宋仁元

　　常規(guī)處理通常包括混和，絮凝，沉淀，過濾和消毒等幾個(gè)工藝過程。就降低濁度等物質(zhì)而言，混和是成功的關(guān)鍵，絮凝是提高沉淀效果的重點(diǎn)，沉淀是保證濾前水質(zhì)的條件，濾池是達(dá)到目標(biāo)濁度要求的保證。

　　1、快速而均勻地混和是成功的關(guān)鍵

　　在加注量較低的情況下，如無有效的快速混和，濾后水濁度不會(huì)低于0.2NTU，除非再以聚合物作助凝劑或助濾劑。相反，有效的快速混和即使直接過濾也可使濾后水濁度小于0.1NTU。
　　要達(dá)到快速而均勻地混和，關(guān)鍵是采用合理的參數(shù)和混和型式。美國的基本經(jīng)驗(yàn)以及多數(shù)的實(shí)踐，比較合適的參數(shù)是速度梯度G＝500－2000秒^－1，停留時(shí)間T＝1～3秒。
　　比較合適的混和方式是：
　　·當(dāng)加壓泵距絮凝池較近時(shí)，利用水泵混和是一種效果較好的因地制宜方式。
　　·機(jī)械混和。為減少短路機(jī)械混和宜二級(jí)，二級(jí)機(jī)械混和效果較好，但較易損壞，維護(hù)工作量大。
　　·管道混和器。設(shè)計(jì)較好的混和器在設(shè)計(jì)流量時(shí)效果較好，流量降低時(shí)影響混和效果。
　　·水泵擴(kuò)散式混和系統(tǒng)如附圖1。
　　不少美國文獻(xiàn)推薦這種混合方式。美國Kawamura教授提供的資料，這種混和方式的投資比機(jī)械省50％，水廠運(yùn)行證明混凝劑省25％～35％。
　　檢驗(yàn)現(xiàn)有混和設(shè)備效果，較好的方法是在經(jīng)混和的管道外壁開6－8個(gè)小洞，分析水中混凝劑或消毒劑分布的均勻性。為分析方便一般測氯或鋁。如均勻程度在90％以上可認(rèn)為是比較滿意。如開洞有困難，可在混和結(jié)束，絮凝池進(jìn)口處各斷面取樣分析，在測試期間維持水質(zhì)、水量及加注量不變。
　　如水廠混和條件不夠理想，改善混和條件將是化錢很少，效益很大的改造措施。　

