低温低浊水混凝实验研究_聚合氯化铝
聚合氯化铝之低温低浊水处理解决方案
聚合氯化铝之低温低浊水处理解决方案一、导论低温低浊水处理是净水技术的一个难点，目前水处理领域对低温低浊水尚没有确切的定义。
我国北方气候严寒，冬春季节水温可降至0~2℃，浊度降到10~30NTU（有时10NTU以下）；我国南方地区以长江水系为代表每年随着冬季的到来，水暖和浊度逐渐下降，水温一般在3~7℃，浊度一般在20~50NTU之间变化，把每年11月至次年3月温度低于10℃或浊度低于30NTU的地表水称为低温低浊度水。
低温低浊水的水质特性，简言之即温度低（0~10℃之间）、水中颗粒物浓度低（浊度小于30NTU）、耗氧量低、碱度低、水的粘度大、Zeta电位低。
正是由于此水质特性，使得低温低浊水处理成为水处理界的一大难题。
二、低温低浊水难处理的原因分析1、水温的影响水温在影响低温低浊水处理效果的诸多因素中至关重要。
低温对混凝剂水解速率影饷很大，低水温使水解反应速度减缓，在常见的混凝剂中，铝盐较铁盐受水温影响大聚合氯化铝。
以常用的硫酸铝为例，当水温为0℃时，硫酸铝水解速率只是5℃时的2/3~1/2聚合氯化铝。
同时低温对混凝反应速率很大，国外试验表明，水温每升高10℃，反应速率要增高1倍或2倍PAC。
由此可见，在低温条件下，混凝反应的效果很差。
水温低，水的粘度增大，水中颗粒物和絮凝体沉淀速度下降，加之低温时气体溶解度大，溶解在水中的气体增多，其大量吸附在絮体四周，不利于絮体和颗粒物质沉降。
且水的粘度大时，水流剪切力增大，当水流收到扰动时轻易使已形成的大的絮体撕裂、破碎，变得细小、松散，不易下沉。
水温低，水中胶体颗粒的Zeta电位高，颗粒间排斥势能升高，斥力增大，且水温低时胶体颗粒的布朗运动动能减小，水的粘滞系数升高，几者综合，不利于胶体颗粒碰撞脱稳。
水温低时，溶剂化作用增强，颗粒四周轻易形成一层水化膜，不利于胶体的凝结。
水温低，聚合反应速率减小，絮凝剂水解产物以高电荷低聚合度的物质为主，不仅不利于胶体絮凝，更重要的是不能有效发挥其吸附架桥的作用。
聚合氯化铝铁对低温低浊海水混凝效果的影响
试验材料与方法
试验材料 原水水质： 试验水样取自渤海湾乐亭海岸线附
近的表层海水， 原水水质如表 1 所示， 原水中的颗粒 粒径分布见表 2 。
表1 Tab． 1 项目 最小值 最大值 温度 / ℃ 4 10 表2 Tab． 2 颗粒粒径 / μm 2 ～5 5 ～ 10 10 ～ 15 ＞ 15 pH 7． 5 7． 9 原水水质 浊度 / NTU 39． 5 45． 9 UV254 / cm － 1 0． 04 0． 05 COD Mn / （ mg·L － 1 ） 1． 24 1． 34 Raw water quality
［8 ］ 更为合理， 以致具有更强的凝聚力和吸附力 。 经 PAFC 在处理低温低浊海水的絮凝性能 对比可知，
UV254 的 由图 3 可知， 随着 PAFC 投加量的增加， 去除率逐 渐 增 大。 当 PAFC 投 加 量 为 15 mg / L 时 COD Mn 去 除 率 达 到 最 大 值， 但 继 续 增 大 投 药 量， COD Mn 去除率反而下降。 分析其原因， 由于混凝剂 会形成聚合阳离子， 对水中胶体粒子起电 溶于水后， 中和及吸附 － 架桥作用。当 COD Mn 去除率达到一个 峰值后， 继续增加投药量时， 胶体所带电荷可能越过
