摘 要：对青铜峡段黄河水水质特性进行了分析，简述辐流式沉淀池工艺流程，论述了影响混凝效果的影响因素及投加PAM后混凝机理，结合实践经验，总结出了幅流式沉淀池处理黄河水的排泥规律，为辐流式沉淀池的安全、稳定、经济运行提供了可借鉴的依据。
1 黄河青铜峡段水质状况分析
作为地表水源之一的黄河，由于受地理环境的影响，黄河水以其含沙量高而著称于世，是世界上罕见的含沙量变化最大的河流。
黄河青铜峡段位于整个黄河的上游。根据青铜峡水文站有关资料统计，青铜峡建水库前最高含沙量达431kg/m,历年平均含沙量为7.13kg/m3,泥沙平均粒径0.0441mm。青铜峡水库大坝建成后含沙量有所降低，最大含沙量为259kg/ m3,历年平均含沙量为3.22kg/ m3,泥沙级配也变细，平均粒径0.0335mm。
水质净化处理主要是除去水中的悬浮物和部分胶体，使水中的浊度低于20mg/L,达到生产用水的要求，黄河水以其含沙量高而闻名于世，所以黄河水的净化主要是除去水中的泥沙颗粒。
2 D100 米辐流式沉淀池的工艺过程
辐流池的工艺过程是所需要处理的源水，经进水管，由池中心底部，进入下小上大的喇叭型钢筋混凝土配水筒内，水通过配水筒上部喇叭口处的配水窗，经过整流格栅整流，沿径向，以匀变速的方式流至池周边，澄清后的清水，通过池周边淹没式出水孔，汇流入环形集水槽内，再经过总出水口，流出池体。池底沉积的泥沙，由周边传动的刮泥桁架，带动池底部的刮泥板，将积泥刮至池中心的集泥坑内，借助于池内水的静压力通过排泥管排出池外。
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图1 D100m 幅流式沉淀池结构
1 集水槽 2 进水阀门 3 进水管 4 电气装置
5 配水圆筒 6 刮泥桁架 7 排泥阀门 8 排泥管
3影响混凝处理效果因素
3.1水温
一般来说，随着水温降低产生影响如下：
3.1.1凝聚剂水解速度降低：
3.1.2颗粒布朗运动强度减弱，形成絮凝物所须时间增长，絮凝物在低温下细而松，降低澄清池内澄清效果；
3.1.3试验表明温度在4℃～20℃时絮凝物形成速度快；
3.1.4水温对铁盐凝聚剂处理效果影响不如对铝盐大。
3.2 PH值
3.2.1影响絮凝物形态与溶解度；
3.2.2对胶体颗粒表面电荷有影响，铁盐凝聚剂有效pH值范围为：5.4～5.8，7.5～9.6；在5.8～7.3范围时，它所产生胶体水解产物与水中胶体杂质带相同表面电荷，这时凝聚效果不良；
3.2.3对去除水中有机物有影响，主要是影响水中有机物形态与表面所带电荷，低pH值时有利于对有机物去除；
3.2.4实际使用中，每种凝聚剂都有一个最佳pH值范围，在此范围内，生成絮凝物溶解度最小，才使得凝聚效果最好。
3.3原水浊度
3.3.1原水浊度越高，凝聚速度就越快，越低完成凝聚过程所需要时间要很长，解决办法是添加助凝剂或增大先前生成絮凝物再循环，以加速该过程进行。
3.4 凝聚剂与助凝剂剂量
3.4.1不同种类凝聚剂对胶体凝聚能力各不相同，但随着凝聚剂中金属离子价数增加，其凝聚能力明显提高；假定一价离子凝聚能力为1，则二价离子凝聚能力为7～35，而三价离子凝聚能力达50～500。
3.4.2通常，水中悬浮物含量越大，凝聚剂剂量就应越大。但对某些凝聚剂剂量过大会促使它本身水解产物迅速絮凝而越过胶态，反而使凝聚剂失去活性，使得水中固有胶体颗粒仍然处于稳定状态，出水浊度反而上升。
