上清液回流水对水处理药剂投加影响的研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：郭立志（1983），男，蒙古族，河北承德人。-153-上清液回流水对水处理药剂投加影响的研究 郭立志 迟鑫然 李 然 李 莉 李 智 承德市双峰寺供水有限公司，河北 承德 067000 摘要：摘要：在地表水厂的水处理过程中，泥处理区的上清液回流至沉淀池是一个常见工艺流程。然而，回流水会导致沉淀池进水的浊度发生变化，进而影响水处理药剂的投加量。为确保水质稳定和出水水质达标，实时检测沉淀池进水浊度并根据其变化调节药剂投加量成为了一个重要问题。为了找到一种实时、有效的浊度监测方法，本研究对比了多种现有的检测技术。在考虑到准确性和实时性的双重要求后，提出了一种新的浊度监测方法。经过实验验证，其浊度监测方法不仅实时性强，而且具有很高的准确性，还为水厂的精细化管理提供了有力支持，确保水处理药剂的投加量能够根据浊度的变化进行及时、准确的调节。以此来确保水质稳定，提高出水水质标准，并降低不必要的药剂消耗，从而实现经济效益和环境效益的双赢。关键词：关键词：上清液回流；沉淀池；浊度；实时检测；水处理药剂投加 中图分类号：中图分类号：X70 随着社会的快速发展和人口的不断增长，水资源变得越来越宝贵。地表水厂作为净化地表水的工程设施及场所，其水处理工艺受到了广泛关注。在地表水厂的水处理过程中，上清液回流至沉淀池进水是一个关键环节。然而，这一环节中沉淀池进水浊度的变化成为了一个突出问题。上清液回流至沉淀池时，由于上清液中含有各种悬浮物和杂质，会导致沉淀池进水的浊度发生变化。这种变化不仅增加了后续滤池工艺水处理的负荷，更关键的是，还会对出厂水的水质造成威胁。为解决这一问题，实时检测沉淀池进水浊度并根据其变化调节药剂投加量成为了当前的研究重点。通过实时检测浊度，水厂可以及时掌握水质变化情况，为后续的处理流程提供准确的数据支持。同时，根据浊度的变化调节药剂投加量，可以确保水处理的效果和稳定性，避免水质波动和药剂浪费。这种实时检测和调节的方式，有助于提高水厂的运营效率，降低药剂成本，并为安全稳定供水提供坚实保障。1 常见的水处理药剂 1.1 聚丙烯酰胺 聚丙烯酰胺是一种合成的高分子聚合物，广泛应用于水处理领域。它作为絮凝剂使用时，能够有效地促使水中的悬浮颗粒凝聚成较大的团块，便于后续的沉淀和过滤处理。聚丙烯酰胺的分子链较长，能够增加水体的粘度，提高颗粒间的碰撞频率，从而加速颗粒的聚集和沉降。它通常用于饮用水处理、污水处理、工业废水处理等领域，能够显著改善水质1。1.2 聚合氯化铝 聚合氯化铝是一种无机高分子絮凝剂，由铝盐经过聚合反应制得。它在水中解离出铝离子，通过电荷中和作用，使水中的胶体颗粒失去稳定性，发生凝聚和沉降。聚合氯化铝具有较快的凝聚速度和良好的絮凝效果，广泛应用于饮用水处理、工业废水处理等领域。与有机高分子絮凝剂相比，聚合氯化铝的价格较为经济，因此在水处理领域得到了广泛应用。1.3 聚合硫酸铁 聚合硫酸铁是一种含有高铁含量的无机絮凝剂，它是由硫酸铁经过聚合反应形成的。在水中，聚合硫酸铁能够释放铁离子，与胶体颗粒发生电荷中和作用，从而使胶体颗粒脱稳并聚集成较大的颗粒团块。聚合硫酸铁作为一种有效的除磷剂，广泛应用于污水处理领域，能够去除水中的磷酸盐，防止水体富营养化的发生。2 影响絮凝效果的主要因素 2.1 水的 pH 值 水的 pH 值对无机絮凝剂的使用效果影响很大，pH值的大小关系到选用絮凝剂的种类、投加量和混凝沉淀效果。水中的 H+和 OH-参与絮凝剂的水解反应，因此，pH 值强烈影响絮凝剂的水解速度、水解产物的存中国科技期刊数据库 工业 A-154-在形态和性能。水的碱度对 pH 值有缓冲作用，当碱度不够时，应添加石灰等药剂予以补充。