图3 Fig． 3 PAFC 投加量对 UV254 和 CODMn 去除效果的影响 Effect of PAFC dosage on UV254 and COD Mn removal
投加量为 20 mg / L 时， 浊度和 COD Mn 去除率达到最 大值， 故 PAFC 比 PAC 节省 25% 的药耗。 分析其原 PAFC 为无机高分子聚合物， 因， 是在 PAC 研究的基 础上， 引入三价铁离子， 与铝离子水解 － 共聚反应形 成的共聚物。PAFC 在聚合铝分子结构中又结合了 使得整个分子结构更为庞大， 羟桥分布 聚合氯化铁，
低温低浊水处理技术的研究应用
低温低浊水处理技术的研究应用郭玲,陈玉成(1西南大学资源环境学院2重庆市自来水公司,3重庆市农业资源与环境研究重点实验室摘要:低温低浊水处理是净水技术的一个难点,从水温、水中微粒浓度及有机污染物三个方面分析了这种水质难于处理的原因。
基于众多水处理工作者的试验研究与实践,对多种低温低浊水处理技术、药剂优选技术、泥渣回流技术、微絮凝技术、气浮技术与强化混凝技术进行了综述。
关键词:低温低浊水;处理;混凝;浊度1 引言低温低浊水的处理是给水处理工程中的难题之一,一直困扰着给水界。
给水处理领域中对低温低浊水尚没有确切的定义,我国北方气候寒冷,冬春季节水温可降至0~2℃,浊度降到10~30NTU(有时10NTU以下;我国南方地区以长江水系为代表每年随着冬季的到来,水温和浊度逐渐下降,水温一般在3~7℃,浊度一般在20~50NTU之间变化,把每年11月至次年3月温度低于10℃或浊度低于30NTU的地表水称为低温低浊度水。
这种低温低浊水很难处理,即使增大混凝剂投加量,净化后的水质仍很难达到国家饮用水的标准。
为此,我国通过20多年的科学试验和生产实践,基本攻克这一技术难关,获得了显著的成果。
2低温低浊水难以净化的原因2.1水温的影响低温对混凝剂水解速率影响很大,低水温使水解反应速度减缓,在常见的混凝剂中,铝盐较铁盐受水温影响大,以常用的硫酸铝为例,当水温为0℃时,硫酸铝水解速率只是5℃时的2/3~1/2。
低温水的粘度大,液层间的内阻力大,单位时间单位体积颗粒的碰撞次数减少,不利于水中微小颗粒碰撞、凝聚和絮凝体的成长,絮凝速率和颗粒沉降速度也减小。
低水温减弱微粒的布朗运动,水分子间的热运动能量减弱,不利于微粒间碰撞凝聚。
水温低,胶体的溶剂化作用增强,颗粒周围水化膜加厚,粘附强度降低,妨碍其凝聚。
低温时气体的溶解度大,形成的絮凝体密度降低,溶解气体大量吸附在絮凝体周围,也不利于其沉淀。
2.2水中微粒浓度的影响低温条件下源水浊度越低,给水工艺在运行中的药耗越高,处理难度也越大。
聚合氯化铁絮凝处理低温低浊水的研究
聚合氯化铁絮凝处理低温低浊水的研究
聚合氯化铁絮凝处理低温低浊水的研究
通过聚合氯化铁(PFC)对高岭土悬浮颗粒的絮凝试验中浊度和Zeta 电位的测试,发现低温时在相同的PFC投药量下随着碱化度(B)的增大,Zeta电位减小;在达到相同的浊度去除,低温时PFC的投加量要小于常温时,在相同的药剂投加量低温时Zeta电位要高于常温时;温度降低PFC水解和沉淀速度减小,使得PFC水解中间体更易与污染物反应,同时增强了电中和能力,减少了PFC的用量;温度的降低使得PFC的多核羟基络合物中间体水解程度减小而保持形态的时间延长,所以PFC比传统混凝剂FeCl3处理低温低浊水更有效.
