王立剛，林向紅，田 宇

（1．浙江浙能長興發(fā)電有限公司，浙江 湖州313000；2．浙江省淡水水產(chǎn)研究所，浙江 湖州313000）

0 引言

絮凝作為水處理基本的操作單元之一，在水處理中占據(jù)極其重要的地位［1］．絮凝劑按化學(xué)成分主要分為無機(jī)鹽類絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑三大類［2～4］．聚合氯化鋁（Polyaluminium Chloride，簡稱PAC）作為無機(jī)高分子絮凝劑中的一種，具有用量少、效率高、絮體大、沉降快、凈水性能好等優(yōu)點(diǎn)，在高濁度工業(yè)廢水、含油廢水、造紙廢水、增白劑廠生產(chǎn)廢水、機(jī)械加工廢水、洗滌廢水和印染廢水處理中都有廣泛的應(yīng)用［5］．近年來，隨著電廠單機(jī)容量的不斷增大，對鍋爐給水和循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求也不斷提高［6］，聚合氯化鋁因其卓越的絮凝性能在電廠水處理中也逐漸占主流地位．

為了探明聚合氯化鋁的投加量對電廠原水出水水質(zhì)的影響，在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬絮凝過程實(shí)驗(yàn)，分別考察聚合氯化鋁在8、10、12、14、16和18mg／L投加量下（以Al2O3含量計(jì)）的絮凝效果，得出最佳投加量，最終為電廠實(shí)際絮凝處理的工藝參數(shù)調(diào)整提供參考．

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1．1 儀器

ORION 420ApH計(jì)（Thermo orion）；HACH 2100N濁度計(jì)（哈希公司）；HACH CODreactor消解儀（哈希公司）；HACH DR／2100分光光度計(jì)（哈希公司）；HACH DR6000分光光度計(jì)（哈希公司）；JBY－Ⅱ型絮凝攪拌儀（高郵市秦郵儀器化工有限公司）．

1．2 水樣與PAC指標(biāo)

水樣為某電廠原水：pH＝7．38；濁度＝99．3NTU；化學(xué)需氧量（CODCr）＝19．0mg／L；總磷（TP）＝0．20mg／L；氨氮（NH3－N）＝1．742mg／L；懸浮物（SS）＝81．0mg／L．

市售液體PAC；氧化鋁（Al2O3）：10%；鹽基度：65%；不溶物：0．14%；pH：4．50．

1．3 實(shí)驗(yàn)方法

絮凝試驗(yàn)在六聯(lián)混凝試驗(yàn)攪拌器上進(jìn)行，在6個(gè)1 000mL燒杯中加入500mL水樣，通過攪拌器控制絮凝水力條件，待絮凝結(jié)束，靜止沉降30min后取液面下5cm處水樣，進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定．

pH、濁度、CODCr、NH3－N、SS等指標(biāo)根據(jù)《水及廢水監(jiān)測分析方法》［7］中的測定方法來測定．

2 結(jié)果與討論

2．1 最佳水力條件的確定

絮凝過程中的水利條件主要包括：快攪轉(zhuǎn)速、快攪時(shí)間、慢攪轉(zhuǎn)速、慢攪時(shí)間．為找出最佳水利條件，采用4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，以水樣的除濁率作為試驗(yàn)指標(biāo)．

利用PAC作為絮凝劑進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，水樣參數(shù)為19℃，pH值6．38，濁度99．3NTU，CODCr＝19．0 mg／L，TP＝0．20mg／L，NH3－N＝1．742mg／L，SS＝81．0mg／L．取500mL水樣于1 000mL燒杯中，加入10mg PAC（以Al2O3含量計(jì)），進(jìn)行4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，靜止沉降30min后取液面下5cm處水樣測濁度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1．

表1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 The results of the orthogonal experiment

由正交實(shí)驗(yàn)表1可知，通過均值和極差分析，快速攪拌轉(zhuǎn)速是影響除濁率的最大因素，轉(zhuǎn)速太快，不利于礬花的形成，攪拌葉片容易將已經(jīng)形成的礬花打碎，而攪拌速度過慢，則不利于PAC的溶解以及與待處理水樣的充分混合，因此快攪轉(zhuǎn)速為200r／min最佳．通過極差分析，得出影響因素影響除濁率大小的排序?yàn)椋嚎鞌囖D(zhuǎn)速＞慢攪時(shí)間＞慢攪轉(zhuǎn)速＞快攪時(shí)間．由均值大小得出最佳水利參數(shù)為：快攪轉(zhuǎn)速200r／min，快攪時(shí)間45s，慢攪轉(zhuǎn)速80r／min，慢攪時(shí)間15min．

2．2 PAC投加量對濁度的去除效果

如圖1所示，當(dāng)PAC投加量小于10mg／L時(shí)，混凝效果不明顯，濁度去除率低．這是由于PAC投加量不足時(shí)，形成的礬花少，礬花的卷掃攜帶作用不明顯［8～9］，導(dǎo)致水樣中的膠體顆粒只能部分去除，所以出水濁度仍然很高，濁度去除率較低．當(dāng)PAC投加量大于14mg／L時(shí)，出水濁度同樣較高，濁度去除率也較低，混凝效果亦不明顯．這是因?yàn)樾跄齽㏄AC本身就具有一定濁度，當(dāng)投加量過大時(shí)，必然導(dǎo)致其出水濁度也會(huì)隨之增大．所以PAC投加量過少出水效果難以保證，而過多又會(huì)造成浪費(fèi)，且影響混凝效果．當(dāng)投加量為12mg／L時(shí)為最佳投加量，濁度去除率為90．97%．