当水的 pH 值偏高时，则需要加酸调整 pH 值到中性。相比之下，高分子絮凝剂受 pH 值的影响较小。2.2 水温 水温影响絮凝剂的水解速度和矾花形成的速度及结构。混凝的水解多是吸热反应，水温较低时，水解速度慢且不有效。低温情况下，水的粘度大，布朗运动减弱，絮凝剂胶体颗粒与水中杂质颗粒的碰撞次数减少，同时水的剪切力增大，阻碍混凝絮体的相互粘合;因此，尽管增加了絮凝剂的投加量，絮体的形成还是很缓慢，而且结构松散、颗粒细小，难以去除。低温对高分子絮凝剂的影响较小。但要注意的是，使用有机高分子絮凝剂时，水温不能过高，高温容易使有机高分子絮凝剂老化甚至分解生成不溶性物质，从而降低混凝效果。2.3 水中杂质成分 水中杂质颗粒大小参差不齐对混凝有利，细小而均匀会导致混凝效果很差。杂质颗粒浓度过低往往对混凝不利，此时回流沉淀物或投加助凝剂可提高混凝效果。水中杂质颗粒含有大量有机物时，混凝效果会变差，需要增加投药量或投加氧化剂等起助凝作用的药剂。水中的钙镁离子、硫化物、磷化物一般对混凝有利，而某些阴离子、表面活性物质对混凝有不利影响。3 上清液回流基本内容和作用 3.1 上清液回流基本内容 上清液回流是地表水厂水处理过程中的一个重要环节。净水工艺流程为水源地来水正常情况首先进入细格栅及臭氧接触池，然后进入混凝沉淀车间，加药混合絮凝沉淀后进入砂滤池，过滤出水通过中间提升及后臭氧接触池后进入活性炭滤池，最后在清水池内加氯（次氯酸钠）消毒后，由送水泵房加压至配水管网。沉淀池的排泥水和滤池的初滤水和反冲洗水进入泥区处理车间经泥水分离后得到上清液回流水。这部分上清液是污水中的可回收部分，它相对较为清澈，并且含有较少的有害物质。为了充分利用这部分水资源，上清液通常通过回流管道系统再次进入沉淀池中，进行循环处理2。此时，回流水与沉淀池进水相混合，再次经过加药搅拌、絮凝、沉淀、过滤、消毒等工艺单元处理后，供给城市生产和生活用水。3.2 作用 第一，资源回收再利用。上清液回流水在水处理过程中的资源回收再利用方面具有重要作用。经泥区工艺处理后得到的上清液回流水，含有较少的有害物质，相对较为清澈。通过回流系统，上清液可以被收集并再次利用，充分回收水资源。这种回收再利用的方式有助于减少对新水源的需求，并实现了水资源的高效利用，从而降低了水资源的浪费。这也符合当前可持续发展的理念，最大限度地利用现有资源，减少对自然资源的过度开采。第二，提升沉淀池水处理絮凝效果。对于低浊水来说，水中悬浮物浓度很低，颗粒碰撞率大大减小，混凝效果差。上清液回流水和沉淀池进水混合后可适当增加混凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密度，充分发挥混凝剂的作用，提升沉淀池水处理效果。第三，降低处理成本。上清液回流水的利用可以降低水处理的成本。通过回收和再利用上清液，可以减少对水源水的需求，从而降低了水源采集和沉淀前工艺处理的成本。4 上清液回流水对水处理药剂投加的影响 为了实时检测沉淀池回流水的浊度，必须在回流水与沉淀池进水混合后的合理位置设立取样点。这些取样点的选取需要充分考虑到混合效果以及取样便捷性等因素。通过合理选取取样点，能够获取到代表性强、准确可靠的取样数据。通过在线浊度仪对混合后的水样进行连续监测，以便实时收集和分析数据。为了确保数据收集的实时性和有效性，建立一个高效、准确的浊度检测系统极为重要。这个系统可以整合在线浊度仪、数据传输网络、数据分析软件等组件，实现全自动化的数据采集、传输和处理。通过高速数据传输网络，实时浊度数据将被迅速传送到中控系统，供技术人员分析研判。同时，为了确保数据的准确性和可信度，系统还配备数据校准和验证机制，定期与人工取样数据进行比对4。在成功获取实时浊度数据后，如何根据这些数据变化来精确调整水处理药剂的投加量是一个关键问题。