电导率法测定平流沉淀池停留时间的研究

59CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2013.9交流平台CommunicationPlatform周伟青，朱利平（马鞍山首创水务有限责任公司，安徽马鞍山243000）摘要:对电导率法测定平流沉淀池的停留时间进行研究并进行了实际应用，与传统的Cl-浓度测定法相比，电导率法简便易行，准确度也较高。关键词:电导率;Cl-浓度;停留时间中图分类号:TU991.23文献标志码:A文章编号:1006-5377（2013）09-0059-03电导率法测定平流沉淀池停留时间的研究前言平流沉淀池是水处理工艺中使用较为广泛的一类沉淀池，构造简单，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，水在池中沿水平方向移动，悬浮物依靠重力作用自然沉降。平流沉淀池的停留时间是反映平流沉淀池工作状况的一个非常重要的参数，污水在池中的停留时间越长，越有利于更多颗粒物发生沉降。在平流沉淀池的实际运行中，停留时间本身也受多种因素的干扰，如水温、水质、入水流量、出水方式、风速、刮泥设备及积泥状态等的影响。因此，测定停留时间对于掌握平流沉淀池的实际工况是非常有帮助的。本研究使用食盐（NaCl）作为示踪剂，在滤池入口处快速投加一定量的食盐，随后在出口段每隔一段时间检测水中的电导率，并绘制出时间和电导率的曲线图，最终通过EXCEL计算出沉淀池的停留时间。1工作原理1.1沉淀池停留时间分布函数在理想情况下，沉淀池的理论停留时间T为：①而在实际情况中，由于在沉淀池内存在着液体不流动或流动极缓慢的死角，降低了反应器沉淀池的有效容积。沉淀池中因短路流和涡流等引起的返混现象，均使得实际情况复杂化。通过研究沉淀池中的返混程度，可以衡量实际情况偏离理想情况的程度，而返混程度可以用停留时间分布来衡量。根据反应器的原理，对于停留时间分布函数E（t），则有：②其分布曲线如图1。tE（t）C0C（t）a从图1可知，在NaCl投加前，沉淀池中Cl-浓度为C0，图1停留时间分布函数E（t）-t曲线60中国环保产业2013.9交流平台CommunicationPlatform因此以C0为起点做一条与横坐标平行的直线，它与浓度曲线C（t）间的面积即面积A代表了投加的Cl-的数量，而面积A又是由无数个面积为a的微小矩形构成的，因此如果用τ表示沉淀池的平均停留时间，那么③1.2电导率测定法溶液的电导率是反映含盐量的一个重要指标，在理想的纯水环境里，电导率与含盐量呈线性关系。在使用食盐为示踪剂测定沉淀池停留时间的试验中，传统的方法是在沉淀池的入水端用最短的时间投加一定量的导率，自动测定的时间间隔设为2min，测定时间5h，测定完毕后将数据导入EXCEL内进行曲线图的绘制和停留时间的计算（见图2、表1）。测定时的水温为23.7℃，浊度为54NTU，出厂水压力为0.371MPa。050100150200250300350400051015200250300时间（min）电导率（μs）图2电导率-时间曲线图表1沉淀池出水电导率测定数值时间（min）电导率（μs/cm）时间（min）电导率（μs/cm）时间（min）电导率（μs/cm）时间（min）电导率（μs/cm）时间（min）电导率（μs/cm）03256232512459018646024834723256432512666618845725034543256632512863019045325234263256832513061719245025434083257032713260219444625633810325723311345931964422583361232574339136585198438260335143257634513857920043326233416325783571405732024292643331832580366142567204426266332203258237414456220642326833122325843801465572084192703302432586387148552210415272330263258839615054421241027433028325904041525402143962763303032592411154535216392278330323259442015653121838728033034325964281585262203832823303632598435160521222379284330383251004441625162243762863304032510245116451122637328833042325104458166507228370——44325106464168501230367——46325108470170498232365——48325110475172491234362——50325112481174485236360——52325114490176485238358——54325116500178480240355——56325118515180474242353——58325120530182471244351——60325122553184465246350——食盐，随后在出口段每隔一段时间检测水中Cl-浓度，通过绘制时间和Cl-浓度的曲线图，最终计算出沉淀池的停留时间。该方法的主要问题是：每次测定必须要5人以上才能完成，并且由于需要人工采集水样及使用硝酸银法进行Cl-浓度的滴定，导致间隔时间不准确，并存在较大的滴定误差等。事实上食盐本身是强电解质，在水中是全电离的状态，在将食盐快速投入沉淀池后，沉淀池水电导率的增加量应与Cl-浓度成正比，因此可以通过在固定的时间间隔内测定电导率的变化，从而推算出沉淀池的停留时间。