張博 田林青 張亞方 彭趙旭

摘 要：隨著城市的發(fā)展，水體的污染不容小覷，絮凝池在水處理領(lǐng)域占據(jù)重要的地位。本文提出了一種新型變速高效絮凝池，采用兩種池型：階梯式以及漸變式，進(jìn)行絮凝池模型試驗(yàn)。設(shè)計(jì)了試驗(yàn)階段步驟，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行初步的分析。最后對(duì)絮凝池模型的不足之處進(jìn)行了討論，提出了模型改進(jìn)的思路。

關(guān)鍵詞：新型絮凝池 模型試驗(yàn) 絮體形態(tài)分析

1.前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，城市水體的污染日益嚴(yán)重，水處理工作的難度也在增加。絮凝池在水處理領(lǐng)域中占有重要地位。為了除去天然水體中的懸浮物質(zhì)以及膠體，通常需要使脫穩(wěn)過(guò)后的顆粒具有較好的絮凝性。絮凝池的目的就是創(chuàng)造合適的水力條件使這種具有絮凝性質(zhì)的顆粒相互接觸、碰撞，以形成較大的絮體。絮凝池絮凝效果的好壞直接影響到后續(xù)處理的沉淀效果。因此，改善絮凝池的絮凝效果，對(duì)水處理效果的提高有著重大的意義和實(shí)用價(jià)值。

2.新型變速高效絮凝池的設(shè)計(jì)

根據(jù)絮凝池的絮凝原理是顆粒之間的碰撞，因此，如何能讓顆粒充分接觸、碰撞而絮凝，便是提升絮凝池絮凝效果所要研究的主要內(nèi)容。絮凝池設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的參數(shù)為速度梯度，即令水流的流速發(fā)生變化。常用的隔板絮凝池是通過(guò)改變隔板寬度：進(jìn)水端至出水端逐漸變寬以改變流速。本文所提出的新型漸變流高效絮凝池的設(shè)計(jì)也是基于水流速度的變化，設(shè)計(jì)出一種能夠使過(guò)水?dāng)嗝娴臋M截面積不斷發(fā)生變化的絮凝池，使水流的流速不斷發(fā)生改變，讓顆粒之間能夠充分碰撞，以達(dá)到提高絮凝池絮凝效果的目的。其形式如下：

新型絮凝池共有兩個(gè)池體，池體A為連續(xù)坡度，使過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e逐漸增大，實(shí)現(xiàn)了漸變速。池體B為階梯式坡度。漸變速高效絮凝池的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，富有創(chuàng)新性。為了評(píng)定新型絮凝池絮凝效果的好壞，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)觀察絮凝池中形成的礬花的大小來(lái)進(jìn)行初步判斷，將出水用試管沉淀一定時(shí)間后測(cè)定上清液濁度，根據(jù)濁度的大小來(lái)判斷，同時(shí)在不同的實(shí)驗(yàn)條件下利用顯微鏡和計(jì)算機(jī)成像來(lái)觀察所形成的絮體的形態(tài)來(lái)評(píng)價(jià)絮凝效果的好壞。同時(shí)，由于池體A和池體B同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，水樣的提取時(shí)間相同，可以形成對(duì)比實(shí)驗(yàn)，來(lái)判斷二者絮凝效果的高低。下圖為新型絮凝池模型圖。

3. 變速高效絮凝池實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與討論

3.1 針對(duì)高嶺土溶液的最佳絮凝實(shí)驗(yàn)條件的確定

a.配置實(shí)驗(yàn)室用原水：利用高嶺土為溶質(zhì)，首先配置高嶺土溶液，用1L自來(lái)水加入0.2g高嶺土，利用六聯(lián)式攪拌機(jī)持續(xù)攪拌，并控制攪拌過(guò)程中PH值的穩(wěn)定。攪拌方式為：先用200r/min的速度攪拌30s，之后再用30 r/min的速度攪拌10min。

b.配置硫酸鋁溶液PAM：用100ml自來(lái)水溶解1g明礬，配置成溶液。

c.配置10%的鹽酸以及1mol/L的氫氧化鈉溶液，用作PH的調(diào)節(jié)。

d.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，分別取攪拌30s以及攪拌10min30s時(shí)的混合水體，在10倍顯微鏡下觀測(cè)其中的顆粒狀態(tài)，等待混凝結(jié)束后，沉淀30min后去上清液測(cè)量濁度并記錄。新型絮凝池實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)階段步驟如下：