这一过程需要对现有的药剂投加系统进行全面改良和优化。首先，建立浊度与药剂投加量之间的数学模型，通过数据分析确定不同浊度条中国科技期刊数据库 工业 A-155-件下的最佳投药量。然后，通过改造药剂投加系统，使其能够实现与浊度检测系统的联动。当浊度超过设定阈值时，系统将自动调整药剂投加量，以确保水质达标。此外，为了应对突发情况，系统还应具备手动干预功能，允许操作人员根据实际需要临时调整药剂投加量。通过这一系列的改进措施，水厂将能够实现沉淀池回流水的实时浊度监测，并根据浊度变化自动调节药剂投加量。这将大大提高水处理的精细化程度，确保出厂水质稳定达标。5 精确调控水处理药剂投加量的具体措施 地表水厂的水处理过程中，上清液回流水的利用是一个重要环节。为了确保水处理效果和资源的高效利用，水厂化验室人员需要对上清液回流水进行定期检测，并结合在线浊度仪的实时监测数据，对水处理药剂的投加进行精确调控。以某供水单位的地表水厂为例，具体措施如下。5.1 人工取水检测与数据分析 为了确保上清液回流水的质量，水厂化验室人员每日进行 8 次人工取水检测。他们从不同时段、不同位置采集上清液样本，并进行详尽的数据测试分析。这包括对pH值、浊度、悬浮物浓度等多个指标的检测。通过这些数据，化验室人员可以了解到上清液的质量波动情况，为后续的药剂投加提供数据支持。5.2 在线浊度仪的实时监测与应用 除了人工取水检测，水厂还在沉淀池进水前端位置安装了在线浊度仪。浊度仪能够实现对沉淀池进水的实时监测，提供连续的浊度数据。通过对比分析各个位置的监测数据，水厂可以选择最佳的浊度仪安装位置，确保对沉淀池进水浊度的准确掌握。在线浊度仪的数据不仅可以为沉淀过程提供实时的调整建议，还能为水处理药剂的投加提供即时参考。当进水浊度上升时，水处理药剂的投加量可能需要适当增加，以确保处理效果。反之，则可以减少投加量，避免浪费。5.3 优化水处理药剂的投加策略 结合人工取水检测与在线浊度仪的实时监测数据，水厂可以进一步优化水处理药剂的投加策略。首先，根据历史数据和实时监测，建立浊度与处理药剂投加量的关系模型。其次，利用这个模型，实时调整药剂投加量，确保水处理效果稳定达标。最后，定期对模型和投加策略进行评估和调整，以适应水质和处理需求的变化。6 上清液回流水对水处理药剂投加的未来展望 增强型在线监测技术：未来的在线浊度仪可能会配备更多的传感器和分析功能，能够实时监测更多水质参数，提供更全面的数据支持8。第二，智能化投药系统：借助于人工智能和机器学习技术，可以开发出能够根据实时水质数据自动调整药剂投加量的智能化投药系统。这将大大提高投药的准确性和效率，同时进一步减少药剂的浪费9。第三，绿色水处理药剂。随着环保意识的增强，未来可能会有更多环保、低耗的水处理药剂被开发出来。这些药剂将更加高效，同时对环境的影响也将最小化。第四，循环经济与资源回收。上清液回流水的处理和利用有可能与循环经济及资源回收更紧密结合，不仅处理水，还可能从中回收有价值的资源，实现零排放。第五，数字孪生与模拟优化。利用数字孪生技术，可以实时地模拟整个水处理过程，为优化药剂投加策略提供强大工具。通过模拟，可以更快地测试新的投药策略，评估其效果，然后应用于实际生产中10。7 结语 综上所述，通过对上清液回流水的定期人工取水检测以及在线浊度仪的实时监测，提供了更全面、更准确的水质数据，为水厂运营决策提供了强有力的数据支持。水厂可以更为精准地调控水处理药剂的投加量，确保处理效果的同时，也降低了药剂的浪费和成本。在这种数据驱动的管理策下，了水厂的运营效率也会得到进一步的增强，使得水资源可以得到更为高效和环保的利用。参考文献 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