采用电导率测定的方法只需1人使用1台具备存储功能的便携式电导率仪即可，相对于传统的浓度测定法而言，该法既简便易行，又能保证较高的准确度。2应用实例本次的沉淀池停留时间测定选择在马鞍山首创水务公司某新投入运行的水厂进行，该水厂一期设计制水能力为10万m3/d，拥有处理能力5万m3/d的平流沉淀池两座，平流沉淀池平面尺寸17.70×93.60（m）（设三道导流墙），池深4.00m，有效水深3.65m，停滞时间2.0h，水平流速13mm/s，沉淀池排泥采用虹吸式刮泥机，可自动往复间歇排泥；组合长度108.00m，宽17.70m。2.1测定过程测定采用食盐为示踪剂，在沉淀池入口处快速投加200kg食盐，随后在出口处使用一台上海雷磁产的DDBJ-350便携式电导率测定仪测定水的电61CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2013.9交流平台CommunicationPlatform2.2数据计算将电导率仪中存储的数据导入预先置入计算公式的EXCEL表格中（见表2），当取样测定时间为270min时，F（t）=1，即经过270min后所投入的示踪剂食盐已基本上都从沉淀池出口处流出。这说明采用以食盐作为示踪物测定平流沉淀池平均水力停留时间是可行的。表2中计算出的该沉淀池平均水力停留时间为τ=153min，这同设计停留时间120min有一定的差距，分析原因是该厂刚投入运行，制水量约在7万m3/d，还未达到10万m3/d的设计能力，从而导致沉淀池的水力平均停留时间增加。3结论采用电导率法测定平流沉淀池的水力平均停留时间，较传统的Cl-浓度测定法更为简便，可大幅节约人力和物力，又可以保证较高的准确度，由于可以精确地设定检测时间间隔，同时还可以将电导率的检测数据导入预先置有公式模型的EXCEL表格中，从而可以快速准确地计算出沉淀池的平均水力停留时间。同样，该法也可用于沉淀池前段絮凝池水力停留时间的测定。参考文献：[1]严煦世，范瑾初.给水工程（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.[2]许保玖.当代给水与废水处理原理[M].北京：高等教育出版社，1991.[3]梅钦，张金松，刘丽君，齐玉玲.应用停留时间分布评价絮凝池整体运行状况的探讨[J].给水排水，2009，35（增刊）：83-86.[4]刘成伦，徐龙君，鲜学福.水溶液中盐的浓度与其电导率的关系研究[J].中国环境监测，1999，15（4）：21-23.[5]王伟，鲁东霞.水中全盐量的电导法测定[J].中国环境监测，1996（05）：26-27.表2沉淀池平均水力停留时间计算表时间（min）电导率C′=E-E0μs/cmE(t)=C′/AE(t)平均值E(t)ΔttE(t)ΔtF(t)=∑E(t)Δt680000007029.5E-054.75E-059.5E-050.0066539.50357E-057260.0002530.0001740.0003480.0250260.00044262374140.0005890.0004210.0008420.0622960.00128446276200.0008420.0007160.0014310.1087660.00271558878320.0013470.0010940.0021890.1707250.00490436980410.0017260.0015360.0030730.2458170.00797708182490.0020630.0018940.0037880.3106390.011765356……………………………………256130.0005470.0005890.0011790.3017150.994948967258110.0004630.0005050.001010.2606330.995959173260100.0004210.0004420.0008840.2298220.99684310426290.0003790.00040.00080.2095340.99764285126480.0003370.0003580.0007160.1889090.99835841426670.0002950.0003160.0006310.1679470.99898979326860.0002530.0002740.0005470.1466480.99953698927050.000210.0002320.0004630.1250131平均停留时间τ=∑tE（t）Δt=153.0002828StudyonDetentionPeriodofHorizontalSedimentationTankDeterminedbyConductanceRateZHOUWei-qing,ZHULi-ping(MaanshanCapitalWaterCo.,Ltd,MaanshanAnhui243000,China)Abstract:Thearticlemakesastudyondetentionperiodofhorizontalsedimentationtankdeterminedbyconductivitymethodandcarriesthroughtheactualresponse.IncomparisonwiththetraditionalCI-concentrationmensuration,theconduc-tivitymethodissimpleandeasyandnicetydegreeismuchhigher.Keywords:conductivity;Cl-concentration;detentionperiod