颗粒计数仪器在给水处理工艺中的应用探索 6页

万方数据颗粒计数仪器在给水处理工艺中韵应用探索戴婕1伍海辉112窦茵1陈旭源1(1上海市自来水『¨E有限公百|，上海200086；2同济大学污染拧制与资源化研究国家蕈点实验室，上海200092)摘要采用在线颗粒计数仪和在线浊度仪并行监测长江水源水常规处理单元出水水质，对常规处理工艺运行参数进行优化研究。结果表明，采用常规J-艺处理长江原水，在运行周期内，滤池出水中2～3um颗粒物数平均在50粒／“。以下，滤后水中浊度呈逐级下降趋势，颗粒物总量则逐渐上升，两者之间不存在比例关系；确定以滤池后出水中2～3”m颗粒物数急剧波动作为滤池是否需要反冲洗的判断依据，并初步验证当原水平均水温在18℃以上时，普通快滤池运行周期可以延长至42h，滤池过滤效率平均在3以上。关键词颗粒物计数仪颗粒物分布反冲洗周期OnapplicationofparticlecounterindrinkingwaterpurificationprocessDaiJiel，WuHaihuil”，DouYinl，ChenXuyuanl(1．ShanghaiWaterworksShibeiCo．，Ltd．，Shanghai200086，China；2．StateKeyLaboratoryPollutionControlandResourcesReuse，Ton-鲥iUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：TheoutputwaterofconventionalpurificationofrawwaterfromYangtzeRiverwasmonitoredbyonlineparticlecounterandturbiditymeterinordertofindtheoptimaloperatingpa—rametersofthewaterpurificationprocess．’Fheresultsindicatedthattheaveragenumberofparti—deswithsizeof2～3umwaslessthan50particlespermilliliterintheoutputwateroffilter．Intherunningcycle，theturbidityintheoutputwateroffilterfelldowngradually，butthetotalparticlenumberarosegradually，nodirectproportionexistedbetweenthistwoparameters．Therapidfluc—tuationofparticlenumberofsize2～3umcouldhecountedasreferenceforbaekwashingofthefil—ter．Underconditionwhentheaveragetemperatureoftherawwaterwasmorethan18℃，therun—ningcycleoftherapidfilterwouldbeprolongedto42handtheaveragefilterratewasmorethan3withstableoperation．Keywords：Particlecounter；Particledistribution；Backwashingcycle在给水处理中，传统用浊度来评价滤池出水水质及滤池过滤性能，当滤池出水浊度将超过水质标准的要求时，需进行滤池反冲洗操作。但是随着研究的不断深入和先进检测技术的开发，发现在线浊度仪存在不可避免的缺陷，一是浊度仪检测时间滞后，二是检测数据只能定性地宏观地反应水中颗粒物状况。而在线颗粒计数检测技术则克服了在线浊度仪的不足，能够真正实现即时地监测水中不同粒径颗粒物的分布，本文即采用在线颗粒计数仪，在监测沉淀池和滤池出水中颗粒物分布的同时，对滤池过滤的周期进行重新评价，探索确定滤池最佳过滤周期的方法。