宁东供水工程为宁东能源化工基地提供生产和生活用水的基础性工程。供水主体工程主要包括水源工程和净配水工程两部分，水源从黄河取水，水源工程由两级泵站、22.2 km输水管道、2.2 km隧洞和一座调蓄水库组成。净配水工程包括2座净配水厂和加压泵站及园区200余km供水管网工程。两座水厂日供水量达80万m³。

宁东水厂坐落于宁东的能源化工基地，水源为黄河水，水样会经过混凝、沉淀、过滤、消毒等一系列工艺后进入供水管网^[4]。宁东一水厂共4座沉淀池，每座日处理能力为10万m³，最高日处40万m³。2018年之前，沉淀池排泥及清洗的污泥水排入厂外沉泥塘中，2018年根据环保部门零排放要求，公司新修建了污泥处理系统，设计将每日排泥水进行回收利用，设计日处理能力为5000 m³，自2018年11月投入运行以来，沉淀池每日排泥水可正常回收，但遇到沉淀池清洗时，因池底污泥量大，无法直接回收，需要在储泥池中静置预沉后方可回收，导致沉淀池清洗时间由原2天延长至5天。水厂整体处理能力严重下降，而且回收水质中有溴味，对水厂整体安全运行也构成困扰。

提高浓缩池沉淀效果是整个污泥回收系统的关键，在污泥浓缩池前设置加药系统，通过投加絮凝剂、助凝剂来增加浓缩池的浓缩效果是准备采用的方法，但各絮凝剂、助凝剂及活性炭的投加效果、使用量、投加系统的规模的确定需要通过实验确定。谢菁等^[5]针对北京某水厂冬季出水水质恶化的现象，通过烧杯实验研究了不同投药量下聚合氯化铝与三氯化铁复配混凝剂的混凝效果。李为兵等^[6]通过混凝沉淀烧杯实验实验发现，与硫酸铝相比，PACl投加量可降低50%左右，费用可降低15%。铁铝盐混凝剂混合投加是一种比较常见的给水处理工艺^[7],有研究表明在铁盐絮凝剂中添加硫酸根等可以增强配位络合能力，并且复合后的絮凝剂对水体PH值也有很好的适应性，也有一定的净水能力^[8]。无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂配合使用会有更好的絮凝效果^[9]。

故化验室于4月至5月上旬模拟污泥浓缩池工艺，分别对不同浓度泥水进行了药剂筛选、助凝剂及活性炭复配实验。

天然水体中存在着胶体颗粒，当重力大于浮力时胶体在水中处于一种悬浮状态，在静电力的作用中会做不规则的布朗运动，在这种情况下胶体颗粒无法利用重力沉淀。因此必须靠外力使其沉淀。通过外力作用破坏胶体间的静电力，之后小胶体颗粒会相互碰撞并被絮凝剂吸附结合成较大的颗粒，再经过处理使其沉淀从而降低水的浊度^[10]。

自一厂调节水池取样检测可知，沉淀池每天正常的排泥水浊度约200 NTU，沉淀池沉淀区放空时排水浊度约在200～1000 NTU，清洗时排出的污泥水10000 NTU以上且污泥泥溴味很浓。因二厂沉淀池排泥系统正常，其排泥水可供参照，自二水厂回用水池沉淀池侧取水检测可知，二厂每日正常排泥水浊度约在180 NTU，水中有鱼腥味，无溴味。由于一厂沉淀池放空和清洗时由于水中污泥浓度太高，为保证实验正常进行，烧杯实验时对污泥水进行稀释，保证浊度大于二厂排泥水浊度。

分别取1 L实验原水于6只烧杯中，使用六联搅拌仪进行烧杯实验。烧杯实验参数根据水厂运行条件设定,混凝搅拌程序分为4段，见表1，准备就绪后，经过0.5 min的快速搅拌(水样混合均匀)之后，加入所需的混凝剂，沉降30 min后取液面下2.0 cm处的水样测定浊度、COD_Mn、UV₂₅₄、氨氮等。实验程序见表1。

混凝剂：聚合氯化铝（PAC）、壳聚糖季铵盐（HACC）、铝铁盐（FeAl）；助凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）；活性炭。

