高浊度水预处理存在的问题及解决办法

马延生
河南省中原大化集团公司，河南　濮阳　457004

　　摘  要：黄河流域汛期水的浊度高，预处理难度大，采用回收部分生产废水，利用其浊度低的特点，稀释高浊度水，同时利用高浊度水中泥沙颗粒表面积大、吸附能力强的特点，降低废水中有害物质，使水质水量满足生产工艺需要，同时提高了预处理设施的产水效率。
　　关键词：给水处理；高浊度水；生产废水；预处理
　　中图分类号：TU991.27
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455(2000)05-0010-03

Problems Existing in the Pre-treatment of High-turbidity Water and Solutions
MA Yan-sheng

　　Abstract： The water in the Yellow River valley is highly turbid in flood seasons and its pre-tretment is more diffulcult.Efforts have been made to make both the quality and quantity of the water meet the requirements of the production process by recycling part of the wastewater from the production and taking advantage of its low turbidity to dilute the water with high turbidity.Meanwhile，thanks to the silt particles in the high-turbidity water， which are featured by large surface areas and strong adsorptive power，harmful matters in the wastewater were reduced.In addition，the water production efficiency of the pre-treatment facility has been improved.
　　key words：treatment of feed water；high-turbidity water；production wastewater；pre-treatment

概述

　　高浊度水的预处理技术，始终是设计、科研和现场生产管理人员研究的课题。特别是黄河流域，由于沿岸水土流失严重，每年汛期大量降雨，导致山洪暴发，使大量的泥沙带入水体，造成中下游流域水的浊度突增，同时含泥沙量变化幅度大，有时达20～50 Kg/m³，短时间内可高达100kg/m³以上，给水的预处理工作带来一定困难。如豫西某中型化肥厂，生产用水以河水为主，井水为辅，河水属黄河系、南洛河中下游，因河水浊度高，设计采用加速澄清池两级预处理方法，并设有刮泥装置。一级为水力驱动加速澄清池，直径20ｍ，单池产水量800m³／h，投加聚丙烯酰胺；二级为机械型加速澄清池，直径16ｍ，单池产水量600m³／ｈ，投加三氯化铁或聚合铝混凝剂。据多年的运行情况看，当河水浊度小于50000mg/L时，水质水量还能满足化工生产的需要，当河水浊度大于50000mg/L时，预处理就有困难，使生产用水供需矛盾突出，导致化工装置被迫减产或停运，给工厂造成较大的经济损失。研究解决这些河流汛期高浊度水预处理问题，有其重要意义。

1　高浊度水在预处理过程中存在的问题

1.1　高浊度水的特点
　　所谓高浊度水是指浊度高或泥沙含量大的原水。黄河是世界上泥沙含量最大的河流之一，形成河水浑浊的主要成份是黄土和细沙，其粒径最大为0.0861mm，最小为0.0401mm，平均为0.0522mm，主要为粗分散颗粒(悬浮物)。
1.2　预处理过程中存在的问题
　　当水中泥沙含量高达一定程度时，它们在沉降过程中就会相互干扰，因为泥沙颗粒在沉降时，必然要排挤出同样体积的水，这部分水被迫上升，颗粒拥挤下降的沉速随着水中泥沙颗粒密度的增大而降低，当水中泥沙颗粒密度很大时，沉降就会受阻，水浊度达3000～5mg/L以上时属于拥挤沉淀。
　　以加速澄清池为例，当河水浊度变化不大时，操作比较容易，根据河水浊度调整加药量、处理水量、排污量。如河水浊度在8000～9000mg/L时，单池处理水量为800m³／h，出水浊度为40～60mg/L，平均加药量为62.5kg/h（以80％聚丙烯酰胺计）。当河水浊度太高或上升幅度大时，操作就有困难。尽管加药量增加了数倍或更多，但由于分离区的悬浮泥渣层偏高，使泥沙颗粒沉降速度受到影响，为降低泥沙颗粒密度，需加大排污量（一般采取连续排污），使产水量相应减少。因此加速澄清池的运行控制应保持处理水量、加药量、排污量和产水量的动态平衡，一旦上述因素发生变化，即可造成翻池，使出水水质恶化。据统计某年７月份河水浊度达到或超过50000mg/L的有31h，大都因处理不下而被迫停运，影响生产。同时由于池底积泥沙太多，使刮泥设备负荷过重，常发生故障，被迫停运检修。因此，高浊度水的预处理过程中存在的问题是：耗药量大、产水量少、发生设备故障和水质故事多、水处理成本高，水质水量难以满足化工生产的需要。