1试验方法在上海市某水厂利用在线颗粒计数仪进行优化工艺运行参数试验，试验时间为2006年6～11月，该水厂取用陈行水库的长江原水，平均水温在18℃以上，采用常规净水处理工艺，生产规模为28万m3／d，其中8万in3／d生产线采用的是平流式沉淀绐水排水V01．33No．9200727\n万方数据池和普通快滤池组合工艺，在线颗粒计数仪和浊度仪分别安装在该T艺的沉淀池和普通快滤池出水口处，采集的数据通过4～20mA信号输出至计算机终端处理，以对比分析出水中浊度和颗粒物分布，如图1所示。长江原水氯矧l工艺流程及颗粒计数仪安装示意采用美国IBR公司生产的在线颗粒计数仪，是简单易用、功能全面，使用灵活的八通道液体粒子计数仪，能够测量肓径为2～200fzm的颗粒；测试原理：待测水样以60mI。／min(误差±5％)的流速流人计数器，接着液体通过镭射二极管光束的中心区域，液体中的颗粒在穿过镭射光束时阻挡光线到达光电探测器，光电探测器探测出光束强度减弱，它将光信号转化为电信号，计数器电子设备处理这些电信号，进而生成脉冲，颗粒直径测量开始，微处理器计算计数器八个粒径通道中的脉冲信号，从而得到不同直径颗粒物的分布。2平流式沉淀池出水中颗粒物的分布采用常规工艺处理陈行水库的长江原水，混凝剂为液态硫酸铝，投加量为lOmg／L左右，在投加硫酸铝前为改善混凝沉淀效果，加入3mg／L液氯，2006年7月从平流式沉淀池出口监测到的不同粒径的颗粒物分布如图2所示。|荽|2平流式沉淀池出水中颗粒物分布从图2可见，沉淀出水中以小颗粒物为主，243,um的颗粒物为4000粒／rnL左右，随着颗粒物粒径的增加，颗粒物数急剧减少，当粒径>25,um时，颗粒物数量仅为22粒／m[，。由于2～3,um颗粒28给水排水V01．33No．92007物小而很容易穿透砂滤池，所以采用硫酸铝作为混凝剂处理长江原水仍然需要进一步考虑调整参数，强化絮凝效果。3普通快滤池工艺出水中颗粒物分布以100h为周期，采用在线颗粒物计数仪连续监测砂滤后出水中不同粒径颗粒物分布，试验时间为2006年7月11～31日，试验结果如图3所示。幽3砂撼出水中撤粒物分布图3为砂滤池在连续运行100h的周期内不同粒径颗粒物分布情况，从图3中可见，砂滤池连续运行100h时，砂滤出水中2～3,um颗粒物在50粒／mL以下，大于15,urn的颗粒物接近于零，这一数值远低于同行业其他原水经常规工艺处理的出水中的颗粒物数量，从水中病原体角度考虑，欧美发达国家根据试验认为控制滤池出水中>2p．m颗粒物小于50粒／mL，可以有效控制隐孢子虫和贾第鞭毛虫污染，可见，长江原水经该平流式沉淀池、普通快滤池处理后出水具有较好的生物安全性，控制了两虫的污染。从图中还可以看出，在100h周期时间内，56h前的颗粒物的数量变化幅度均比较小，56h后的不同粒径颗粒物的数量发生较大幅度的变化，均远大于56h时的颗粒物的数量，这说明该滤池常规12h的反冲洗周期存在继续延长的空间，但是如果随着普通快滤池连续运行时间延长，出水中大颗粒物出现，石英砂过滤效果下降，为此需进一步确定砂滤池反冲洗周期。4滤后水中颗粒物分布与浊度的关系采用在线颗粒计数仪及浊度仪监测7月11～15日滤池出水中的颗粒物分布及浊度，对比分析运行过程中浊度实测值和总颗粒物数，普通快滤池连续运行100h试验结果如图4所示。从图4中可见，随着滤池运行时间的延长，砂滤J点黧＼蜘辅霹掣群\n万方数据图4颗粒物分布与浊度仪的关系出水中颗粒物的数量逐渐上升，在连续运行100h的后期，总颗粒物数量上升的速度加快，波动加剧，但是从浊度随砂滤池运行时间变化来看，滤池出水浊度在0．04NTu以下，且呈逐级下降的趋势，可见在平流式沉淀池+普通快滤池处理长江原水过程中，浊度与水中颗粒物数最不存在线性关系或其他数量上的关系，原因可以分析为两点：其一，矾花在沉淀池中沉淀不完全，随沉淀出水一一起进入砂滤池中，在砂滤池的表面聚集、沉积，形成一道致密的表面凝胶层，其间孔隙可能远小于石英砂过滤层之间的孔隙，起着很好的机械筛分过滤作用，能有效阻挡悬浮大颗粒物质的穿透，而且该凝胶层随着运行时间的延妊，其厚度增加，凝胶层变得更加致密，过滤孔隙减小；其二，从测试原理上，浊度仪是通过钨灯照射一相对大量的水样，然后用光电二级管在一定角度上测定来自颗粒物“云”的散射，用颗粒物“云”的亮度作为仪器的电输出信号，其数值受颗粒物对光的散射能力影响，测试原理上与颗粒物i1-数仪测试颗粒方法不同，所以就不难理解砂滤出水中浊度随着运行时间的延长而下降了。