处理低温海河水的混凝剂筛选（高丽琼,张宇峰,张朝晖,杨林洋,经倩楠）

关键词： 低温混凝； 海河； 聚合氯化铝（PAC）； 聚合硫酸铁（PFS）

中图分类号： XS22 文献标识码： A 文章编号： 1671－024X（2008）06－0041－03

Optimizing selection of coagulant for treatment of low temperature raw water of Tianjin Haihe River

GAO Li-qiong1，2， ZHANG Yu-feng1，2， ZHANG Zhao-hui2， YANG Lin-yang2， JING Qian-nan2

（1. Key Laboratory of Hollow Fiber Membrane Material and Membrane Process of Ministry of Education， Tianjin

Polytechnic University， Tianjin 300160， China； 2. School of Material Science and Chemical Engineering， Tianjin

Polytechnic University， Tianjin 300160， China）

Abstract： The removal effects of turbidity and COD from raw water of the Haihe River in low temperature by using polyaluminum chloride （PAC）， poly-ferric sulfate （PFS）and cationic poly-acrylamide （PAM） are studied ． The results indicate that PFS can efficiently remove turbidity and COD from raw water and the best PFS dosage is 20 mg ／ L； when coagulant aid PAM is used， the sedimentation performance of flocl is improved， but there is no obvious improvement for removal of turbidity and COD．

Key words： coagulant under low temperature； the Haihe River； PAC； PES

海河水是天津市工业用水的主要来源，该水源在冬春季节为低温低浊水. 低温条件时，由于水粘度变大，水中杂质热运动减慢影响絮凝体的成长，使得传统混凝剂的混凝除浊效能明显低于常温时[1~5]，因此有必要筛选适合于处理低温海河水的混凝剂. 本文针对天津海河水质特点，通过试验探讨在低温条件下对海河水浊度和CODMn 去除性能较好的混凝剂及其投加条件.

1 试验部分

1．1 试验水质

试验用水均采自天津海河，试验期间海河取水口水质变化情况如表1 所示.

1．2 试验方法

混凝试验在MY3000-6 型智能型混凝试验搅拌仪上进行，整个试验过程分为3 个阶段：①快速混合阶段，搅拌速度120 r/min，混合时间1 min，GT 值（反应的水力条件）2 436.0；②絮凝阶段，搅拌速度30 r/min，混合时间20 min，GT 值8 436.0；③沉降阶段，静置沉降时间15 min. 沉降阶段结束后，取上清夜分别测定浊度和CODMn.

1．3 指标测试

采用HX-S026-B 型浊度仪直接测定浊度，采用高锰酸钾法测定CODMn.

2 结果与讨论

2．1 不同混凝剂投加量的探讨

聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）是两种常用的混凝剂，图1 反映了低温条件下两种混凝剂单独投加时的混凝效果.

由图1 可以看出：在相同的投加量下，投加PFS的水体矾花沉降速度明显快于PAC. 随着PAC 投加量的增加，矾花主体沉降速度总体上呈加快趋势；当投加量大于80 mg/L 时，矾花沉降速度基本不再变化. 而随着PFS 投加量的增加，矾花主体沉降时间逐渐缩短，在投加量为40 mg/L 时沉降速度达到最快，之后又呈现逐渐增加的趋势；当PFS 投加量增大到80 mg/L时，出现明显的胶体过稳现象，矾花沉降性能变差.

图2、图3 反映了在不同投加量下，PAC 与PFS 对浊度和COD 的去除效果.

由图2 可以看出：随着PAC 投加量的增加，其对浊度的去除率一直呈上升趋势，当投加量为60 mg/L时，去除率已达到78.71%，之后去除率缓慢上升. 而PFS 的投加量为20 mg/L 时对浊度的去除率就已迅速上升至81.07%，之后随着PFS 投加量增大去除率的变化趋于平缓；当投加量达到60 mg/L 时，去除率增加至86.29%，之后去除率急剧下降，其原因还是PFS 投加量过大引起水体过稳现象，从而导致出水水质恶化，浊度升高.

图3 表明：随着PFS 投加量的增加，CODMn 的去除效果呈现不断上升的趋势，且在投加量为20 mg/L 时去除率已迅速上升至31.81%，之后变化趋于平缓. 而对于投加PAC 的试验，CODMn 的去除率较低，最高去除率仅17.44%，且去除效果不是很稳定，去除率出现先增加后下降，而且下降趋势很快的情况. 两种混凝剂对CODMn 的最大去除率均出现在投加量为80 mg/L时，但PFS 比PAC 的去除率高两倍.

综合以上试验结果分析，不论是对矾花沉降效果还是对浊度和CODMn 的去除率，低温条件下的最佳混凝剂均为PFS，综合考虑处理效果及经济性，确定其最佳投加量为20 mg/L.

2．2 助凝剂聚丙烯酰胺对浊度及CODMn去除的影响

聚丙烯酰胺（PAM）是水处理中常用的助凝剂之一，图4 反映了低温条件下添加PAM 对混凝效果的影响.

由图4 可以看出：不论是对于PAC 还是对于PFS，添加PAM 后矾花的沉降性能均有了一定程度的改善，矾花主体沉降时间随着PAM 投加量的增加都在逐渐减小，且PAM 对投加PAC 的矾花沉降速度的改善颇为明显. 但出水浊度去除率随着PAM 投加量的增加不但没有增加，反而有降低的趋势. PAC 投加量一定时，出水浊度去除率随着PAM 投加量的增加一直在缓慢下降；而PFS 投加量一定时，出水浊度去除率在PAM 投加量为1 mg/L 时出现略微升高，而后便持续下降. 投加不同量PAM 时对CODMn 的去除率也没有出现明显改善，CODMn 的去除率随PAM 投加量的增加呈现波动状态，但幅度不大. 总体来看投加PAM 不仅没有提高对CODMn 的去除率反而使其略有下降.

所以，采用PFS 作混凝剂时，投加PAM 对出水浊度和CODMn 的去除效果没有明显改善，只是在一定程度上改善了矾花的沉降性能. 同时考虑经济性，其投加量定为1 mg/L.

3 结论

（1） 低温条件下，相同投加量时PFS 对浊度和CODMn 的去除效果明显好于PAC，PFS 矾花的沉降性能也明显好于PAC .

（2） 添加助凝剂PAM 虽然能够明显改善絮凝体的沉降性能，但不能提高混凝沉淀过程对水体浊度和CODMn 的去除性能，反而使CODMn 的去除率略有降低.

（3） 低温条件下，能够有效削减海河水浊度和CODMn 的最佳混凝剂为PFS，其最佳投加条件为PFS20 mg/L，PAM 1 mg/L.

参考文献：

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[2] 杨海燕，左金龙，吴菁，等. PAFS 混凝剂处理南方低浊水的混凝试验研究[J]. 哈尔滨商业大学学报，2006，22 （5）:31-34.

[3] 皮新华，江霜英，李艳丽. PAFC 与PAC 饮用水处理的生产性对比实验研究[J]. 江苏环境科技，2006，19（2）:1-2.

[4] 张跃军，赵晓蕾，李潇潇. 处理低温、低浊宁波白溪水库水的混凝剂优化[J]. 中国给水排水，2007，23（13）:52-55.

[5] 李为兵，金雪中，张红春. 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.

作者简介：

高丽琼（1982—），女，硕士研究生；

张宇峰（1962—），男，教授，导师.