多种浊度原水进行实验，都得到与图2相近的结果。
图2 反冲洗水直接回用对沉后水的浊度的影响
试验表明，反冲洗水存在一个最佳的配合比。原水在低浊度范围内，反冲洗水的最佳比例为10%-15%。
可以看出，各不同浊度原水在相同混凝剂的条件下，加入10％～15％的反冲洗水较不加入反冲洗水时出水浊度降低明显。这是因为反冲洗水中残留了由混凝剂水解产生的正电物质，它们携带的正电荷在回用过程中被利用，与原水中胶体颗粒表面的负电荷发生电性中和， 从而降低了混凝后絮体表面的ζ电位，所以滤池反冲洗水的回用能降低混凝后絮体表面的ζ 电位。ζ 电位降低有利于胶体颗粒的凝聚下沉， 从而减少沉后水浊度。
3.3混凝剂投加量减少
对于乌拉泊水库水，中低浊时混凝剂的最佳投加量为9～11mg／L，加入最佳比例的反冲洗水后，其投加量减至7～9mg／L，较不加时可节省混凝剂用量大约2mg／L，对其他浊度的原水试验也得到几乎同样的结论。具体数据见表1、表2。
含有很多较粗颗粒的反冲洗水是已经加入过混凝剂的原水，这种反冲洗水在重新加入混凝剂以后，使颗粒的吸附和粘附等表面现象的活性迅速恢复，凝聚脱稳的颗粒迅速长大，可以认为，这是水处理的分级混凝，分批量投入混凝剂所达到的工艺效果，可使混凝剂的投加量减少。
4结语
反冲洗水与原水混合后有利于水处理的混凝沉淀。对中低浊度水，反冲洗水的最佳配合比例为10％～15％。同时，与不加反冲洗水相比，可节省混凝剂投加量约2 mg/L。通过滤池反冲洗水的回用，一定程度上缓解了源水紧张问题，减少了废水排放。
参考文献：
[1] 常青.水处理絮凝学[M].北京：化学工业出版社，2003
[2] 翟雅琴,张增光.滤池反冲洗水回用对混凝沉淀影响的研究[J].2013年中国水处理技术研
讨会暨第33届年会论文集:295-300
[3] 黄卓.城市净水厂生产废水回用安全性研究[D].西安:西安建筑科技大学, 2011
大学生创新实验项目：
项目名称：给水厂滤池反冲洗水回用试验研究
项目批准号：新疆大学本科生科研实践训练项目，XJU-SRT-14123
新疆自治区高等学校科学研究计划项目：
项目名称：净水厂滤池反冲洗水直接回流利用
项目批准号：新疆自治区高等学校科学研究计划项目，XJEDU2014S010
第一作者简介：
姓名：王闯闯
性别：男
出生年月：1991.10
民族：汉族
专业：新疆大学建学院给水排水专业（在读）