尽管石英砂表面有矾花所形成的凝胶层的存在，但仍有部分微小的颗粒物透过表面凝胶过滤层，随水流穿透石英砂过滤层而进入出水中影响出水水质，该部分微小颗粒物对光的散射能力不强，不至于影响浊度的变化，但仍能够被颗粒物计数仪所捕获，构成颗粒物计数仪所监测到的颗粒物数量增加，使得颗粒物计数与砂滤出水的浊度不成比例关系。5普通快滤池反冲洗周期判据的确定根据上面的论述，随着滤池运行时间延长，浊度反而下降，可以预计，随着砂滤池运行时间的进一步延长，有可能出现两种情况，其一是后期随着凝胶层不断增厚，可能裂开，而石英砂因吸附小颗粒物而早已饱和，这样导致出水出现浊度急剧上升现象，严重影响出水水质；其二是凝胶层不出现裂痕，随着滤池运行时间的延长，滤池运行的水头损失急剧增加，超出滤池设计的最大值，或者导致石英砂含泥量增加，难以反冲洗干净，鉴于以上原因，所以以浊度作为水质参数成为滤池反冲洗的依据存在不足。根据颗粒物计数仪对滤后水水质监测情况，可以发现2--3ltm的颗粒物能够敏感地反映出水中颗粒物的多少，所以拟以2--3“m颗粒物作为监测滤池运行情况的指标。但是不同原水水质、不同工艺、不同池体设计等因素均会导致滤池出水中2～3Ⅱm颗粒物变化幅度较大，所以难以确定以具体的2～3”m颗粒物数作为滤池判断依据，鉴于此，本文探索以2～3／am颗粒物的急剧波动为滤池反冲洗周期的依据。2006年7月11～31Et，对普通快滤池进行了多次连续运行100h的试验，监测滤池出水中颗粒物的变化，试验结果如图5所示。J刮期门1图5100}1运行周期中2～3Ⅲ颗粒物数量随时间的变化从图5中可以看出，滤池在100h连续运行过程中，在前42h小时，滤池出水中2～3“m颗粒物数量在10粒／mT，以下，且波动幅度很小，表现出滤池运行非常稳定，出水浊度在0．04NTU以下，仍然呈逐级降低的趋势。在50～100h范围内，可以看出2～3um颗粒物数量开始发生较大的变化，上升和下降幅度较大，且表现出较强的上升趋势，说明滤池开始出现运行不稳定。滤池本身运行参数主要是考察滤池在运行过程中的水头损失和滤料石英砂的含泥量，对100h运行周期中这两个指标参数进行试验分析，水头损失给水排水V01．33No．9200729oH享戛I卑O5O5O505篇篡篇篇。\n万方数据。斟n骥一30蛤水排水V01．33No．920074料3《船捌201020304050运行时问，h|睾|7普通快滤池处理长江原水的过滤效率随时间的变化说明需要建造新的过滤设备。图7为将反冲洗周期调整为42h后滤池的过滤效率，从图中可见，普通快滤池在42h内，过滤池的过滤效率值平均高于3，对颗粒物的截留效率高于99．9％．证明普通快滤池在42h的运行周期内处于稳定运行状态。7结论(1)应用颗粒计数仪能够实时、准确检测滤池出水中颗粒物分布，为水厂优化运行管理提供参考依据。(2)常规工艺处理长江原水，在运行周期内，滤池出水中2～3Im颗粒物数平均在50粒／mL以下，滤池出水中浊度和颗粒物总量没有线性关系，而且呈现浊度逐级下降，颗粒物总量逐渐上升的趋势。(3)应用颗粒物计数仪监测普通快滤池出水，以2～3“m颗粒物数量剧烈波动作为滤池运行周期的判断依据，当平均水温在18℃时，可将普通快滤池反洗周期延长至42h，滤池运行稳定，出水水质好，滤池过滤效率平均在3以上。(4)采用在线颗粒物计数仪控制滤池出水，可以有效地控制“两虫”的污染。参考文献1王东升，陈勇生．在线激光颗粒计数仪在水处理中的应用．中国给水排水，2003，19(9)：29—3l2PanglischS，rkeinertU，DautzenbergWMonltoriIlgtheintegrityofcapillary㈣branesbyparticlecounters．Desalination．1998，119．