第30卷第1期2007年3月
长春理工大学学报
JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology
Vol130No11Mar.2007
改造型机械加速澄清池对低浊度水的处理效果
胡春玲,付强,王战勇
1
2
1
(11辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,抚顺 113001;
21抚顺市给水工程设计科研院,抚顺 113008)
摘 要:通过分析机械加速澄清池处理低浊度水出水水质较差的原因,对机械搅拌装置的搅拌桨板进行了改造,适当加长了桨板,拓宽了桨板外径。经试验,改造后的机械加速澄清池处理低浊度水,其絮凝作用和水力条件明显改善,提高了沉降比。最佳运行参数叶轮开度为200~300mm,叶轮转速为315~410r1m1p,出水平均浊度为317NTU,与原有澄清池相比出水量提高了1016%;平均出水浊度为813NTU时,出水量为1946m3/h,比原池的平均出水量1504m3/h提高了2914%,达到澄清池设计处理能力的9314%,改善了原澄清池出水量不足的问题,为解决大型机械加速澄清池出水水质差、出水量低的难题提供了一条新的途径。关键词:机械加速澄清池;桨板改造;低浊度水;运行参数中图分类号:TU991 文献标识码:A
文章编号:1672-9870(2007)01-0102-03
TreatmentEffecttoLowTurbidityWaterbyTransformed
MechanicalAcceleratedClarificationBasin
HUChunling,FUQiang,WANGZhanyong
1
2
1
(11SchoolofEnvironmentalandBiologicalEngineering,LiaoningUniversityofPetroleum&ChemicalTechnology,Fushun 113001;
21FushunWaterSupplyEngineeringDesign&ResearchInstitute,Fushun 113008)
Abstract:Mechanicalacceleratedclarificationbasin(MACB)isanalyzed,indicatingthatthequalityofitseffluenceisbadwhentreatinglowturbiditywater.Theagitatedpaddleswerelengthenedandwidenedproperlyonthebasisoforiginalpaddles.TheresultsshowthatlowturbiditywateriswelltreatedbythetransformedMACB,inwhichflocculationfunctionandhydraulicconditionareobviouslymiprovedandtheradioofsedimentconcentrationincreased.Thebestoperationparametersarefollowing:opendegreeoftheimpelleris200~300mm,rotationalspeedis315~410r1m1p.Theaverageturbidityofitsefflu-enceis317NTUandtheoutflowisincreasedby1016%;iftheeffluenceturbidityisupto8.3NTUthatistheaverageturbidityoftheoriginalclarificationbasin,theoutflowwillbe1946m/h,whichincreases2914%thanthatoftheoriginalclarificationbasin,reaching9314%ofitsdesignability,andimprovestheoutflowoftheoriginalclarificationbasin.Theresultsofstudysupplyanewapproachtosolvesuchdifficultproblemsasbadeffluence,lowoutflowoflarge-scaleMACB.Keywords:mechanicalacceleratedclarificationbasin(MACB);transformationofagitatedpaddles;lowturbiditywater;operationparameters 在二十世纪八十年代,机械加速澄清池在全国许多地方曾广泛应用,并在当时的水质条件下获得了较好的运行效果
[1,2]
3
幅提高,原水中胶体物质的性质发生了较大变化,
机械加速澄清池的运行普遍地遇到了问题,在原设计负荷下运行时,澄清池出水水质达不到预期效果,增加了后续处理构筑物的负担
[3,4]
。进入九十年代以后,随着
各地原水水源地的水质恶化,有机污染物含量的大。在原水低