階段1：PAM投量和PH值的影響；PH值為6、7、8，PAM投量（mg/L）為10、30、50。階段2：攪拌強(qiáng)度和時(shí)間的影響；攪拌強(qiáng)度（r/min）為10、30、50，攪拌時(shí)間（min）為：5、17.5、30。階段3：模型實(shí)驗(yàn)。

3.2 新型絮凝池模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在水桶中配置足夠量的高嶺土溶液，并用攪拌槳不斷進(jìn)行攪拌，同時(shí)利用曝氣泵進(jìn)行輔助攪拌，防止高嶺土沉降導(dǎo)致進(jìn)水水質(zhì)不均勻。進(jìn)水之前調(diào)節(jié)溶液的PH值，將PH值調(diào)節(jié)至中性。投加30mg/L（最佳投加量）的混凝劑以及5.5mg/L的助凝劑，保持水桶中溶液的持續(xù)攪拌。利用兩臺(tái)蠕動(dòng)泵將配置好的原水分別打入兩組絮凝池當(dāng)中，并控制每個(gè)絮凝池的水力停留時(shí)間為25min，整體試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)2小時(shí)。在絮凝池運(yùn)行試驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，每隔25min進(jìn)行一次取樣：利用移液管分別在階梯式絮凝池體（突變流）的每個(gè)橫斷面處以及對(duì)應(yīng)的連續(xù)坡度池體（漸變流池體）的橫斷面處采取水樣10ml，并制作顯微鏡觀察玻片，在顯微鏡下觀測(cè)絮體顆粒的形態(tài)大小，利用計(jì)算機(jī)軟件拍攝圖片進(jìn)行分析。最后，將采取的水樣靜止沉淀30min之后，利用濁度儀測(cè)定其上清液的濁度，對(duì)濁度大小以及濁度變化規(guī)律進(jìn)行分析，進(jìn)而討論出絮凝池絮凝效果的最佳狀態(tài)以及絮凝效果的好壞。

4.絮凝池模型的不足與改進(jìn)

新型絮凝池模型在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中取得了比較明顯的絮凝效果，但是經(jīng)過(guò)對(duì)絮體形態(tài)的分析，仍存在著很多的難題。首先，在采取水樣時(shí)，由于絮體容易沉降，制作玻片時(shí)水樣中絮體的濃度很難正確反映在絮凝池中絮體的濃度以及分布情況；其次，經(jīng)過(guò)對(duì)絮體的測(cè)量與分析，并未發(fā)現(xiàn)較好的絮體變化規(guī)律，原因可能是由于水樣提取的不均勻性導(dǎo)致所觀測(cè)的絮體沒(méi)有明顯的大小規(guī)律；再次，由于絮凝池前部的混合室內(nèi)不能起到很好的攪拌作用，故混凝劑無(wú)法與原水進(jìn)行很好的混合，若直接在原水中投加混凝劑與助凝劑，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的攪拌之后，在原水中就已經(jīng)形成了較大的絮體，這就影響了對(duì)絮凝池絮凝效果的分析。絮凝池模型仍需進(jìn)一步的改進(jìn)，改進(jìn)思路可以放在混合池以及水樣的提取方向，其效果有待后續(xù)的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田慧娟. 絮凝沉淀試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行[J]. 建材高教理論與實(shí)踐.1996，02.

作者簡(jiǎn)介：

張博（1997.01.11-）男，漢族，河南省商丘市，身份證號(hào)41140219970111053X，本科生，研究方向：水處理領(lǐng)域。