1）在将一厂沉淀池排泥廊道泥水（浊度大于10 000 NTU）与进水混合稀释至不同浊度、具强烈泥溴味水质条件下，分别用液体PAC、HACC、FeAl药剂进行药剂筛分试验。

2）在将一厂沉淀池排泥廊道泥水（浊度大于10 000 NTU）与进水混合稀释至不同浊度、具强烈泥溴味水质条件下，通过药剂筛选试验，化验室以液体PAC药剂为主、以液体HACC及FeAl药剂为辅，分别与高锰酸盐复合药剂、PAM助凝剂、活性炭进行复配试验

3）考虑到宁东一水厂刮泥机、排泥阀改造完毕后，沉淀池每日排泥水的浊度会比现在高，浓缩池的实际处理效果目前无法验证，化验室以宁东二水厂沉淀池排泥水为参照，在沉淀池排泥水浊度180 NTU、水温14 ℃、pH值8.07、具明显鱼腥味水质条件下，进行烧杯试验。

将原泥水样（浊度>10 000NTU）稀释至300～450、688、842、1 140～1 790 NTU进行混凝烧杯实验。实验中这3项操作均相同，分别为混合1 min、絮凝9 min、沉淀10 min。

分别用将原泥水样稀释至300～450、688、842、1 140～1 790 NTU的样品投加不同浓度的絮凝剂进行药剂筛分实验，结果见图1。

当稀释后泥水浊度大约在800 NTU左右时，沉后水浊度随着药剂投加量浓度的增加而降低，这是因为泥水中的颗粒物带有负电，随着絮凝剂投加量逐渐增加，会将越来越多的正电荷引入体系，这样胶体更易发生脱稳过程，泥水浊度也逐渐下降，其次重力作用在絮凝过程也发挥着重要的作用。当稀释后泥水浓度在1 140～1 790 NTU时絮凝剂对浊度的处理效果不稳定，经HACC处理的泥水虽处理效果不稳定，但浊度明显呈下降趋势。以上实验沉后水均有明显泥溴味，

总之，絮凝剂液体HACC的处理效果最好，FeAl效果最差。稀释后泥水浊度在300～680 NTU时，液体PAC加药量在15 mg/L以上时，沉后水浊度均可降到10 NTU以内；稀释后泥水浊度在800～1 790 NTU时，液体PAC加药量在15 mg/L以上时，沉后水浊度均可降到30 NTU以内，且沉后水均有明显泥溴味，较原稀释后泥水的泥溴味有略微减弱。

将原泥水样稀释至300～450、842、300、317 NTU。经过之前的药剂筛选实验，选用PAC药剂为主、HACC及FeAl药剂为辅，分别与高猛酸盐复合药剂、PAM助凝剂、活性炭进行复配实验，结果见图2～3。

投加同等剂量的PAC药剂后随着1%高锰酸盐复合药剂投加量的增加，沉后水的浊度先下降后增加如图2所示，其对沉后水的浊度影响不大。图3则展示了两组对照试验，在加药量相同的条件下，加入0.4 mL1%高锰酸盐复合药剂的实验组沉后水浊度变化不规律，但总体还是有降浊效果的。重复对照试验仅将絮凝剂初始投加量进行调整并改加0.5 mL1%高锰酸盐复合药剂，可见沉后水浊度可降低0.10～1.0 NTU，滤后水高锰酸盐指数可再降低3.1%。

总之，不同浓度高锰酸盐复合药剂对沉后水浊度影响不大；沉后水中高锰酸盐指数能再降低3.10%～5.66%，浊度可降低0.1～1.0 NTU，但沉后水泥溴味没有明显变化。表明高锰酸盐复合药剂对水中有机物有一定的去除效果且在混凝沉淀中同样具有一定的助凝作用，但对去除水中泥溴味几乎没有效果。

投加同等剂量的PAC或HACC药剂后随着1%PAM投加量增加，投加PAC药剂的沉后水浊度变化不是很稳定，但稍有下降趋势；而投加HACC药剂的沉后水浊度虽有轻微上升但随PAM投加量增加浊度有明显降低见图4。还显示同等絮凝剂投加药量条件下、PAM投加量越大沉后水浊度越低，且絮凝剂投加量越高效果越好。之后进行了对照试验，图5在相同PAC加药量的条件下，加入0.1 mL 1%PAM的实验组沉后水浊度可降低0.90 NTU左右。重复对照试验仅将絮凝剂初始投加量进行调整并改加1.5 mL 1%PAM，实验结果可见沉后水浊度可降低3.00 NTU左右。