作者：王红宇李久义栾兆坤刘维屏作者单位：王红宇(浙江大学环境科学研究所,杭州,310029;浙江工业大学建筑工程学院,杭州,310014)
李久义,栾兆坤(中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京,100085)
刘维屏(浙江大学环境科学研究所,杭州,310029)
刊名：环境污染治理技术与设备ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL 年，卷(期)：2004 5(12) 分类号：关键词：聚合氯化铁低温低浊絮凝 Zeta电位。
优选混凝剂及助凝剂处理低温低浊水
通过 正交试 验 确 定 合适 的运行 工况 ， 见 表 ２ ． 在 不投加 助凝 剂 的条件 下 ， 分 别 以市 售 Ｐ Ａ Ｃ和
作者简介 ： 张立东 （ １ ９ ７ ７ 一 ） ， 男， 吉林省吉林市人 ， 吉林 化工 学院讲师 ， 硕士 ， 主要从事 水处理技 术及水 资源利用 方面
１ 试验 材 料 与 方 法
１ ． １ 原 水水质 及试 验方 法
铝作 为混凝 剂 ， 添加 助 凝 剂 进 行优 选 是 提 高 出厂 水水 质 的经 济 、 易行手段…． 聚合 氯 化 铝 因价 格 低 廉 而被部分 给 水 厂采 用 ， 但 它 对 于 低 温低 浊 水 的处理 效果欠 佳 ， 不仅 投加量 大 ， 而且 出厂水剩 余 浊 度不 易达标 ． 因此 ， 有 必要筛 选新 的适 合于处 理 低 温低 浊水 的絮凝剂 或 助凝剂 进行优 化 选择 ．
Ｚ Ｒ ４ － ６型混 凝 搅 拌 机 上 进 行 混 凝 沉 淀 的 烧 杯 试
验， 见表 １ ． Leabharlann 表 １ 原水水质基本情况
１ ． ２ 改性活化 硅酸 的配 制
和后 投． 先投时， 活 化 硅 酸 加 到 水样 Ｆ ｐ 快搅 ３ ０ Ｓ ， 之后 投入 混 凝 剂 Ｐ Ａ Ｃ ． 后投时 ， 投 加 药 剂 的顺 序 相反 ． 然后 按照 表 ２的试验方 法进 行 中速 、 慢 速搅
先将 聚丙 烯酰胺 稀 释为 ０ ． １ ％ 的溶 液 ， 待用 ． 配 制水玻 璃 （ 硅 酸钠 的水 溶液 ） 的体 积分 数 为 ５ ％ 的溶 液 ， 向其 中缓缓 加入 活化 剂 （ 盐酸 ） 并 不 断搅 拌， 使ｐ Ｈ值在 ７ ． ８～８ ． ０之 间 ， 静置 １ ５ ｍ ｉ ｎ ． 然后 将其 以 １ ５： １ （ 水玻 璃： Ｐ Ａ Ｍ ａ ｑ ） 的体 积 比倒 入配 制
低温低浊水混凝处理方法
低温低浊水混凝处理方法
低温低浊水混凝处理方法是一种针对水中微小悬浮物的处理技术，可以用于去除自来水、废水等中的杂质与颗粒物。
其主要原理是利用低温（一般在0~5℃之间）和低浊度（一般小于50NTU）的水环境，加入适量的混凝剂，通过吸附和沉淀作用将悬浮物沉淀下来。
低温低浊水混凝处理方法的主要步骤包括以下几个方面：
原水处理：首先将待处理的水进行初步处理，如除砂、除泥、过滤等，简单去除大颗粒悬浮物。
加药混凝：向经过初步处理的水中加入混凝剂，如聚合氯化铝、硫酸铁等，使悬浮物颗粒间产生带电性，从而吸引并连接成较大的絮凝物。
沉淀：在低温低浊的条件下，沉淀速度变慢，有助于形成较大的絮凝物，并有利于稳定把握出水水质，使水质达到国家相关标准。
出水：将沉淀下的絮凝物与水体分离开，即可获得处理后的水源。
需要注意的是，在低温低浊水混凝处理中，具体的药剂类型、用量和混凝时间等参数需要按照实际情况进行调整，以保证处理效果和经济效益。
不同条件下低温低浊水混凝试验研究
（ １ ．Ｎｉ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｃ ｏ ．Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｙ ｉ ｎ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ６ ４ ０ １ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ
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混凝气浮与混凝沉淀工艺处理低温低浊水水库水试验对比