6S～723PerssonF，LangmarkJ，HeinickeGCharHctensaL10nofthebehaviourofparticlesinbiofiItersforpre-treatmentofdrinkingw8telWatcrresearch，2005，39：3791～3900o电话：(021)55217700—209E-mail：whhpost@hotmail．COlll收稿日期：2007—04—19修回日期：2007—07一oj\n颗粒计数仪器在给水处理工艺中的应用探索作者：戴婕，伍海辉，窦茵，陈旭源，DaiJie，WuHaihui，DouYin，ChenXuyuan作者单位：戴婕,窦茵,陈旭源,DaiJie,DouYin,ChenXuyuan(上海市自来水市北有限公司,上海,200086)，伍海辉,WuHaihui(上海市自来水市北有限公司,上海,200086;同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092)刊名：给水排水英文刊名：WATER&WASTEWATERENGINEERING年，卷(期)：2007,33(9)被引用次数：6次参考文献(3条)1.王东升;陈勇生在线激光颗粒计数仪在水处理中的应用[期刊论文]-中国给水排水2003(09)2.PanglischS;DeinertU;DautzenbergWMonitoringtheintegrityofcapillarymembranesbyparticlecounters19983.PerssonF;LangmarkJ;HeinickeGCharacterisationofthebehaviourofparticlesinbiofiltersforpre-treatmentofdrinkingwater[外文期刊]2005本文读者也读过(10条)1.王东升.陈勇生在线激光颗粒计数仪在水处理中的应用[期刊论文]-中国给水排水2003,19(9)2.平伯年.余永芳水中微颗粒的计数[期刊论文]-城市公用事业2001,15(1)3.徐勇鹏.刘广奇.王在刚.XUYong-peng.LIUGuang-qi.WANGZai-gang颗粒数作为水质替代参数的研究[期刊论文]-哈尔滨商业大学学报（自然科学版）2006,22(2)4.陈洪斌.孙博雅.陈伟.张群颗粒计数法用于水厂运行优化的研究[会议论文]-20075.白玉华.陈起.杨艳玲.李星采用颗粒计数仪监测过滤过程对颗粒物的去除效果[期刊论文]-给水排水2010,36(z1)6.谢敏.刘小波.XIEMin.LIUXiao-bo透光率脉动检测仪PDA在水中颗粒计数中的应用[期刊论文]-净水技术2009,28(4)7.杨艳玲.李星.丛丽.李圭白优化监测与净水工艺提高致病原生动物去除率[期刊论文]-给水排水2003,29(6)8.王绪伟.李战华纳米粒子布朗运动观测中的SPT方法[会议论文]-20079.朱洁.陈洪斌.孙博雅.ZHUJie.CHENHong-bin.SUNBo-ya颗粒物计数法用于给水处理的评述[期刊论文]-净水技术2009,28(1)10.何元春.许超伟颗粒物计数仪在生物活性炭工艺中的应用[期刊论文]-中国给水排水2004,20(4)引证文献(6条)1.樊新源颗粒计数仪在水厂运行性能优化中的应用[期刊论文]-科技与生活2011(14)2.白玉华.陈起.杨艳玲.李星采用颗粒计数仪监测过滤过程对颗粒物的去除效果[期刊论文]-给水排水2010(z1)3.卢伟.邓永良.张国荣.陈敏竹.周杨军.曹达文.董秉直强化过滤减少滤池出水颗粒数的生产性试验研究[期刊论文]-给水排水2008(9)4.梁华炎水体中颗粒物主要检测方法综述[期刊论文]-广东化工2010(5)5.朱洁.陈洪斌.孙博雅颗粒物计数法用于给水处理的评述[期刊论文]-净水技术2009(1)6.曹勇锋.张朝升.张可方.荣宏伟采用微絮凝/大梯度磁滤工艺处理珠江水的研究[期刊论文]-中国给水排水2010(23)\n本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jsps200709006.aspx