净水厂的生产运行过程中会产生大量的生产废水,尤其是对于江西众多小型水厂及乡镇供水而言,在不能将其就近排入自然水体中以避免对水文生态环境造成破坏的情况下,对于这部分废水的处理就显得尤为重要。由于水厂规模以及经济方面的限制,在无法配置成套的污泥处置系统的前提下,本着“变废为宝”的理念,将其中的部分排泥水进行回流利用则是一条可行的出路。同时微涡流絮凝技术作为一项新型絮凝技术在应用推广的过程中也遇到了一系列问题,技术亟待优化。将排泥水回流运用到微涡流絮凝技术当中,一方面可起到节约水资源保护生态环境作用,另一方面还可以促进微涡流絮凝技术的推广应用,故有必要开展基于微涡流絮凝技术优化及排泥水回流协同作用的研究,同时也应研究其出水是否会产生安全性风险。本文主要以微涡流絮凝技术的优化为研究核心,开展微涡流絮凝技术优化和排泥水回流协同混凝中试试验的研究。主要从微涡流絮凝参数,沉淀池出水指标,排泥水回流后安全性分析、絮体形态及其Zeta电位和水中颗粒分子数的变化,低温低浊水处理效果等几个方面展开研究。主要研究成果如下:1.微涡流技术优化实验研究通过控制涡流反应器的投加量,使得絮凝池中微涡流反应时间占絮凝反应总时间的3/4(此时微涡流絮凝时间为8.1min),从而实现技术优化。结果表明在此情况下,同样可以起到强化混凝的效果。相比将整个反应池都改造成微涡流絮凝池(此时微涡流絮凝时间为10.8min)的情况,仍然可使得最大处理水量增加25%,且节省投药量17%。同时,对于受到短时间内不同天气变化影响而导致的原水水质变化的水体,该技术皆能在相同工况下达到相近的处理效果,适应能力强,并且能大大降低Zeta电位,同时对水中分子粒径100μm以上的颗粒分子基本可以有效去除。在本部分实验中,最优工况下的投药量为25mg/l,处理水量为6m3/h,且涡流反应器的投配比为3/4(即涡流反应器加满折板絮凝池的前3/4)。2.微涡流协同排泥水回流中试实验研究在优化实验的基础上,协同排泥水回流技术进一步开展中试实验。研究结果表明,微涡流技术与排泥水回流技术的协同强化混凝作用效果明显,相比于原装置,其可使得最大处理水量增加到7m3/h,提升了30%以上,同时节药率可达20%,并且能使得各项水质指标均达到处理要求。其中,对于浊度、色度、CODMn和UV254来说,其去除效果都比较明显,在最佳投药量下,沉淀池出水浊度能稳定在3NTU以下,能使得出水色度维持在10CU左右,且对于CODMn和UV254的去除率分别在55%和60%左右,其最佳回流比均出现在2%~4%之间。而受到原水中氨氮含量高的影响,对于氨氮的去除效果不大理想,虽然最大去除率可达30%以上,但由于混凝过程本身无法有效去除氨氮,无法使其降低到限值内,且随着回流比的增大,氨氮的浓度也会有一定的上升趋势,故在一定的回流浓度下,将回流比控制在4%以下比较适宜。对于总P的去除效果则比较优异,可降低50%以上的含量,并且在低投药量下会有更显著的效果,出水中总P的含量并不会随着回流比的增大有较大的上升幅度。利用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-CES)对沉淀池出水水样进行金属成分的分析后表明,排泥水的回流并不会使得各类金属产生明显的富集现象,而对于金属成分的去除效果也不是很理想,若是原水中有金属成分超标,需考虑加设其他对应处理装置。同时,对不同回流比下滤前水中细菌总数和粪大肠菌群数的测定结果说明,在一定的回流浓度下,在回流比为0~4%时,并不会造成其微生物大量累积的现象,但是当回流比大于6%以后,水体当中微生物数量将会呈现倍数级的增长,从而可能对后续工艺造成一定影响,需严格控制回流比。通过测定协同混凝反应后的水体中的Zeta电位及絮体形态情况表明,其胶体的Zeta电位能在协同混凝反应的作用下进一步降低,且效果显然优于混凝剂的单方面作用,而絮凝过程中也能形成结构紧凑、颗粒大且孔隙度小的絮体,能大幅度促进其吸附沉淀。而通过颗粒计数器对于原水和反应后沉淀池出水中颗粒分子数的测定,可发现其对于分子粒径在10μm以上的分子去除率高达85%,效果显著。而在低温低浊条件下的实验表明,微涡流协同排泥水回流技术对出水的浊度、CODMn和UV254有更好的去除率,可以比较好地解决冬季低温低浊水处理难的问题。3.微涡流协同排泥水回流技术的工程应用研究通过将微涡流协同排泥水回流技术应用到小型水厂中发现,对于农饮水工程,其适应能力强,能很好的解决目前江西众多小型水厂及乡镇供水的饮水工程中遇到的大部分问题,对于老水厂的改造,也能提供科学的建议和指导。综上,通过上述研究可以表明,在一定的回流浓度内,微涡流协同排泥水回流技术只要在合适的回流比和投配比(其值在本文中分别为4%和3/4)的情况下,能在一定程度上起到强化混凝的作用,可改善各构筑物的出水水质,且在原水水质可靠的情况下可以保证其出水安全性,还能进一步降低过滤消毒阶段的处理负荷。另外,还能适应一些极端天气下的复杂水体(如低温低浊水)的处理。