混凝气浮与混凝沉淀工艺处理低温低浊水水库水试验对比*王安爽李梅王永磊王琳贾伟建（山东建筑大学市政与环境工程学院济南２５０１０１）摘要采用中试试验对比研究了混凝－气浮与混凝－沉淀工艺对鹊山水库典型低温低浊水的处理效果。
试验采用聚合氯化铝铁混凝剂，对气浮工艺PAFC投加量采用５mg／L（以Al３＋计），较沉淀工艺投加量低１７％。
连续试验表明，气浮工艺处理低温低浊水优于沉淀工艺，对浊度、颗粒数、COD Mn、UV２５４、DOC的去除率分别高７．７％、１２．８％、３．９％、５．１％和８．５％。
关键词混凝－气浮工艺混凝－沉淀工艺低温低浊水Test Comparison between Coagulation－DAF and Coagulation－Sedimentation Processes for Treatment of Low Temperature and Turbidity Reservoir WaterWANG Anshuang LI Mei WANG Yonglei WANG Lin JIA Weijian（School of Municipal and Environmental Engineering，Shandong Jianzhu University Jinan２５０１０１）Abstract The pilot treatment effects between coagulation－dissolved air flocculation process（DAF）and coagulation－sedi－mentation process for the low temperature and turbidity water of Queshan reservoir are compared．The polyaluminium chloride iron（PAFC）coagulant is used．The dosing quantity of PAFC of DAF process is５mg／L，１７％lower than that in coagulation －sedimentation process．The continuous test shows that for the low temperature and turbidity reservoir water the DAF pro－cess is superior to coagulation－sedimentation process．The removal rates of turbidity，particle counts，COD Mn，UV２５４and DOC by DAF are７．７％，１２．８％，３．９％，５．１％and８．５％respectively higher than those by sedimentation process．Key Words coagulation－dissolved air flocculation process coagulation－sedimentation process low temperature and turbidity water0引言随着经济的快速发展，我国水污染问题愈发严重，多数北方地表饮用水源面临夏季高温高藻、高嗅味而冬季低温低浊的问题，使得传统水处理工艺受到挑战［１］。
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低温低浊水混凝实验研究_聚合氯化铝论文导读:：低温低浊水的处理问题一直是给水行业中备受关注的难题之一。
混凝实验。
混凝剂采用河南巩义某净水材料有限公司的聚合氯化铝(PAC)。
论文关键词：低温低浊水，混凝，聚合氯化铝前言我国新疆地区全年有4、5个月的时间处于寒冷季节，水体被冰层覆盖，水库水下层水温1~4℃。
这个时期原水浊度也很低，水库水也只有5~10NTU。
低温低浊水的处理问题一直是给水行业中备受关注的难题之一，而且至今也没有一个完善的理论能对其进行透彻分析和系统研究，没能找到其特定的规律和成熟的处理方法。
低温低浊水难处理的原因是杂质颗粒主要以微小的胶体分散体系存在于水中，而且胶体颗粒比较均匀，具有很强的动力和凝聚稳定性，并且带负电的交替微粒数量很小。