收稿日期:2006-12-10
作者简介:胡春玲(1976-),女,山西大同人,硕士,讲师,研究方向为大气和水污染控制,E-mai:lhuchun@l1631com
[5,6]
浊期,这一问题尤为突出,以至于水厂方面不定的悬浮泥渣层,在原水浊度较低的情况下,难以完成预期的絮凝碰撞反应。112 试验现场
试验现场位于抚顺市顺城区将军水厂,厂内有
D29m机械加速澄清池两座(未加斜管),单池设计处理能力为5万吨/日,流量用超声波流量计计量。水源地为抚顺大伙房水库,水源原水在一年的绝大部分时间浊度低于30NTU,该澄清池运行中发现形成的矾花细小,不易沉降,给运行管理带来一定困难。113 改造措施
根据以上理论分析,对将军水厂机械加速澄清池的搅拌桨作适当改造,原搅拌设备的设计尺寸见表1。改造后的桨板见图2,即在原来的搅拌桨板的基础上,适当加长了桨板,拓宽了桨板外径,桨板在转动过程中安装在其下面的叶片对水流有较强的推动作用,有助于混合泥水的絮凝和反应效果,同时利于形成稳定的悬浮泥渣层。
表1 搅拌设备设计尺寸 单位:m
Tab11MeasurementofAgitatedDeviceuni:tm名称
叶轮外径415
搅拌桨外径312
搅拌桨板数8
叶轮开度0143
搅拌桨规格长1130宽0143
得不采取一些较为被动的措施,如降低水量运行,向第二反应絮凝室中投加黄泥浆等,大大提高了水
厂工人的劳动强度,不便于管理,而且取得的实际效果也不甚理想。
1 试验部分
111 试验原理
机械加速澄清池(结构如图1所示)属于泥渣循环型澄清池,是集混凝、反应、沉淀于一体的净水构筑物。该澄清池的工作原理是:原水由进水管投药后经环形三角配水槽均匀流入第一絮凝室,与絮凝室内高浓度、呈悬浮和环流状态的回流泥渣迅速接触碰撞,完成药剂与水的混合和反应过程,之后经池底由池中部向上,在机械搅拌设备的作用下,一部分混合泥水从第一絮凝室提升至第二絮凝室,另一部分经离心作用继续参与环流。进入第二絮凝室的水体在提升叶轮和边壁阻流板的剪切作用下发生进一步的絮凝反应,后翻转进入分离室,在重力沉降作用下,分离室中的水体分成上部的清水层和中下部的泥渣层,清水经顶部集水槽溢流导出,泥渣则由分离室底部的回流缝回流至第一絮凝室。整个机械加速澄清池的核心部分是安装在其中部的机械搅拌设备,包括提升叶轮和搅拌桨,两者安装在同一轴上,提升叶轮将混合泥水提升至第二絮凝室,搅拌桨使第一絮凝室的泥渣循环流动与原水进行混合和反应。机械加速澄清池处理效果的好坏主要取决于第一絮凝室内活性泥渣环流状态的保持和泥渣悬浮层的形成与稳定,以增加碰撞机会,提高构筑物的处理效率。
[7]
规格
图2 改造后的搅拌浆板结构
Fig12 StructureofAgitatedPaddleofTransformedMACB
图1 机械加速澄清池的结构Fig11 StructureofMACB
2 试验结果与讨论
211 对比试验
表2给出了改造后的机械加速澄清池与原澄清池在采用相同的运行参数,即进水量、叶轮转速、叶轮开度和投药量均相同的条件下得到的试验结果。叶轮转速初始设定为310r1m1p,叶轮开度为
经过对各地机械加速澄清池运行状况的考察与分析,发现此类澄清池在原水低浊期运行效果差的
主要原因在于第一絮凝室中水体流向与上述流程有较大差异,由于搅拌桨的离心作用有限以及絮凝室内缺少有效的导流装置,难以通过室内环流形成稳
300mm。混凝剂PAC的投加量也相同,投药点均在三角配水槽。
表2 原有澄清池与改造后澄清池运行参数
Tab12 OperationParametersofMACBandTrans-formedMACB
进水量原水浊
叶轮转投药量
(2)不同搅拌速度对沉淀效果和出水水质影
响的测定,出水水质最佳所对应的叶轮转速为315~410r.m.p,
具体取值按照进水量而定。
原有澄清池改造后澄清池
试验号
m3/h度NTU速r1m1pmg/L[***********][1**********]659
[**************]0
[***********]315315
[**************]0
5分钟沉出水浊度5分钟沉出水浊降比/%
/NTU[***********]1213815
降比/%度/NTU
87968897
[***********]317316
12345678
43533354
图3 单池优化试验
Fig13 OptmiizedExpermientofMACB
3 结束语
试验最佳运行参数叶轮转速初始设定为315r1m1p,叶轮开度为200~300mm。由图3可以看出,改造后的机械加速澄清池的出水浊度达到原
3
池平均出水浊度813NTU时,出水量为1946m/h,比原池的平均出水量1504m/h提高了2914%,达到澄清池设计处理能力的9314%;当出水平均浊度达到317NTU时,其出水量为1663m/h,比原池提高了1016%。改造后的机械加速澄清池处理低浊度水出水水质良好,并改善了原澄清池出水量不足的问题。
参考文献
[1]李军,赵世杰.机械加速澄清池的运行管理[J].包
钢科技.2001,27(4):84-87.
