自來水廠氣浮除藻的問題和對策
摘 要：隨著富營養化水域面積的大幅度擴大和程度的加重，藻類已日益成為以地表緩流水域(如湖泊)為水源的自來水廠深為頭疼的問題。長期的研究和工程實踐表明，氣浮是一種比較好的除藻工藝。從70年代末開始，氣浮除藻工藝在全國范圍內得到了廣泛的應用，但是在實踐過程中，也反映出一些問題。本文主要針對這些問題予以總結，分析其產生原因，并力圖找出切實可行的解決辦法。
隨著富營養化水域面積的大幅度擴大和程度的加重，藻類已日益成為以地表緩流水域(如湖泊)為水源的自來水廠深為頭疼的問題。長期的研究和工程實踐表明，氣浮是一種比較好的除藻工藝。從70年代末開始，氣浮除藻工藝在全國范圍內得到了廣泛的應用，但是在實踐過程中，也反映出一些問題。本文主要針對這些問題予以總結，分析其產生原因，并力圖找出切實可行的解決辦法。
1氣浮系統對高濁度去除效率不高
這個問題主要是以下一些原因造成的。
(1)氣浮加藥量可以比常規沉淀的加藥量小很多(如在南方地區，用于高藻水除藻時，礬耗一般可減少6mg/L～10mg/L)，因此在原水濁度變化較大時抗這種變化的能力較小。對這種情況，要求在濁度變化較大時，相應改變加藥量。
(2)氣浮除藻溶氣回流比一般取為5%～8%(也有些取到12%)，但是當原水濁度增加較多時，這個回流比顯然不夠(固體量增加時要求氣量相應增加，即回流比增加)。相應的解決辦法是：在系統設計時應考慮到這種變化，并且在設備上作出安排，而在實際操作時，應根據濁度變化對溶氣水回流比作出相應的調整。當然這種做法要增加一定的投資。
(3)在一些水廠，在氣浮前沒有設置反應池，或者絮凝條件不佳，造成氣浮效果受影響。一般來說，氣浮對絮凝要求較低，但還是有一定的要求，特別在高濁度條件下。
(4)一般水廠在氣浮前都沒有沉砂池，在高濁度條件(一般是洪水或風浪大時)下，進水中一些較大的泥砂顆粒比重較大，不易被氣浮浮起。在這種情況下，氣浮池下應設置一定的沉淀區。
2氣浮除藻效率很難達到90%以上
在高藻期，氣浮出水中剩余的藻類含量仍很高，仍會對過濾形成障礙。氣浮在污水處理中一般都可達到一個很高的SS去除效率，如在造紙白水中，經常可達到95%，甚至99.5%以上，但在除藻中卻很難做到。問題在以下幾個方面：
(1)氣浮對顆粒物的去除效率與顆粒物的表面性質有關。某些種類的藻類和氣泡親和力很小，不易和氣泡黏附。解決的辦法是投加適當的絮凝劑，改變其表面性質。
(2)去除效率和絮凝條件也有關。絮凝不好，必然在水中存在大量的細小藻類，很難為微細氣泡顆粒捕集而去除。
(3)去除效率還和溶氣水和原水的混合接觸條件有關。如果混合接觸不好，則有一些藻類將失去和氣泡的接觸黏附機會。
(4)去除效率和氣浮分離區表面負荷也有關。從理論上說，表面負荷越高，則去除效率越低。所以，要達到一定的去除率，必然要保證一定的分離表面積。合適的表面負荷為6m3/(m2d)。但是，在有些情況(如和濾池共建)下，表面負荷受濾池濾速控制而往往很高，在這種情況下，表面負荷也應盡量控制在9m3/(m2d)以下。
(5)去除效率還和刮渣方式及刮渣條件有關。浮渣要及時刮除，否則，浮渣中藻渣和氣泡會逐漸分離而導致藻渣下沉。一般來說，刮渣間隔越長，浮渣分解、絮體下沉的可能性越大。當然，實際應用中不可能立即刮除浮渣，(刮渣過頻，還會使浮渣含水率提高而增加藻渣處理難度)，甚至在很多場合(如結合濾池建造的情況下)，還很難設置刮渣機，或者刮渣機運行方式受其它因素控制(如在移動罩濾池中)。在有條件的情況下，應盡量設置可單獨控制運行的刮渣機。此外，刮渣機的運行速度和刮渣機刮板的結構也很關鍵，其中心點是要盡量減少對浮渣的擾動。
3氣浮除藻的電耗和運行費用較高
長期以來，人們總認為：氣浮比沉淀運行費用高。這種看法可能對污水處理合適，但對一個設計和裝備良好的氣浮除藻設施，卻未必正確。經過研究和實踐，現在氣浮除藻系統中溶氣罐的工作壓力一般取為3×105Pa～3.5×105 Pa，低濁度情況下，一般回流比取為7%左右即可。在這種情況下，如果以一個2萬m3/d規模的水廠考慮，回流水泵(以IS泵為例)的功率在11kW，相應引起運行費用的增加不到0.01 元/m3。