另外，絮凝剂在低温下水解产物的形态不佳，聚合反应速度降低，水解产物的主要形态偏重于高电荷低聚合度，因此不利于在胶体颗粒间进行吸附架桥作用，这是低温低浊水难以处理的重要原因[1]。
1.水厂概况乌鲁木齐市石墩子山水厂（东区）设计规模为20万m3/d，其处理工艺流程如图1所示。
水厂水源为乌拉泊水库，其水源主要是来源于冰雪融化水聚合氯化铝，其典型的特点是低温低浊，尤其是每年的11月份至第二年的4月份之间，低温（1~4℃）低浊（5~10NTU）的特点更加明显。
图1 石墩子山水厂工艺流程 Fig.1 Flowchart of water treatment process 2.混凝实验 2.1 水源与水质实验用水分为两部分：一部分为乌拉泊水库原水(简称原水)；另一部分为乌拉泊水库原水与滤池反冲洗排水在预沉池内的混合水(简称混合水)。
其主要水质指标（2009年平均值）如表1所示。
表1 原水及混合水水质Tab．1 Quality ofraw water and mixed water指标NH3-N(mg/L)PH硬度(mg/L)浊度(NTU)COD(mg/L)温度℃原水0.308.35187.83.9~5.13.64~14混合水0.298.26188.96.2~138.24~14注：硬度以CaCO3 计。
2.2 仪器与试剂 2.2.1仪器ZR4-6型定时变速六联搅拌器、4001浊度仪、CHN82801 酸度计、温度计等 2.2.2 试剂混凝剂采用河南巩义某净水材料有限公司的聚合氯化铝(PAC)，固态A12 O 3的含量为30％，碱基度为90％。
助凝剂选用两种：一种是聚丙烯酰胺(PAM)，PAM 为阳离子型，配制缓冲溶液的质量分数为0.01％；一种是活化硅酸，活化硅酸由分析纯的水玻璃(Na2SiO3)加活化剂H2SO4 (98％)配制而成，酸化度为85％，活化时间为50 min，活化硅酸缓冲溶液的质量分数为0.5％(以SiO2计，下同)中国论文网。
2.3 实验方法采用六联搅拌器进行烧杯实验，模拟生产上的混凝沉淀过程。
在一组烧杯中加入1000mL 原水，于快速搅拌下(200r/min)加入一定量的混凝剂，先以200r/min快速搅拌1min，后以80r/min中速搅拌5min，再以30r/min 慢速搅拌10min，关闭六联搅拌器，静沉 10min，取上清液测定有关水质指标。
3.结果与讨论 3.1 混凝剂投量对出水水质的影响在不投加助凝剂的条件下，以PAC为混凝剂进行实验，研究不同PAC投量对浊度去除效果的影响。
以混合水为实验对象，混合水的初始浊度为6.2NTU，温度为4℃，在不投加助凝剂的情况下以PAC为混凝剂，按实验方法所要求的工况进行实验按，实验完成后沉淀20min，测其上清液的浊度，实验结果见图2。
图2 PAC投加量对出水浊度的影响Fig.2 Effect ofPAC dosage on turbidity removal 从图2可以看出，随着PAC投量的增大，剩余浊度明显降低，当PAC投量为11～12 mg/L时聚合氯化铝，剩余浊度≤0.5 NTU（三组平行实验结果一致）。
由于水厂目前PAC的投量平均为30mg/L，当水库水处于低温低浊状态（每年的11月份至第二年的4月份之间）投量明显偏高，致使出水浊度偏高，浪费药耗。
因此，当原水低温低浊特征比较明显的季节，为达到良好的除浊效果，其投量应为12mg/L。
3.2 助凝剂的筛选以混合水为研究对象，其中混合水的初始浊度为6.2 NTU，温度为4℃，分别以聚丙烯酰胺（PAM）和活化硅酸为助凝剂，参考乌鲁木齐其它地表水厂的生产实践，选择PAM的投量为0～0.015 mg/L，絮凝剂PAC 的投量为12mg/L，按设定工况运行，沉淀10 min后测其上清液的剩余浊度。
实验结果如图3所示。
a PAM为助凝剂 b 活化硅酸为助凝剂图3 助凝剂对除浊效果的影响Fig.3 Effect of coagulant aidon turbidity removal 由图3可以看出，当PAM投量为0.005～0.006mg/L时，剩余浊度都很低(0.1 NTU)。
当继续增大PAM投量时，剩余浊度反而有所升高。
从形成的矾花看，投加助凝剂与不投加助凝剂没有明显的差别。
