处理微污染黄河水的混凝剂选择试验

臧景红1，姜安玺2，刘俊良3，周志刚4
(1.北京工业大学建筑工程学院，北京　100022；2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨　150090；3.河北建筑工程学院城市建设系，河 北张家口075024；4.河北省沧州市供水总公司，河北沧州061001)

　　摘　要：针对微污染、富营养化的水库水进行了混凝剂的选择试验，研究表明，沧州市东水厂现采用的聚硅酸铝混凝剂只适用于冬季(低温下)，夏、秋季节以硫酸铝代之可显著改善供水水质并降低制水成本。
　　关键词：富营养化；水库水；混凝剂；聚硅酸铝；硫酸铝
　　中图分类号：TU991.22
　　文献标识码：C
　　文章编号 ：1000-4602(2002)05-0051-02

1 　东水厂概况

　　大浪淀水库(以黄河水为水源)为沧州市东水厂水源，目前已属微污染水质。水厂一直采用传统处理工艺，即混凝、沉淀、过滤和消毒。工艺流程如图1所示。?

　　水库水经配水井至静态混合器，预氯化后在双层隔板反应池反应21min，再于平流沉淀池停留120min后到四阀滤池(采用90cm厚的石英砂均质滤料、周期为24h的水反冲洗方式)，经加氯消毒再进入清水池，由送水泵房输至城市管网。?
　　该厂现采用无机复合型混凝剂聚硅酸铝(PASI)，在处理同样水量时，夏季用药量是冬季的4倍以上，但出厂水水质仍不理想。?

2 　混凝试验

2.1 试验方法
　　在东水厂的生产流程中，对PASI、Al₂(SO₄)₃、PAC、Al₂(SO₄)₃+活化水玻璃4种混凝剂进行混凝效果对比试验。
2.2 结果与讨论
　　在保证出水浊度＜7NTU的前提下，4种混凝剂的最佳投药量及混凝试验结果对比见表1，净水费用比较见表2。

表1 4种混凝剂混凝试验结果 混凝剂 最佳投药量 去浊率(%) 除藻率(%) CODMn去除率(%) 沉后水残铝(mg/L) PASI 0.2～0.4mL 75.9 38.0 19.3 0.254 Al₂(SO₄)₃ 20～40 mg/L 83.4 59.1 24.6 0.245 PAC 10～30 mg/L 64.6 48.6 26.8 0.108 Al₂(SO₄)₃+活化水玻璃(A+B) A：20～40 mg/L
B：0.5～3 mL/L 82.6 67.3 39.4 0.244 注：PASI中Al₂(SO₄)₃、水玻璃、硫酸的含量分别 为10.7%、9.0%、1.2%。

表2 混凝剂的净水费用比较 混凝剂 单价(元/t) 投药量(g/m³) 药剂费用(元/m³) PASI 146.3 315 0.0461 Al₂(SO₄)₃ 739.0 30 0.0222 PAC 2 600.0 25 0.065 Al₂(SO₄)₃+活化水玻璃 753.0 30+28 0.022 6

　　由表1、2可知，Al₂(SO₄)₃的药剂费用最低，混凝效果也较好，故建议以Al₂(SO₄)₃作为夏、秋两季温度较高时的混凝剂。?
2.3　Al₂(SO₄)₃与PASI适用范围
　　PASI虽兼具聚硅酸絮凝剂的有效吸附架桥作用和铝盐良好的吸附电中和脱稳作用［1］，但从该药剂的性质和水厂实际应用来看，它主要适用于低温、低浊、偏酸性水，在夏、秋季PASI的稳定性受液体温度、浓度、活化时间和pH值的影响很大。?
　　① 液体温度
　　对聚硅酸的研究结果发现，在一定条件下硅酸的聚合速度与温度成正比，温度越高硅酸的聚合速度越快，其结果导致PASI的稳定性降低，故在夏季PASI的稳定性较差，当制备出的PASI放置时间超过5～6h后，已丧失大部分混凝功能。?
　　② 浓度
　　根据化学反应的质量作用定律可知，反应物的浓度越高，反应速度越快，因而对于PASI来说，为了增加其稳定性，需要对各成分的浓度严格控制。?
　　③ 活化时间?
　　活化时间也是控制PASI稳定性的主要因素。一般来说，水玻璃活化时间越长则硅酸的聚合程度越大，但活化时间过长会导致整个溶液发生凝胶化作用。在水厂实际生产中，将水玻璃活化时间定为1h，但大量试验研究发现，在夏季活化时间到55min时已出现微量凝胶化，故后5min内其活化程度非常难控制。
　　④ pH值
　　pH值是影响硅酸聚合速度的重要因素。对硅酸聚合机理的研究发现，硅酸在较强的酸性和碱性条件下，聚合速度相当缓慢，而在中性或偏酸碱条件下聚合速度较快。水厂一般控制pH值在4.0，而当pH≥4.1时，溶液凝胶化的速度变得非常快，如水玻璃的活化时间仍控制在1h，则PASI的有效性已显著降低，混凝作用基本丧失。?
　　因夏季温度较高，制备PASI的原料浓度、水玻璃的活化时间、活化过程中pH值的现场操作 很难控制，从而影响了PASI的有效性；同时，大浪淀水[CM(22]库水在夏、秋季偏碱性(pH值 为8.4左右)，不适宜[CM)][LL]其偏酸性的混凝条件，故宜选用Al₂（SO₄)₃作混凝剂。?
　　用Al₂（SO₄)₃作混凝剂时，需要注意的是Al₂（SO₄)₃受水温影响较大。当水温低(＜10℃)时，由于颗粒碰撞机会少且水的剪切力增大，使生成的矾花易于破碎，又因水的粘度增大使矾花的沉降速度减慢、不易沉淀，故混凝效果差，此时为了提高混凝效果，建议同时投加活化水玻璃以助凝或者仍投加PASI。?
　　水厂实际运行表明，投加Al₂（SO₄)₃与投加PASI相比，系统的药耗和滤前水浊度明显降低。?

3 　经济效益分析

　　如果东水厂(规模为10×10⁴m³/d)于5月～10月用硫酸铝作混凝剂，则可节约药剂费2390元/d(即43.02万元/a)，算上人工费、运输费、电费等各种费用则可节约的费用更高。可见，混凝剂的正确选择能带来非常可观的经济效益。

4 结语

　　① 混凝试验表明，以大浪淀水库为水源的沧州市东水厂采用Al₂（SO₄)₃的费用最低且混凝效果好，能显著地改善供水水质并降低制水成本，故可作为夏、秋两季温度较高时的混凝剂。?
　　② 对于冬季的低温、低浊水，在投加Al₂（SO₄)₃时可同时投加活化水玻璃以助凝，或仍用该厂自制药剂聚硅酸铝(适用于低温、低浊、偏酸性水)。
　　③ 东水厂的生产实践表明，混凝剂的正确选择可为东水厂节约药剂费43.02万元/a。

参考文献：

　　［1］李凡修.铝盐混凝剂作用机理研究进展［J］.工业水处理，1999，19(5)：16-19.

---

　　电　　话：(0451)6282207
　　收稿日期：2001-08-07