[2]王世超.机械加速澄清池在矿山废水处理中的应用
[J].矿山环保.
2002,38(1):14-15.
66-[3]裘尚德,陈义标.机械加速澄清池搅拌桨板的改造
[J].青岛建筑工程学院学报.1999,20(2):70.
[4]张立政,鲍文录.机械加速澄清池提高出力降低药耗
方法的改进[J].水处理技术.2001,179.
[5]孟凡良.低温低浊地表水处理技术的探讨[J].西南
水处理2003,25(1):8-11.
[6]张建弟.关于低温低浊水混凝沉淀机理的探讨[J].
净水技术.2003,22(2):40-41.
[7]同济大学.给水工程[M].北京:中国建筑工业出版
杜.
1980:304-307.
27(2):
178-3
3
由表2可以看出,搅拌桨板改造后,由于适当加长了桨板的长度和外缘直径,增大了搅拌范围和强度,使加药后的原水在第一絮凝室内混合和反应作用加强,生成大量矾花,5分钟沉降比平均由原
池的4%提高到8%,改造后的澄清池在原水平均浊度为2112NTU时,出水平均浊度为317NTU,出水水质明显好于原有澄清池(平均出水浊度为8.3NTU),且出水水质稳定。212 单池优化试验
优化试验的目的是测试改造后的机械加速澄清池的最大处理水能力,确定最佳的运行参数,如叶轮转速、叶轮开度。在各种条件下(不同的浊度、叶轮开度、叶轮转速),对改造后的机械加速澄清池的主要参数)))第二絮凝室的污泥沉降比(距液面1米处)与出水浊度进行了大量的测定并作对比研究。研究发现:
(1)当叶轮开度在150mm以下时,泥渣提升量明显不足,第二絮凝室泥渣循环利用不好,污泥沉降比较低,出水水质较差;当叶轮开度大于350mm时,泥渣提升量过大,第二絮凝室泥渣浓度增高,清水区变小,易出现/翻池0、水质变坏现象,尤其是进水浊度较高的情况下;当叶轮开度在200~300mm范围内时,泥渣循环利用充分,清水区保持在1~2m范围内,出水水质良好。
第30卷第1期2007年3月
长春理工大学学报
JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology
Vol130No11Mar.2007
改造型机械加速澄清池对低浊度水的处理效果
胡春玲,付强,王战勇
1
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1
(11辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,抚顺 113001;
21抚顺市给水工程设计科研院,抚顺 113008)
摘 要:通过分析机械加速澄清池处理低浊度水出水水质较差的原因,对机械搅拌装置的搅拌桨板进行了改造,适当加长了桨板,拓宽了桨板外径。经试验,改造后的机械加速澄清池处理低浊度水,其絮凝作用和水力条件明显改善,提高了沉降比。最佳运行参数叶轮开度为200~300mm,叶轮转速为315~410r1m1p,出水平均浊度为317NTU,与原有澄清池相比出水量提高了1016%;平均出水浊度为813NTU时,出水量为1946m3/h,比原池的平均出水量1504m3/h提高了2914%,达到澄清池设计处理能力的9314%,改善了原澄清池出水量不足的问题,为解决大型机械加速澄清池出水水质差、出水量低的难题提供了一条新的途径。关键词:机械加速澄清池;桨板改造;低浊度水;运行参数中图分类号:TU991 文献标识码:A
文章编号:1672-9870(2007)01-0102-03
TreatmentEffecttoLowTurbidityWaterbyTransformed
MechanicalAcceleratedClarificationBasin
HUChunling,FUQiang,WANGZhanyong
1
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(11SchoolofEnvironmentalandBiologicalEngineering,LiaoningUniversityofPetroleum&ChemicalTechnology,Fushun 113001;
21FushunWaterSupplyEngineeringDesign&ResearchInstitute,Fushun 113008)