在PAM为助凝剂的试验中，通过矾花大小可以发现聚丙烯酰胺对实验水样有良好的助凝效果，形成的矾花明显比无助凝剂时大，并且在助凝剂投量为0.005 mg/L时形成的矾花最大。
从剩余浊度来看，在少量活化硅酸存在的情况下，除浊效果较好，但随其投量的增大，剩余浊度又开始升高。
单从剩余浊度角度考虑，上述两种助凝剂差别不明显。
活化硅酸作为处理低温低浊水的助凝剂效果较显著，但使用较麻烦，需现场调制，即日使用，否则会形成冻胶而是助凝作用。
PAM作为助凝剂在乌鲁木齐的其他水厂也有多年经验，效果良好聚合氯化铝，并且投加PAM可以减少吕盐混凝剂用量。
因此确定选用PAM作为助凝剂[2]。
3.3 助凝剂投加时间的确定将5个1 L的烧杯(分别记为1~5 )置于六联搅拌器上，以混合水为研究对象，实验条件：水样的初始浊度为6.2NTU，PAC投量为12 mg/L，PAM投量为0.005 mg/L。
试验方法：1烧杯中助凝剂比絮凝剂早投加30s，其快速混合时间为1.5 min，转速为300r/min，中速搅拌与慢速搅拌的实验条件与混凝实验设计工况相同；2 ~5 按照混凝实验设计工况运行，其中2烧杯中絮凝剂和PAM同时投加，3~5烧杯则在投加混凝剂约0.5、1、1.5min后分别投加助凝剂。
因此，以1 烧杯中助凝剂投加时间为零点(与混凝剂投加时间相比而言)，则1 ~5 的助凝剂投加时间分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0min。
絮凝反应结束沉淀10 min后测上清液的剩余浊度，试验结果如图4所示。
图4 助凝剂投加时间对出水浊度的影响Fig.4 Effect of adding timeof coagulant aid on turbidity removal 由图4可知，在慢速搅拌(絮凝反应阶段)开启之前投加助凝剂，除浊效果较好。
这是因为在絮凝反应阶段加入助凝剂，药剂未经快速剧烈的搅拌会导致混合不均，使其不能完全发挥作用。
在快速搅拌阶段投加助凝剂，以助凝剂投加时间比絮凝剂晚30s最佳，沉淀出水的浊度最低(0.32NTU)；从形成的矾花来看，不同时间投加助凝剂，所形成的矾花大小差异非常明显，助凝剂先于絮凝剂投加，形成的矾花细小；之后形成的矾花较大中国论文网。
在此实验基础上，加大了絮凝剂与助凝剂的投量。
得到的结果与上述结果相同[3]。
3.4 原水与混合水的对比实验以原水为试验对象时，PAC投量为12mg/L，助凝剂最佳投量为0.005 mg/L，实验结果如图5所示。
以原水为实验对象，原始的初始浊度为3.9NTU，温度为4℃，在不投加助凝剂的情况下以PAC为混凝剂，按实验方法所要求的工况进行实验按，实验完成后沉淀10min聚合氯化铝，测其上清液的浊度，实验结果见图5。
图5 PAM的投加量对除浊效果的影响Fig.5 Effect of dosage aid on turbidity removal 从图5还可以看出，当絮凝剂与助凝剂处于最佳组合的情况下，以混合水为试验对象的剩余浊度始终小于原水的，这说明混合水中含有的反冲洗排水具有一定的助凝、絮凝能力，这与相关文献的报道一致。
事实上，反冲洗排水回流至配水井后，相当于增加了原水的浊度，使低温低浊水易于处理。
因此，将反冲洗排水回流至配水井有利于提高对低温低浊水的处理效果。
4 结论与建议（1）活化硅酸作为处理低温低浊水的助凝剂效果较显著，但使用较麻烦，需现场调制，即日使用，否则会形成冻胶而是助凝作用。
（2）PAM的投加方式对处理效果有显著影响，在快速搅拌时间为1 min的条件下，建议活PAM比絮凝剂晚30s投加。
（3）石墩子山水厂投药量根据季节调整，可以降低出水浊度并且降低药耗。
每年的4月~11月PAC的投加量为30 mg/L，11月~第二年4月份PAC的投加量为12 mg/L最佳。
（4）将滤池的反冲洗排水回流至配水井有利于低温低浊水的处理，并可节省絮凝剂或助凝剂的投量。
（5）在本实验条件下，上述烧杯实验的混凝、沉淀效果极佳。
参考文献 [1]石明岩,崔福义等.低温低浊受污染水处理中混凝剂的优化选择[J].工业水处理,2002,22(10):29~31 [2]李为兵,金雪中等.处理低温低浊水的混凝剂优选[J].中国给水排水,2006,22(13):49~52 [3]徐锰,李风亭等.处理水库低温低浊水混凝剂的优选[J]. 净水技术, 2009,28(3):69~72。