處理微污染黃河水的混凝劑選擇試驗(yàn)
1 東水廠概況
大浪淀水庫(以黃河水為水源)為滄州市東水廠水源，目前已屬微污染水質(zhì)。水廠一直采用傳統(tǒng)處理工藝，即混凝、沉淀、過濾和消毒。工藝流程如圖1所示。
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水庫水經(jīng)配水井至靜態(tài)混合器，預(yù)氯化后在雙層隔板反應(yīng)池反應(yīng)21min，再于平流沉淀池停留120min后到四閥濾池(采用90cm厚的石英砂均質(zhì)濾料、周期為24h的水反沖洗方式)，經(jīng)加氯消毒再進(jìn)入清水池，由送水泵房輸至城市管網(wǎng)。
該廠現(xiàn)采用無機(jī)復(fù)合型混凝劑聚硅酸鋁(PASI)，在處理同樣水量時，夏季用藥量是冬季的4倍以上，但出廠水水質(zhì)仍不理想。
2 混凝試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)方法
在東水廠的生產(chǎn)流程中，對PASI、Al2(SO4)3、PAC、Al2(SO4)3+活化水玻璃4種混凝劑進(jìn)行混凝效果對比試驗(yàn)。
2.2 結(jié)果與討論
在保證出水濁度＜7NTU的前提下，4種混凝劑的最佳投藥量及混凝試驗(yàn)結(jié)果對比見表1，凈水費(fèi)用比較見表2。
表1 4種混凝劑混凝試驗(yàn)結(jié)果
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注：PASI中Al2(SO4)3、水玻璃、硫酸的含量分別 為10.7%、9.0%、1.2%。
表2 混凝劑的凈水費(fèi)用比較
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由表1、2可知，Al2(SO4)3的藥劑費(fèi)用最低，混凝效果也較好，故建議以Al2(SO4)3作為夏、秋兩季溫度較高時的混凝劑。
2.3 Al2(SO4)3與PASI適用范圍
PASI雖兼具聚硅酸絮凝劑的有效吸附架橋作用和鋁鹽良好的吸附電中和脫穩(wěn)作用［1］，但從該藥劑的性質(zhì)和水廠實(shí)際應(yīng)用來看，它主要適用于低溫、低濁、偏酸性水，在夏、秋季PASI的穩(wěn)定性受液體溫度、濃度、活化時間和pH值的影響很大。
① 液體溫度
對聚硅酸的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定條件下硅酸的聚合速度與溫度成正比，溫度越高硅酸的聚合速度越快，其結(jié)果導(dǎo)致PASI的穩(wěn)定性降低，故在夏季PASI的穩(wěn)定性較差，當(dāng)制備出的PASI放置時間超過5～6h后，已喪失大部分混凝功能。
② 濃度
根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量作用定律可知，反應(yīng)物的濃度越高，反應(yīng)速度越快，因而對于PASI來說，為了增加其穩(wěn)定性，需要對各成分的濃度嚴(yán)格控制。
③ 活化時間
活化時間也是控制PASI穩(wěn)定性的主要因素。一般來說，水玻璃活化時間越長則硅酸的聚合程度越大，但活化時間過長會導(dǎo)致整個溶液發(fā)生凝膠化作用。在水廠實(shí)際生產(chǎn)中，將水玻璃活化時間定為1h，但大量試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在夏季活化時間到55min時已出現(xiàn)微量凝膠化，故后5min內(nèi)其活化程度非常難控制。
④ pH值
pH值是影響硅酸聚合速度的重要因素。對硅酸聚合機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，硅酸在較強(qiáng)的酸性和堿性條件下，聚合速度相當(dāng)緩慢，而在中性或偏酸堿條件下聚合速度較快。水廠一般控制pH值在4.0，而當(dāng)pH≥4.1時，溶液凝膠化的速度變得非常快，如水玻璃的活化時間仍控制在1h，則PASI的有效性已顯著降低，混凝作用基本喪失。
因夏季溫度較高，制備PASI的原料濃度、水玻璃的活化時間、活化過程中pH值的現(xiàn)場操作 很難控制，從而影響了PASI的有效性；同時，大浪淀水[CM(22]庫水在夏、秋季偏堿性(pH值 為8.4左右)，不適宜[CM)][LL]其偏酸性的混凝條件，故宜選用Al2（SO4)3作混凝劑。
用Al2（SO4)3作混凝劑時，需要注意的是Al2（SO4)3受水溫影響較大。當(dāng)水溫低(＜10℃)時，由于顆粒碰撞機(jī)會少且水的剪切力增大，使生成的礬花易于破碎，又因水的粘度增大使礬花的沉降速度減慢、不易沉淀，故混凝效果差，此時為了提高混凝效果，建議同時投加活化水玻璃以助凝或者仍投加PASI。
水廠實(shí)際運(yùn)行表明，投加Al2（SO4)3與投加PASI相比，系統(tǒng)的藥耗和濾前水濁度明顯降低。
3 經(jīng)濟(jì)效益分析
如果東水廠(規(guī)模為10×104m3/d)于5月～10月用硫酸鋁作混凝劑，則可節(jié)約藥劑費(fèi)2390元/d(即43.02萬元/a)，算上人工費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、電費(fèi)等各種費(fèi)用則可節(jié)約的費(fèi)用更高。可見，混凝劑的正確選擇能帶來非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
4 結(jié)語
① 混凝試驗(yàn)表明，以大浪淀水庫為水源的滄州市東水廠采用Al2（SO4)3的費(fèi)用最低且混凝效果好，能顯著地改善供水水質(zhì)并降低制水成本，故可作為夏、秋兩季溫度較高時的混凝劑。
② 對于冬季的低溫、低濁水，在投加Al2（SO4)3時可同時投加活化水玻璃以助凝，或仍用該廠自制藥劑聚硅酸鋁(適用于低溫、低濁、偏酸性水)。
③ 東水廠的生產(chǎn)實(shí)踐表明，混凝劑的正確選擇可為東水廠節(jié)約藥劑費(fèi)43.02萬元/a。
參考文獻(xiàn)：
［1］李凡修.鋁鹽混凝劑作用機(jī)理研究進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，1999，19(5)：16-19.
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