3.5 原水溶解固形物
3.5.1 随原水溶解固形物增加，离子强度也在增大，有利于胶体颗粒界面电位降低，进而降低颗粒之间斥力，有利于凝聚。
4 D100米辐流式沉淀池投加PAM后混凝机理分析
对高浊度水处理时，由于自然沉淀其浑液面沉速很小，且需要水在池子停留的时间较长，单靠自然沉淀，沉淀池的容积将是非常庞大的。所以现代化的水厂都设计采用在高浊度水中投加混凝剂进行混凝处理，从而达到提高浑液面沉速这一目的。
沉淀池之所以能处理高浊度水，关键是在沉淀池中投加了有混凝作用的混凝剂－即有机高分子化合物聚丙烯酰胺（PAM)。其分子量在200~600万之间，由于PAM分子为线型网状结构，能将水中分散的泥沙颗粒联结成网状絮凝体，以较快的速度整体下沉，从而达到提高浑液面沉速这一目的。聚丙烯酰胺的分子链虽成线状，但此线键是蜷曲成螺旋形。由于羟酸基带负电荷，根据同性相斥的原理，借助羟酸基彼此间的排斥力使分子链伸张达到暴露酰胺基的目的。但PAM存在一个最佳水解度的问题，即要保证活性基充分暴露，又不能使过多的活性基水解成活性较差的羟酸基，只有在此情况下，才能发挥最大混凝效能。据国内有关资料介绍，处理黄河高浊度水、PAM适合的水解度35%。目前使用的是甘肃白银有色金属有限公司生产的35%水解度PAM成品，称为#3混凝剂或#3药。
#3药剂粘性很大，为便于投加使用，一般将其配制成1%的水溶液，在配制时需经机械搅拌，并控制其搅拌强度，过强的搅拌会使其线状分子链断裂，过弱的搅拌会延长搅拌时间，甚至不能配成均匀的溶液。实践证明，#3药的投加浓度越低，絮凝效果就越好。但在生产中，往往不能把药液浓度配的很低，否则投药设备十分庞大。所以净化站采用配药浓度1%,稀释浓度0.5%,使用水射器投加浓度为0.1%,投加至距D100m池中距进水口约100m处的管式混合器中，经过管式混合器，使#3药与黄河源水充分混合后进入辐流式沉淀池进行混凝沉淀。
5 沉淀池的排泥控制
严格控制与掌握沉淀池的排泥，是沉淀池处理高浊度水的重要因素，也是确保沉淀池安全、稳定、济济运行的前提。而排泥工作要严格掌握与控制排泥水率、积泥浓度、源水含沙量和浓缩程度。采用#3药剂对高浊度水进行混凝沉淀时，沉淀池底部积泥浓度是随着源水含沙量的增加而增大的，同时也随着沉淀池的排泥周期延长而增大。经过长期的实践经验总结，当进水含沙量在3kg/ m3-30kg/ m3时，沉淀池的排泥工作按照累计积泥量的方法进行，当沉淀池累计积泥量达到120t时进行排泥。此时的排泥浓度一般在（260~380)kg/ m3之间为正常值。如果排泥浓度过高或过低，都必须采用调整排泥门开度的方法调整排泥水量。当进水含沙量大于20kg/ m3沉淀池需连续排泥，此时的排泥浓度一般在（280~520)kg/ m3左右。
表一
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6 结束语
通过分析影响混凝效果的因素及投加#3药剂的水处理效果，结合实践经验，总结出了幅流式沉淀池处理黄河水的排泥规律，经过近2年的运行，净水率达到87%，高于设计值。
参考文献：
[1]傅文德．高浊度给水工程．中国建筑工业出版社,1994.07
[2]王易涵. 净化工艺学. 苏州自来水公司. 四川科学技术出版社,1998.06
作者简介：李守钊（1978.11-），男，助理工程师，从事发电厂黄河水预处理工作。