2　解决汛期生产用水办法

　　针对高浊度水预处理的特点，如果能把水的浊度降低到一定程度（采用稀释法），减少泥沙颗粒在沉降过程中的阻力和拥挤状态，即可提高预处理设施的产水效率。在水资源紧缺的情况下，唯一的措施是利用生产废水。从调查资料看氮肥厂排放的生产废水，特别是一些中小型厂，具有排放量大、污染程度轻（大多是一次用水），稍加处理就可再回收利用。如从某化肥厂排污总口取样分析，在正常情况下，水中含悬浮物为250mg/L左右，可利用其浊度低的特点，把高浊度水稀释，降低河水中的泥沙含量。同时生产废水中的有害物质，可利用高浊度水泥沙颗粒表面积大、吸附能力强的特点去除，有些有害物质随着稀释而降低。从环境监测部门对生产废水的监测数据看，以煤为原料的氮肥厂排放的生产废水，其污染成份主要是氨氮、氰化物、硫化物超标，按国家生产废水排放控制标准为二类污染物，如果将高浊度水与生产废水混合处理（以下简称混合处理水），水质水量能否满足化工生产工艺的要求，还有待进行试验与研究。

3　混合处理试验

3.1　试验用水
　　为了使试验数据具有代表性，高浊度水的配置选用洛河边的淤泥，溶入自来水中，进行搅拌待混合均匀后，稍加沉淀，去除大的沙粒，取样监测其浊度。浊度测试方法，采用比重瓶天平称重法。稀释水为氮肥厂排放的生产废水，稀释水量占总容积的50％。处理后的水质按照常规水质分析方法监测。
3.2　高浊度水沉降试验
　　将配置好的高浊度水分别倒入4个1000mL量筒内，1#水样不稀释，其余3个水样均用不同量的生产废水稀释，分别测其浊度，然后投加混凝剂聚丙烯酰胺，搅拌5min，静止沉淀，观察泥沙沉降比与产水率。

　　从表1可见，当水的浑浊度高时，不但耗药量大，而且泥沙颗粒沉降速度慢、产水量少，稀释后，随着水中泥沙含量的降低，使沉降速度明显加快、产水率相应提高。
　　另外，在后来的试验过程中，在水质和试验条件相同的情况下发现，当投加三氯化铁或聚合铝混凝剂时，用生产废水稀释的水样，形成的矾花大、沉降速度快。这可能与水的pH值偏高有关，因为氮肥厂排放的生产废水中含氨，使水的pH偏高，可起到助凝作用。由于投加的混凝剂是强酸弱碱的盐，会使水的pH降低，对混凝不利，如把水中的ｐＨ提高到适当的范围（如pH7～8）即可提高混凝效果。这个试验结果表明，高浊度水与生产废水混合处理，不但可以提高产水率，而且还可以起到助凝效果，减少混凝剂的投加量，降低水处理成本。
3.3　混合处理水中的污染物
　　生产废水中含有氨、氰化物、硫化物，为了研究混合处理对生产废水中主要污染物的去除效果，特从含量最高的造气工段洗气塔下取样。进行混合处理试验，结果见表2。从表２知氰化物和硫化物去除率高达80％以上，其机理除稀释和泥沙颗粒的吸附因素外，氰化物的去除还与挥发有关。

　　厂生产废水排污总口处水中的氰化物含量为2.4mg/L左右，经上述方法处理后，水质均能达到小于0.5mg/L废水排放控制指标，作为生产用水不受影响。

　　从表3测试数据可见，混合处理水水质可达到当地自然水质(河水、深井水)指标。

4　结论

　　① 高浊度水与生产废水混合处理，是根据两种水质的特点、性质相互利用，改善水质，提高产水率，缓解生产用水供需矛盾的有效办法。试验与水质监测结果表明，水质水量能够满足化工生产用水需要。
　　② 在水资源日趋紧缺的情况下，把生产废水作为再用水源，使水资源循环利用，不需增加预处理设施，即可发挥良好的生产效益、经济效益和环境效益。