　　2、絮凝要完善

　　沉淀池出水濁度決定于絨體粒徑，比重和沉淀池沉淀?xiàng)l件。要使絨體更有效地沉淀，絨體要凝結(jié)得大而均勻。從微小的懸浮顆粒可能絮凝到多大粒徑的絨體決定于GTC。G為速度梯度（秒^－1），T為停留時(shí)間（秒），C為原水濁度（NTU）。GTC值可在1～10間選擇。這里可見當(dāng)原水濁度較高時(shí)可選擇較低的GT值，反之要選擇較高GT值。G的最大值有一定制約，隨著絨體在絮凝池中逐步增大，絨體能承受剪力（μG）值逐步降低。所以絮凝池設(shè)計(jì)成G值逐步降低的方式是合理的。
　　確定合適的GT組合，較理想的辦法是做攪拌試驗(yàn)。是先用六聯(lián)攪拌機(jī)求得原水的合適混凝劑加注量。然后用六聯(lián)攪拌機(jī)，以同樣的混和條件和混凝劑加注率，試驗(yàn)不同絮凝條件，測其同樣沉淀時(shí)間后的濁度。
　　如先用G＝100秒^－1，t＝0、1、2、3、4、5分；再G＝80，t＝0、2、4、6、8、12；再G＝60，t＝0、4、8、12、16、20；再G＝40，t＝0、5、10、15、20、25；再G＝20，t＝0、5、10、20、30、50分。
　　可測得濁度回線為附圖2。合適的組合是G₁T₁、G₂（T₂－T₃）；G₃（T₅－T₆）；G₄（T₇－T₈）；G₅（T₈－T₉）。
　　如果進(jìn)行上述試驗(yàn)有困難，也可借鑒類似水源的成功經(jīng)驗(yàn)。
　　在考慮絮凝時(shí)要強(qiáng)調(diào)完善，不必強(qiáng)調(diào)減少絮凝時(shí)間。如絮凝設(shè)備不完善要靠增加混凝劑或增加沉淀時(shí)間來補(bǔ)償，在極大多數(shù)情況是不經(jīng)濟(jì)的，考慮絮凝時(shí)間時(shí)宜留有一定余地。
　　·絮凝設(shè)備的形式
　　絮凝設(shè)備基本上可分為二大類：機(jī)械式和隔板式。機(jī)械式的優(yōu)點(diǎn)為：水量降低時(shí)，絮凝效果不降低并稍有提高；根據(jù)溫度等條件變化G值可調(diào)節(jié)。但主要缺點(diǎn)是：短流相對(duì)較大，設(shè)備較易損壞，維修量大。
　　隔板式有多種型式如水平往復(fù)式，垂直往復(fù)式，水平回轉(zhuǎn)式，網(wǎng)格式，水平或垂直折板式。隔板式的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備相對(duì)簡單，短流相對(duì)少。主要缺點(diǎn)是隨著流量降低，絮凝效果相對(duì)有所降低；多數(shù)型式G值在絮凝過程中分布相對(duì)不均勻。在城市地面水供水廠通常夏季供水多，冬季供水少；夏季水溫高可用較高G值，冬天水溫低宜用較低G值，一定程度上可以抵銷。
　　選擇隔板的形式主要宜考慮絮凝過程中G值分布均勻程度。如水平往復(fù)式隔板絮凝池在轉(zhuǎn)變處G值較大，在直槽部分G值較小。為了不打碎絨體，形成一定絨體時(shí)最大G值受轉(zhuǎn)彎處控制，因此直槽部分絮凝效果較差。為了降低直槽部份距離，日本傾向于上下式，但也帶來其他矛盾。回轉(zhuǎn)式可以減少轉(zhuǎn)彎和直槽部份的G值差距，從而提高總體絮凝效果。折板式G值分布相對(duì)均勻，同樣時(shí)間的絮凝效果更好。在水量允許的條件下，水平折板比上下折板在設(shè)備和管理上更方便些。
　　美國和日本過去較多使用機(jī)械式絮凝池。但在近15年內(nèi)東京、大阪的多數(shù)水廠及美國部份中型水廠均采用隔板式絮凝池。
　　檢查現(xiàn)有絮凝池效果的較好辦法是以生產(chǎn)池同樣的水樣和混凝劑加注量的攪拌試驗(yàn)與生產(chǎn)池進(jìn)行比較。在攪拌機(jī)上，先以G＝500～1000秒^－1快速攪拌1～2秒，再以上述方法求得的理想GT組合進(jìn)行絮凝，然后在燒杯中停留一定時(shí)間取樣分析濁度。另外在生產(chǎn)絮凝池結(jié)束處用燒杯在不打碎絨體條件下取樣，放在池壁走道上沉淀同樣的時(shí)間，取樣測定其濁度。二者的濁度差別，大致就是改造可能獲得的效益。上述測定包括了混和因素，如要去除混和因素，可在絮凝池進(jìn)口處取樣，就在池旁把水樣倒入燒杯，以理想GT值進(jìn)行攪拌，然后用以上方法對(duì)比二者之間的靜置沉淀后濁度。

　　 3、過濾效果決定于濾料結(jié)構(gòu)，能否經(jīng)常維持這個(gè)效果決定于合理沖洗。

　　在一定的原水水質(zhì)，混凝劑加注條件和濾速條件，過濾效果決定于濾層。濾層越細(xì)，越深，越均勻，過濾效果越好；濾層越粗，越深，越均勻則含泥能力越大，即允許的過濾周期，濾速或進(jìn)水濁度可以更高。
　　1970年后美國普遍使用雙層濾料，0.5m煤（Es＝1.0mm，Uc＝1.5），0.25m砂（Es＝0.5mm，Uc＝1.5）。這里Es為有效值徑；Uc為均勻系數(shù)。1980年后深層（1.8m）粗粒（Es＝1.3mm，Uc＝1.5）煤，下面0.3m砂（Es＝0.75mm）（或者沒有）的濾層盛行起來。近年來國內(nèi)較多使用粗粒（d＝0.95mm）深層（L＝1.2m）砂濾層。粗粒深層濾料即使較高的濾速（15～20m/時(shí)），出水濁度仍可≤0.1NTU。
　　為了保證過濾效果，濾層厚度L與有效直徑d之間宜維持一定比例；
　　普通砂濾池和標(biāo)準(zhǔn)雙層濾池L/d≥1000
　　粗粒深層濾池L/d≥1300
　　為使出水濁度達(dá)到0.1NTU，雙層濾池及粗粒深層濾池如不加聚合物時(shí)，L/d比需在此基礎(chǔ)上增加25％。
　　Kawamura教授總結(jié)美國水廠濾池運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，當(dāng)濾層厚度＜0.9m時(shí)，表面沖洗和氣水沖是同樣有效，表面沖洗不亞于氣水沖洗。當(dāng)＞0.9m時(shí)宜用氣水沖洗加（或不加）表面沖洗。
　　現(xiàn)有水廠濾池的技術(shù)改造受濾層深度甚至沖洗強(qiáng)度的制約，為提高過濾效果，常規(guī)濾池翻砂時(shí)宜改為均粒濾料，其深度要盡量利用，均勻系數(shù)宜盡量小，有效粒徑為厚度的1/1000，最好沖洗強(qiáng)度能滿足新濾層的需要，否則加表面沖洗。是否較徹底地改造為粗粒深層濾池決定于技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。