Abstract:Mechanicalacceleratedclarificationbasin(MACB)isanalyzed,indicatingthatthequalityofitseffluenceisbadwhentreatinglowturbiditywater.Theagitatedpaddleswerelengthenedandwidenedproperlyonthebasisoforiginalpaddles.TheresultsshowthatlowturbiditywateriswelltreatedbythetransformedMACB,inwhichflocculationfunctionandhydraulicconditionareobviouslymiprovedandtheradioofsedimentconcentrationincreased.Thebestoperationparametersarefollowing:opendegreeoftheimpelleris200~300mm,rotationalspeedis315~410r1m1p.Theaverageturbidityofitsefflu-enceis317NTUandtheoutflowisincreasedby1016%;iftheeffluenceturbidityisupto8.3NTUthatistheaverageturbidityoftheoriginalclarificationbasin,theoutflowwillbe1946m/h,whichincreases2914%thanthatoftheoriginalclarificationbasin,reaching9314%ofitsdesignability,andimprovestheoutflowoftheoriginalclarificationbasin.Theresultsofstudysupplyanewapproachtosolvesuchdifficultproblemsasbadeffluence,lowoutflowoflarge-scaleMACB.Keywords:mechanicalacceleratedclarificationbasin(MACB);transformationofagitatedpaddles;lowturbiditywater;operationparameters 在二十世纪八十年代,机械加速澄清池在全国许多地方曾广泛应用,并在当时的水质条件下获得了较好的运行效果
[1,2]
3
幅提高,原水中胶体物质的性质发生了较大变化,
机械加速澄清池的运行普遍地遇到了问题,在原设计负荷下运行时,澄清池出水水质达不到预期效果,增加了后续处理构筑物的负担
[3,4]
。进入九十年代以后,随着
各地原水水源地的水质恶化,有机污染物含量的大。在原水低
收稿日期:2006-12-10
作者简介:胡春玲(1976-),女,山西大同人,硕士,讲师,研究方向为大气和水污染控制,E-mai:lhuchun@l1631com
[5,6]
浊期,这一问题尤为突出,以至于水厂方面不定的悬浮泥渣层,在原水浊度较低的情况下,难以完成预期的絮凝碰撞反应。112 试验现场
试验现场位于抚顺市顺城区将军水厂,厂内有
D29m机械加速澄清池两座(未加斜管),单池设计处理能力为5万吨/日,流量用超声波流量计计量。水源地为抚顺大伙房水库,水源原水在一年的绝大部分时间浊度低于30NTU,该澄清池运行中发现形成的矾花细小,不易沉降,给运行管理带来一定困难。113 改造措施
根据以上理论分析,对将军水厂机械加速澄清池的搅拌桨作适当改造,原搅拌设备的设计尺寸见表1。改造后的桨板见图2,即在原来的搅拌桨板的基础上,适当加长了桨板,拓宽了桨板外径,桨板在转动过程中安装在其下面的叶片对水流有较强的推动作用,有助于混合泥水的絮凝和反应效果,同时利于形成稳定的悬浮泥渣层。
表1 搅拌设备设计尺寸 单位:m
Tab11MeasurementofAgitatedDeviceuni:tm名称
叶轮外径415
搅拌桨外径312
搅拌桨板数8
叶轮开度0143
搅拌桨规格长1130宽0143
得不采取一些较为被动的措施,如降低水量运行,向第二反应絮凝室中投加黄泥浆等,大大提高了水
厂工人的劳动强度,不便于管理,而且取得的实际效果也不甚理想。
1 试验部分
111 试验原理
机械加速澄清池(结构如图1所示)属于泥渣循环型澄清池,是集混凝、反应、沉淀于一体的净水构筑物。该澄清池的工作原理是:原水由进水管投药后经环形三角配水槽均匀流入第一絮凝室,与絮凝室内高浓度、呈悬浮和环流状态的回流泥渣迅速接触碰撞,完成药剂与水的混合和反应过程,之后经池底由池中部向上,在机械搅拌设备的作用下,一部分混合泥水从第一絮凝室提升至第二絮凝室,另一部分经离心作用继续参与环流。进入第二絮凝室的水体在提升叶轮和边壁阻流板的剪切作用下发生进一步的絮凝反应,后翻转进入分离室,在重力沉降作用下,分离室中的水体分成上部的清水层和中下部的泥渣层,清水经顶部集水槽溢流导出,泥渣则由分离室底部的回流缝回流至第一絮凝室。整个机械加速澄清池的核心部分是安装在其中部的机械搅拌设备,包括提升叶轮和搅拌桨,两者安装在同一轴上,提升叶轮将混合泥水提升至第二絮凝室,搅拌桨使第一絮凝室的泥渣循环流动与原水进行混合和反应。机械加速澄清池处理效果的好坏主要取决于第一絮凝室内活性泥渣环流状态的保持和泥渣悬浮层的形成与稳定,以增加碰撞机会,提高构筑物的处理效率。