总之，同等加药量条件下，PAM的投加量越大，沉后水浊度越低。表明PAM对混凝沉淀具有一定助凝作用，但对去除水中泥溴味几乎没有效果。

分别在加入絮凝剂之前和之后投加活性炭进行对比，结果见图6。除了在加入PAC后再加入活性炭的实验中沉后水浊度有明显下降，其余变化无规律。但对于两种絮凝剂PAC和HACC，无论活性炭在加药前还是在加药后投加，沉后水泥溴味均有明显减弱，仅有微弱的溴味。图7展示了对照试验，在加药量相同的条件下，加入0.4 mL 1%活性炭后，沉后水浊度较未加活性炭可降低0.16～0.62 NTU，且沉后水泥溴味均有明显减弱，仅有微弱的溴味。之后重复对照试验，仅将PAC初始投加量进行调整并改加0.5 mL 1%活性炭实验结果可见，加入0.5 mL 1%活性炭后，沉后水浊度较未加活性炭可降低0.45 NTU左右，且沉后水泥溴味均有明显减弱，仅有微弱的溴味。

活性炭的投加点对沉后水泥溴味的去除几乎没有影响；同等加药量条件下、活性炭投加量越大，沉后水浊度越低，且沉后水泥溴味均有明显减弱，仅有微弱的溴味；而且活性炭在水处理过程中不但具有助凝作用，且对去除水中泥溴味具有很好的效果。

考虑到宁东一水厂刮泥机、排泥阀改造完毕后，沉淀池每日排泥水的浊度会比现在高，浓缩池的实际处理效果目前无法验证，化验室以宁东二水厂沉淀池排泥水为参照，在沉淀池排泥水浊度180 NTU、水温14 ℃、pH值8.07、具明显鱼腥味水质条件下，进行如下的烧杯试验，见图8。

回收水池泥水浊度在180 NTU时，絮凝剂液体HACC的效果最好，液体PAC与FeAl的效果相近。加药量在10 mg/L以上时，沉后水浊度均可降到5 NTU以内，且沉后水鱼腥味明显减弱。加入絮凝剂不但能够大大降低沉后水浊度而且能够提高沉淀效率，以此提升整个水厂的工作进度。

1）整体来看，絮凝剂中液体HACC的处理效果最好，液体PAC较FeAl效果好。稀释后泥水浊度在300～680 NTU时，液体PAC加药量在15 mg/L以上时，沉后水浊度均可降到10 NTU以内；稀释后泥水浊度在800～1 790 NTU时，液体PAC加药量在15 mg/L以上时，沉后水浊度均可降到17 NTU以内，且沉后泥溴味有轻微减弱，建议增加加药系统，可投加各类絮凝剂。

2）不同浓度高锰酸盐复合药剂对沉后水浊度影响不大；高锰酸盐复合药剂对水中有机物有一定的去除效果，在混凝沉淀中具有一定的助凝作用，但对去除水中泥溴味几乎没有效果。建议投加高锰酸盐装置，实际运行时按0.5 mg/L投加。

3）同等加药量条件下、PAM投加量越大，沉后水浊度越低；在同等加药量条件下，表明PAM对混凝沉淀具有一定助凝作用，对去除水中泥溴味几乎没有效果。建议投加PAM装置，实际运行时按0.1～0.3 mg/L投加。

4）同等加药量条件下、活性炭投加量越大，沉后水浊度越低，且沉后水泥溴味均有明显减弱，仅有微弱的溴味；同等加药量条件下，加入0.4～0.5 mL 1%活性炭后，沉后水浊度较未加活性炭可降低0.45 NTU左右，且沉后水泥溴味均有明显减弱，仅有微弱的溴味。表明活性炭在水处理过程中具有助凝作用，且对去除水中泥溴味具有很好的效果。实际运行时如按0.4～0.5 mg/L投加粉末活性炭，可有效去除泥溴味的。