而應用氣浮除藻后，可相應大幅度降低礬耗，降低或取消原來的預加氯量，延長濾池沖洗周期(增加產水量)，并減少水廠自用水量。所以，總的來說，增加氣浮除藻系統后，在制水成本上可與原來持平或有所節省。
4藻渣較難處理濕藻渣的含水率約為97%。所以每天產生的濕藻渣量很可觀。有些水廠將其隨便棄置在廠外，臭味很大，影響環境衛生；有些水廠則干脆將其回流入湖泊，但這樣做的后果是形成了一個藻類循環，增加了湖泊的含藻量，并且可能使藻類產生一定的耐藥性，增加了今后藻類處理的難度。
在應用中發現，藻渣用板框濾機脫水效果較好。脫水前要投藥處理，一般藥劑用石灰加三氯化鐵或石灰加聚鋁，相對而言，后者脫水后的濾餅含水率較低(約為78%)。
藻渣的最終出路一般是制沼氣、制磚或制肥。但目前三種做法都有一定的問題，有關這方面的研究應引起進一步的重視。
5釋放器容易堵塞
目前氣浮除藻常用的溶氣釋放器，包括早期的TS系列，后來的TJ系列，以及TV系列等。在使用過程中，水廠反應釋放器有堵塞現象。但是三種釋放器堵塞的原因有所不同。TS系列釋放器形成堵塞主要是由于釋放器本身的原因，TV釋放器則主要是由于使用和維護不當，而TJ釋放器的堵塞則兼有這兩種原因。
TS系列釋放器內部壓力釋放機構是一種固定或半固定式，而且間隙很小，一旦溶氣水中有較大的顆粒物質，就容易將其堵塞。而一般溶氣水中很難避免一些顆粒物的存在。
TV系列釋放器在研制時就考慮了抗堵要求，所以其內部壓力釋放機構可調整間隙大小，正常使用時保持一種小的間隙，而一旦有顆粒堵塞，可通過外加壓力(壓縮空氣的壓力)將間隙調大(下文稱為反沖洗)，從而將顆粒物質排除。所以在正常使用中，應該可以避免堵塞問題。實際使用中造成的堵塞，大多是由于使用和維護不當造成。
TV釋放器要求"每個釋放器有一個單獨的反沖洗用的支管，并且有一組閥門(兩個)可單獨控制其工作狀態"，以便對單個釋放器進行反沖洗。但有些用戶往往將多個釋放器用一個閥門控制其反沖洗，由于每個釋放器的反沖洗阻力會有所不同，這樣，就造成了相互的影響，而導致有些釋放器沖洗不干凈而被堵塞。
另外，由于氣浮系統一般一年中只在高藻期運行，使得管道和設備內很容易生銹，而且在釋放器上也容易沉積污泥。所以在每年運行前，最好將釋放器拆下，沖洗管道，將溶氣系統內部銹塊清洗干凈。這種做法有時有一定的難度，比如遇到氣浮系統和沉淀池或濾池合建在一起，不可能停止系統的運行來拆裝釋放器。這時可采取一種方便拆卸的安裝方式，其特點是每個釋放器有一根單獨的反沖洗管，從池上接下，而且采用軟性耐壓橡膠管，同時，釋放器連接的溶氣水管上裝設一個活接頭。這樣，操作人員在水池上，旋開活接頭，即可將釋放器連同溶氣水支管一起提起，而根本不必停止系統運行。當然，如果管道和溶氣罐內壁防腐較好，則可免除這些麻煩。
由此可見，只要應用得當，TV釋放器可較好地避免堵塞。
6溶器罐水位和壓力的平衡問題
溶氣罐內的溶氣過程是一個動態平衡，溫度、壓力、水質等因素的變化，都容易引起這種平衡的移動。如何調節溶氣罐內的壓力和水位，曾經是一個問題：往往溶氣罐內一會全是水，一會又全是氣。 現在則可以通過一些比較簡單的自動控制部件 解決這個問題。其原理一般有兩種，即控制進氣量和控制進水量，在應用中更多使用前一種方法，具體而言即通過溶氣罐內液位來控制進氣量。
7溶氣罐和管道內壁容易腐蝕
由于氣浮系統不是長期運轉，一般僅在高藻期的三四個月內使用，而其它時間一直空置，溶氣罐和管道內潮濕的環境很容易導致內壁腐蝕，降低系統壽命，并引起一些使用問題。現在一般可通過在溶氣罐和管道內壁涂塑來解決這個問題。
8空氣壓縮機容易損壞氣浮系統中，空壓機一般啟閉頻繁，因而比較容易損壞。解決這個問題，首先在設計上選型要恰當，供氣量和溶氣量要比較匹配，盡量設置儲氣罐，以避免空壓機啟閉過于頻繁；其次要加強維護保養。當然選用的空壓機的質量也很重要。
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