[7]
规格
图2 改造后的搅拌浆板结构
Fig12 StructureofAgitatedPaddleofTransformedMACB
图1 机械加速澄清池的结构Fig11 StructureofMACB
2 试验结果与讨论
211 对比试验
表2给出了改造后的机械加速澄清池与原澄清池在采用相同的运行参数,即进水量、叶轮转速、叶轮开度和投药量均相同的条件下得到的试验结果。叶轮转速初始设定为310r1m1p,叶轮开度为
经过对各地机械加速澄清池运行状况的考察与分析,发现此类澄清池在原水低浊期运行效果差的
主要原因在于第一絮凝室中水体流向与上述流程有较大差异,由于搅拌桨的离心作用有限以及絮凝室内缺少有效的导流装置,难以通过室内环流形成稳
300mm。混凝剂PAC的投加量也相同,投药点均在三角配水槽。
表2 原有澄清池与改造后澄清池运行参数
Tab12 OperationParametersofMACBandTrans-formedMACB
进水量原水浊
叶轮转投药量
(2)不同搅拌速度对沉淀效果和出水水质影
响的测定,出水水质最佳所对应的叶轮转速为315~410r.m.p,
具体取值按照进水量而定。
原有澄清池改造后澄清池
试验号
m3/h度NTU速r1m1pmg/L[***********][1**********]659
[**************]0
[***********]315315
[**************]0
5分钟沉出水浊度5分钟沉出水浊降比/%
/NTU[***********]1213815
降比/%度/NTU
87968897
[***********]317316
12345678
43533354
图3 单池优化试验
Fig13 OptmiizedExpermientofMACB
3 结束语
试验最佳运行参数叶轮转速初始设定为315r1m1p,叶轮开度为200~300mm。由图3可以看出,改造后的机械加速澄清池的出水浊度达到原
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池平均出水浊度813NTU时,出水量为1946m/h,比原池的平均出水量1504m/h提高了2914%,达到澄清池设计处理能力的9314%;当出水平均浊度达到317NTU时,其出水量为1663m/h,比原池提高了1016%。改造后的机械加速澄清池处理低浊度水出水水质良好,并改善了原澄清池出水量不足的问题。
参考文献
[1]李军,赵世杰.机械加速澄清池的运行管理[J].包
钢科技.2001,27(4):84-87.
[2]王世超.机械加速澄清池在矿山废水处理中的应用
[J].矿山环保.
2002,38(1):14-15.
66-[3]裘尚德,陈义标.机械加速澄清池搅拌桨板的改造
[J].青岛建筑工程学院学报.1999,20(2):70.
[4]张立政,鲍文录.机械加速澄清池提高出力降低药耗
方法的改进[J].水处理技术.2001,179.
[5]孟凡良.低温低浊地表水处理技术的探讨[J].西南
水处理2003,25(1):8-11.
[6]张建弟.关于低温低浊水混凝沉淀机理的探讨[J].
净水技术.2003,22(2):40-41.
[7]同济大学.给水工程[M].北京:中国建筑工业出版
杜.
1980:304-307.
27(2):
178-3
3
由表2可以看出,搅拌桨板改造后,由于适当加长了桨板的长度和外缘直径,增大了搅拌范围和强度,使加药后的原水在第一絮凝室内混合和反应作用加强,生成大量矾花,5分钟沉降比平均由原
池的4%提高到8%,改造后的澄清池在原水平均浊度为2112NTU时,出水平均浊度为317NTU,出水水质明显好于原有澄清池(平均出水浊度为8.3NTU),且出水水质稳定。212 单池优化试验
优化试验的目的是测试改造后的机械加速澄清池的最大处理水能力,确定最佳的运行参数,如叶轮转速、叶轮开度。在各种条件下(不同的浊度、叶轮开度、叶轮转速),对改造后的机械加速澄清池的主要参数)))第二絮凝室的污泥沉降比(距液面1米处)与出水浊度进行了大量的测定并作对比研究。研究发现:
(1)当叶轮开度在150mm以下时,泥渣提升量明显不足,第二絮凝室泥渣循环利用不好,污泥沉降比较低,出水水质较差;当叶轮开度大于350mm时,泥渣提升量过大,第二絮凝室泥渣浓度增高,清水区变小,易出现/翻池0、水质变坏现象,尤其是进水浊度较高的情况下;当叶轮开度在200~300mm范围内时,泥渣循环利用充分,清水区保持在1~2m范围内,出水水质良好。