摘要：針對黑河水庫低溫低濁水處理進行了絮凝攪拌試驗，結(jié)果表明聚合氯化鋁鐵與改性水玻璃配合使用對于低溫低濁水的處理效果明顯。改性水玻璃投加比絮凝劑晚30s混凝較好。將濾池的反沖洗水回流使用有利于低溫低濁水的處理，并可節(jié)省絮凝劑或助凝劑的投量，在運行中應(yīng)盡量保持反沖洗水平穩(wěn)回流狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：低溫低濁水 聚合氯化鋁鐵 活化硅酸

低溫低濁水處理一直是飲用水處理行業(yè)的難點。低溫低濁水難以處理的原因是，低溫、低濁時水中雜質(zhì)顆粒以微小的膠體分散體系分散在水中，穩(wěn)定性很強，同時膠體顆粒間的排斥勢能增大，使膠體顆粒脫穩(wěn)困難，水的粘滯性提高，流動性差，不利于混凝劑在水中的擴散和水解。低濁時，單位水體中顆粒數(shù)量少，密度低，顆粒有效碰撞幾率減少，形成的絮凝體細、少、輕、難于沉淀[1-2]。

1水處理存在的問題

南郊水廠位于西安市南郊，供水能力為50萬m3/d，是西安市兩座規(guī)模最大的地表水廠之一，水廠采用混凝、沉淀、過濾為主的常規(guī)處理工藝（如圖1）。其水源來自黑河引水工程，水源為水庫水，該水源在春冬季為低溫低濁水。

圖1 南郊水廠凈水工藝流程

水廠生產(chǎn)過程中將沉淀池排泥水經(jīng)濃縮離心脫泥后與濾池反沖洗水用水泵提升到原水配水口與原水混合。采用聚合氯化鋁鐵混凝劑（PAFC）為混凝劑，投加工業(yè)水玻璃作為助凝劑。隨著城市供水量不斷增加，該廠處于長期滿負荷、短期超負荷運行狀態(tài)，特別是在春冬季滿負荷運行時，即使混凝劑投加量增加，出水濁度依然較平時有所升高。確保低溫低濁期水質(zhì)是該廠關(guān)注的重要問題。

2試驗材料與方法

2.1試驗水質(zhì)

試驗用水一種為黑河水庫原水（簡稱原水），另一種為原水與回用水在進水口配水井的混合水（簡稱混合水），回用水量占原水量比例3%?；赜盟疂岫?2NTU，主要水質(zhì)指標如表1所示。

2.2絮凝劑和助凝劑

混凝劑采用兩種，一種為聚合氯化鋁鐵（PAFC），Al2O3含量為29.5%，其中Fe2O3含量為1.80%，鹽基度為83.4%，另一種為聚合氯化鋁（PAC），Al2O3含量為30.4%，鹽基度為87.5%。

助凝劑選用兩種，一種為工業(yè)水玻璃（未活化），另一種為改性硅酸。改性硅酸采用工業(yè)水玻璃加活化劑98%H2SO4配置而成，酸化度為80%，活化時間為30min，改性硅酸溶液質(zhì)量分數(shù)為0.5%（以SiO2計）。

2.3試驗方法和內(nèi)容

濁度測量使用HACH 2100N濁度儀，混凝試驗使用深圳中潤ZR4-6攪拌機，攪拌機運行工況為快速攪拌400r·min-1，1min，中速攪拌100 r·min-1，5min，慢速攪拌30 r·min-1，10min，沉淀15min，從方杯上取樣管取樣檢測濁度。

首先在不投加助凝劑的情況下，分別取PAFC和PAC進行試驗，考察不同混凝劑對濁度去除效果的影響。然后分別以工業(yè)水玻璃和改性硅酸為助凝劑，選擇最優(yōu)的助凝劑。最后對原水和混合水進行對比，確定絮凝最佳條件。

