气浮工艺在自来水生产中的应用

一、气浮工艺简介
1.1 气浮工艺原理
　　气浮法净水的原理是设法在水中通入或产生大量做气泡，使其粘附于水中杂质絮粒上，依靠浮力浮至水面，从而达到固液分离的净水目的。其型式有多种：电解气浮法、压力溶气气浮法、分散气浮法等等。本文着重介绍给水生产中常用的压力溶气气浮法在水库水处理上取得的成功。
1.2 气浮工艺应用现状
　　到目前为止，气浮工艺在国内外于污水处理、给水净化方面都有了广泛的应用，技术日渐成熟，在国内以污水处理应用较广，在自来水生产上仅有昆明自来水公司。苏州昆山水厂、武汉东湖水厂、团山水厂等几家，应用不是很多，据笔者了解，目前广东省暂无一家给水生产应用气浮工艺。
　　一般来讲，低浊度及含藻水的净化是较困难的事，由于水中胶体杂质很少、凝聚碰撞的机会很少，比重又接近子水，因此不易形成絮粒，即使形成，也轻而疏松，易破碎，且难沉，加大投药量也很少见效，而采用气浮法，就能化不利因素为有利，使轻飘的絮粒迅速上浮分离。下面将介绍开平供水集团龙山水厂成功应用气浮工艺的实例，望能起到抛砖引玉的作用，提供一个新的处理水库水、低浊水的思路。
二、气浮工艺在龙山水厂的应用
2.1 龙山水厂简介
　　开平供水集团公司龙山水厂为开平市北城区主要的供水厂，规模15000m3／d，建于80年代初。
　　水源为龙山水库，原水特点为常年浊度低，有时为10度以下，较难处理。
　　随人们生活水平提高，对水质要求也不断提高，另加原工艺陈旧有时会不适应水库水质变化而出现水质不达标的情况。公司决定对其进行改造，以网格反应池十气浮池取代原来的脉冲澄清池工艺。同时也是为集团公司即将上马的第四水厂气浮工艺提供一个实践的依据。
　　根据原澄清池状况，为充分利用其士建结构，尽可能节省投资，提高水处理效果，参考有关资料、文献采用了竖流式溶气气浮池，并在其前序增加网格反应池。
2.2 改造工程的具体介绍
　　（1）改造后池型处理
　　原澄清池分两格，为对称的形式，单格尺寸为6m×6m，中间部分为直径为1.1m的圆筒结构，即传统的脉冲澄清池结构。池总高度为8.3m，经核算，若采用平流式气浮池，原池形及尺寸很难适用，于是顺应原池，我们对原进出水管做了改动，原清水出水管改作浮渣排出管，增加集水箱，通过集水箱上的盖板阀控制气浮池水位以控制排出浮渣，清水集水则在池底增加多孔管。如图1。
　　（2）本工艺基本工作原理
　　原水经反应池后由池底部的进水管进入气浮池中间的圆筒形接触室，在这里反应形成的矾花与释放器释放出来的微气泡粘附浮至水面，清水是由周围分离区的底部集水管流经集水箱，而往滤池。当水面浮渣达到一定厚度时，关小集水箱上集水管处的盖板阀，使气浮池水位上升，浮渣即由上部水平的堰排到排渣渠，排渣完毕后，开大闸板阀。
　　（3）主要工艺参数的选用
　　主要工艺参数采用：
　　①回流比6％
　　②接触室上升流速25mm／s
　　③接触室高度1.8m
　　④分离区分离速度3mm／s
　　⑤溶气罐溶气压力3kg/cm2
　　气浮工艺中对加压溶气水经释放器释放产生微气泡的要求相当高，微气泡直径要求稳定在20-50μm，这也是工艺成功的关键。经空气压缩机加压的空气和经回流泵加压的回流水同时进入溶气罐经填料后形成均匀的溶气水，经释放器而形成微气泡。原理如图2所示。
　　其中压力溶气罐的设计尤其重要，其容积的确定一般有两种方法，一是通过横断面的过流量即负荷率来确定，一是通过溶气水在罐中停留时间来确定。经比较，我们采用了后者，以停留时间1分钟，根据填料高度及传感器的要求等因素确定高度后而得出直径。
　　另一重要的设备是溶气释放器，据考察了解，目前应用较多的是同济大学及武汉东湖水厂的产品，因本工程目的之一是为大型的第四水厂做个试验，所以两格分别采用了两家的产品，都取得了良好的效果。
　　以上是本工程气浮工艺的基本情况，因篇幅所限，有关盖板阀的控制、集水管的情况这里不再详细介绍。此外，前序网格反应池的设计，也取得了成功，因气浮的原理与沉淀恰恰相反，所以对矾花的要求不是很高，只要形成能够与微气泡相粘附的中、小矾花即可，于是我们适当地缩短了反应时间，采用时间仅为9分钟，同时对投加絮凝剂的量也做了调整，降低了药耗。实践证明是成功的。
　　经过近一年的运行实践证明，此次改造相当成功，经气浮处理后的待滤水浊度为1.5-3NTU，且大大降低了药耗，出厂水水质进一步提高，得到有关专家、教授的高度评价，为即将开工的第四水厂气浮工艺提供了有力的实践依据。
　　当然，精益求精，我们还在对是否可用出厂压力水取代回流水泵，降低能耗。水流由接触室流往分离区流速多大更合适等问题做进一步的探讨，愿经过生产经验积累、试验分析，使气浮工艺更加成熟的应用于自来水生产。