2．3 PAC投加量對pH的去除效果

由于PAC本身pH值為酸性，而原水pH為7．38，混凝后出水pH應(yīng)呈減小趨勢，但是不同PAC投加量間體積較溶液體積相差太小，稀釋后可忽略不計(jì)，故PAC投加量對出水pH的影響整體降低，但波動(dòng)不大，見圖2．

2．4 PAC不同投加量對CODCr的影響

含有大量有機(jī)物的水通過除鹽系統(tǒng)會(huì)污染離子交換系統(tǒng)，特別容易污染陽離子交換樹脂，降低樹脂交換能力．有機(jī)物通常在預(yù)處理（混凝、澄清和過濾）中得到去除，但在除鹽系統(tǒng)中無法去除，因此有機(jī)物會(huì)通過補(bǔ)給水帶入鍋爐，從而進(jìn)入蒸氣系統(tǒng)和凝結(jié)水中，造成系統(tǒng)腐蝕．在循環(huán)水系統(tǒng)中，有機(jī)物含量高會(huì)促進(jìn)微生物的生長繁殖．因此，不管對除鹽、爐水或者循環(huán)水系統(tǒng)，COD越低越好．表2為不同加藥量對原水混凝后出水CODCr的影響．

表2 PAC加藥量對出水CODCr的影響Table 2 Effect of effluent CODCrunder the different PAC dosage

由表2看出，隨著PAC的加入量增加，出水CODCr也隨之增大．這是由于PAC加入后，原水中的Cl－含量大大增加．慕志波等［10］通過對高濃度氯離子樣品CODCr的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Cl－濃度增加時(shí)，CODCr同時(shí)增加．顧依華［11］對城市生活污水處理研究得出，隨PAC投加量的增加，CODCr的去除率呈迅速增加的趨勢，當(dāng)投加量（以Al2O3計(jì)）為8mg／L時(shí)，去除率為42．9%，達(dá)到最大值，此后再增加PAC的投加量，CODCr的去除率不再變化．這證實(shí)試驗(yàn)過程中CODCr值越來越大完全是由于Cl－含量增大導(dǎo)致的，水體中真實(shí)的有機(jī)物含量已得到良好的去除．

2．5 PAC投加量對懸浮物的影響

經(jīng)過投加PAC絮凝處理后，原水的SS含量大大降低．由圖3看出，當(dāng)PAC投加量在12mg／L時(shí)，絮凝出水SS僅為7．0mg／L，SS去除率可達(dá)91．36%，出水水質(zhì)由原水淺黃色變?yōu)橥该鞒吻澹瑸楹罄m(xù)深度除鹽提供了保障．

3 結(jié)論

本研究中原水為港口河水，取樣試驗(yàn)時(shí)間為秋季，此時(shí)的水質(zhì)情況相對較好．通過投加PAC進(jìn)行絮凝試驗(yàn)后，出水水質(zhì)澄清且在不同投加量下處理穩(wěn)定效果好．在實(shí)際運(yùn)行過程中，通過試驗(yàn)出水濁度指標(biāo)、當(dāng)時(shí)所用PAC的質(zhì)量以及不同階段港口水質(zhì)情況等，確定在水力條件為快攪轉(zhuǎn)速200r／min，快攪時(shí)間45 s，慢攪轉(zhuǎn)速80r／min，慢攪時(shí)間15min時(shí)，PAC最佳投加量為12mg／L，在提高出水水質(zhì)的同時(shí)降低藥品消耗的費(fèi)用，從而達(dá)到高效低能的最終目的，為電廠在實(shí)際運(yùn)行中提供參考．

［1］常青，傅金鎰，酈兆龍．絮凝原理［M］．蘭州：蘭州大學(xué)出版社，1993．

［2］嚴(yán)瑞．水處理劑應(yīng)用手冊［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000．

［3］嚴(yán)瑞．水溶性高分子［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998．

［4］孫先鋒，張志杰．微生物絮凝劑的特性研究及其進(jìn)展［J］．環(huán)境導(dǎo)報(bào)，2001（2）：22－23．

［5］Cheng W P，Chi F H．A study of coagulation mechanisms of polyferric sulfate reacting with humic acid using a fluorescence－quenching method［J］．Water Research，2002，36：4 583－4 591．

［6］姚林曼．電廠水處理技術(shù)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)性分析［J］．東方電氣評論，2009，91（23）：55－58．

［7］國家環(huán)境保護(hù)總局．水及廢水監(jiān)測分析方法［M］．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002．

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［10］慕志波，朱麗華．氯離子對COD測定影響的探討［J］．污染防治技術(shù)，2011，24（5）：50－66．

［11］顧依華．聚合氯化鋁在城市生活污水處理中的應(yīng)用［J］．廣州化工，2012，40（11）：153－192．