探究引水口除磷方法可研阶段

大东湖水网连通工程可研阶段，引水口除磷方案采用的是絮凝沉淀处理措施。絮凝沉淀时间参照自来水厂的预处理措施来确定。

研究小组于武钢引水沉沙池（青山港进水闸址处）进口和出口分别取样，TP含量在0.17～0.26mg/L，平均值为0.21mg/L，含磷量高于内湖Ⅲ类水质含磷标准，以颗粒态总磷（TP）和溶解态总磷（TDP）的形式存在，颗粒态TP含量和TDP的含量基本相当；TDP有溶解性磷酸盐（计）和溶解性有机磷构成，其中以溶解性磷酸盐为主，约占TDP的70%以上；颗粒态TP由IP和OP构成，主要成分为IP，约占颗粒态TP的64%以上，而Ca-P是IP的主要形式，约占IP的71%以上，Fe/Al-P与OP可以作为可被生物体利用的一部分磷（BAP）。为了不使江水中的磷引起湖泊水质的污染和恶化，需要对引入湖泊的江水进行处理，参考全国已建水厂的处理工艺和试验中采用除磷的方法，考虑经大东湖水网连通工程中湖泊水质达到地表水Ⅲ类标准的要求，处理工艺采用絮凝沉淀的工艺。根据2010年武汉市余家头、平湖门水厂检测数据，具体检测成果见表3.2.1。

表3.2.1　余家头、平湖门水厂水样检测成果表

由以上检测成果可知，余家头水厂长江源水TP含量达0.12mg/L，经絮凝沉淀后，TP含量降至0.04mg/L，平湖门水厂长江源水TP含量达0.13mg/L，经絮凝沉淀后，TP含量也降至0.04mg/L，经絮凝沉淀后的水体含磷量满足湖泊Ⅲ类水质要求，同时CODCr和TN均有不同程度的改善。

参考我国已建水厂的处理工艺和试验中采用除磷的方法，处理工艺采用絮凝沉淀的工艺。其工艺处理流程：长江引水→絮凝→沉淀→引入湖泊。

为保证“引江济湖”过程中生态的稳定性，且满足对水中生物伤害最小的要求，初步拟采用两种方案：方案一，采用隔板絮凝池；方案二，采用机械絮凝池。通过方案比较，推荐采用机械絮凝池方案。

1.絮凝剂优选

对青山港引水口的自然水做了自然沉淀试验，试验结果表明，经沉沙池预处理后的江水，再通过自然沉淀的方法在短时间内去除水中颗粒磷效果不明显，因此，短时间自然沉降的方法不适用于去除长江水中颗粒态磷，这可能与长江水中颗粒态物质粒径较小有关。(www.xing528.com)

对于絮凝剂的选择，选用四种常用化学除磷药剂（三氯化铁，试验用纯度99%；硫酸铝，试验用纯度99%；聚合硫酸铁，试验用纯度18.5%；聚合氯化铝，试验用纯度28%）通过絮凝沉淀烧杯试验（400rpm快速搅拌1min，120rpm中速搅拌2min，50rpm慢速搅拌10min，沉降30min）除磷效果试验，确定最佳药剂用量。试验结果表明，江水混凝沉淀法除磷，最佳混凝剂为聚合氯化铝（PAC），最佳投药量为6～7mg/L；最佳助凝剂为非极性聚丙烯酰胺（PAM），最佳投药量为0.025～0.05mg/L。

2.沉淀池

原水经絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，需要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。目前常用的沉淀池有平流式沉淀池和斜管（板）沉淀池，这两种沉淀池的主要优缺点及适用条件见表3.2.2。

由于沉淀池的具体形式会对水中生物产生影响，而斜管（板）沉淀池的构造复杂，斜管（板）的设置会影响生物的可通过性，且斜管（板）的单池处理水量不宜过大，因此斜管（板）沉淀池不满足本工程的要求。平流式沉淀池构造简单，处理水量较大，且对生物通过性没有影响，所以大东湖水网连通工程中适宜选用平流式沉淀池，同时采用与絮凝池合建的形式，以减少用地面积。

表3.2.2　沉淀池的形式及主要优缺点与适用条件

在大东湖水网连通工程可研阶段，沉淀池的总平面尺寸为133.3m×240m。沉淀池为8组，每池设计中取沉淀时间1.0h，沉淀池平均水平流速v=34.73mm/s，沉淀池长133.33m，沉淀池宽30m，容积13500m3。沉淀池每池每日产泥量113.4m3，则每日产泥总量V=907.2m3，产生的泥高度为0.028m，则沉淀池沉积10天泥量后再采用泵吸式排泥。经处理后可去除水中90%以上的泥沙。

根据本次在青山港处原水自然沉淀成果，当PAC投加量为7mg/L、PAM投加量为1mg/L，静态沉淀15min，出水TP可小于0.05mg/L。沉淀时间比可研设计阶段大大缩短，由此可以优化絮凝沉淀池容积，大大减少工程占地。因试验采用的是原水烧杯试验，与实际工程状况有一定的差异，为安全起见，沉淀时间按30min确定，由此优化沉淀池布置，则沉淀池总平面尺寸为133.3m×120m。每池设计中取沉淀时间为30min，沉淀池为4组，沉淀池平均水平流速v=69.46mm/s，沉淀池长133.33m，沉淀池宽30m，单池容积13500m3。工程直接占地由68亩减少为34亩，且直接工程费用由8446万元减少到4200万元。在寸土寸金的武汉市区，减少占地带来的工程效益显而易见是非常大的。