3結(jié)果與討論

3.1不同絮凝劑及其投量的影響

對原水在不加任何助凝劑的情況下，按2.3方法投加PAFC和PAC進行試驗，試驗如圖2。

從圖2可以看出，在投藥量偏小的情況下，兩種藥劑的除濁效果相差明顯，投加PAFC比投加PAC的普遍剩余濁度底。從形成礬花的來看，PAFC形成的礬花在中速攪拌前期已經(jīng)非常明顯，而PAC形成的礬花在中速攪拌中期逐漸形成。PAC形成的礬花細碎，PAFC形成的礬花密實，顆粒大，投加PAFC總體效果優(yōu)于投加PAC。這可能是由于P A F C中兼顧鋁鹽和鐵鹽的優(yōu)勢，鐵、鋁離子協(xié)同作用，水解過程加快，絮體加大，凈水效果加強 [3-4] 。

3.2助凝劑的篩選

在原水中投加12 mg·L-1的PAFC，以工業(yè)水玻璃和改性硅酸為助凝劑，按照2.3方法，測量剩余濁度，試驗結(jié)果如圖3。

由圖3可以看出，投加工業(yè)水玻璃凈水效果不佳，而投加改性水玻璃后，凈水效果明顯增強，絮體密實，沉淀后殘余絮體少。這是由于水玻璃在加酸酸化過程中，游離出來的中性SiO2逐漸縮聚，經(jīng)羥基和氧基橋聯(lián)形成陰離子型的無機聚硅酸，聚合度增加，鍵變長，更容易發(fā)揮吸附架橋作用[5]。

3.3助凝劑加入時間的影響

在原水中投加混凝劑PAFC，助凝劑為改性水玻璃?；炷齽┘尤肓繛?2 mg·L-1， 助凝劑加入量為4 mg·L-1，在快速攪拌開始后加入混凝劑后，隨后在攪拌中不同時刻加入助凝劑（設(shè)快速攪拌開始時刻為 0s），混凝沉淀后測定其剩余濁度， 測試結(jié)果見表2。

從表2可以看出，在混凝劑加入后 30s左右時剩余濁度最低。如果先投加助凝劑，助凝效果不好。這是因為活化硅酸屬陰離子型無機高分子，水體中的膠體通常也帶負電荷，兩者之間的靜電斥力阻礙了吸附架橋作用。如果先投加混凝劑中和水中膠體顆粒所帶的負電荷，降低其能峰，然后再加活化硅酸方能發(fā)揮吸附架橋作用，改善混凝過程[6].

3.4原水與混合水對比

為進一步確定最佳的凈水效果，分別以原水和混合水為試驗對象，考察了混凝劑加入量為12 mg·L-1， 助凝劑加入量為4 mg·L-1時，原水和混合水的處理情況，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，混合水的剩余濁度較小，說明混合水中所加入的反沖洗水具有一定的助凝、絮凝能力，將反沖洗水回流使用有利于提高低溫低濁水的處理效果[7]。

4結(jié)論與建議

① PAFC與改性水玻璃配合使用對于低溫低濁水的處理效果明顯，建議改性水玻璃比絮凝劑晚30 s投加。

② 將濾池的反沖洗水回流有利于低溫低濁水的處理，并可節(jié)省絮凝劑或助凝劑的投量，因此，在運行中應(yīng)盡量始終保持回流狀態(tài)，避免時開時停的情況。要獲得更加準確的數(shù)據(jù)以指導(dǎo)水廠的生產(chǎn)，還需做進一步的中試和現(xiàn)場試驗。

參考文獻：

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[3]王根禮.新型聚合聚合氯化鋁鐵絮凝劑的制備和應(yīng)用研究 [D].上海：同濟大學(xué)， 2003：9-10.

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[5]張東，樂林生，鮑士榮，等.活化硅酸活化與助凝機理研究[C].深圳，2004.

[6]潘海祥，任基成，熊珍奎等. 活化硅酸在低溫、 低濁水庫水處理中的應(yīng)用 [J]. 水處理技術(shù)，2008.6，59-61.

[7]付昆明.等呼延水廠低溫低濁水的絮凝試驗研究[J]. 中國給水排水2008，6，39-46.

作者簡介：薛長安（1975-），男，工程師，研究方向：水處理技術(shù)及水資源利用。