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处理水库低温低浊水聚合氯化铝铁是优选

 

处理水库低温低浊水聚合氯化铝铁是优选:
  东北某水厂一直以松花江为供水水源,由于受07年松花江污染事件的影响该市原水改用某水库水。每年11月至第二年4月初为该水库水低温低浊期,浊度变化大、色度高、碱度低、黏度大。其处理难点主要体现为原水浊度高时除浊效果差,原水浊度低时脱色不理想。水厂采用的处理工艺中使用的普通聚合氯化铝铁(PAFC)投加量较大,生成的絮凝体轻而细小、沉淀慢、絮体破碎现象严重,当原水浊度为0.9~1.6NTU,温度低于10℃时,浊度和色度去除效果均很差。增加投药量后(80~100 mg/L)除色效果仍较差,且处理费用过高,给水厂造成了很大经济负担。选取更加经济、适处理水库低温低浊水聚合氯化铝铁是优选是本文主要研究的问题,同时考察强弱两种混凝强度对浊度去除效果的影响。
1 试验条件
1.1仪器与试剂
仪器:HACH-2100N浊度计,TS6程控混凝试验搅拌仪,HS-2型酸度计,电子天平,常规仪器。
药剂选取:本试验经过初步筛选,选取处理低温低浊水效果较好的4 种聚合氯化铝(PAC)和2种PAFC。
把各药剂稀释为1 %的溶液投加,投药量以Fe2O3和Al2O3计。水库水样取自哈尔滨某水库取水点,原水温度范围:3~5℃,浊度范围:0.9~1.5NTU;色度:29~36;pH:6.8~6.9。
1.2混凝条件与操作方法
混凝条件:当搅拌仪转速达到300 r/min 时,同步加入混凝剂。选择混凝强度大于水厂实际生产的搅拌条件设为条件1,选择与该水厂实际生产强度较为接近的搅拌条件定位条件2
操作方法:在一组烧杯中加入1 000 mL 水样后置于六联搅拌仪中。按上述条件搅拌后静置沉淀15 min 于液面下约2 cm 处取上清液测定其色度、浊度、pH。
2混凝剂不同混凝条件试验结果与分析
2.1第一组:液体混凝剂除浊试验
  搅拌条件1时各混凝剂均有各自的最佳脱浊投药范围。投药量为1~2mg/L时余浊迅速降低,投药量3 mg/L 时PAFC2 与PAC2 余浊低于0.4NTU。3mg/L之后余浊曲线逐渐平稳。搅拌条件2时,各混凝剂处理后絮凝体较疏松,沉降性能差,脱浊效果差。投药量与余浊增加量成较强负相关关系(RPAC1 =-0.990,RPAC2=-0.987,RPAFC2=-0.982,RPAFC-原=0.984),且未出现最佳投药点原因可能是搅拌强度不足。PAFC2与PAC2矾花出现较早。
2.2第二组:固体混凝剂除浊试验
  投药量2mg/L之后,各搅拌条件2时剩余浊度比搅拌条件1时余浊大2倍以上,混凝条件较大提高了药剂混凝效果,但水厂用混凝剂PAFC-原效果提升不明显。搅拌条件1时,投药量为3mg/L时PAC-(OH)余浊为0.32NTU。弱搅拌条件时,余浊随投药量增加而递减,二者相关性较好。相关系数分别为:RPAC-(OH)=-0.980,RPAC-S=-0.99,RPAC-1=-0.983,RPAFC-原=-0.947。各混凝剂处理后余浊基本在1以上。
2.3分析与讨论
  为加强凝聚反应Dempsey等比较了铝盐和聚合氯化铝在不同温度下(1℃和22℃)去除高岭土浊度,铝盐形成的絮体在1℃ 的沉降速度比22℃小,在2个温度下形成的絮体沉降速度都比PAC小很多。目前国内处理低温低浊水多采用PAC和
聚合氯化铝铁,前者生产工艺成熟、应用广泛、效果好、价格低,后者是在聚合氯化铝 和FeCl3、铝盐和铁盐混凝剂水解和混凝机理的深入研究基础上发展而来,它集铝盐和铁盐混凝之优点,可有效去除源水中的铝离子以及铝盐混凝后水中残余的游离态铝离子。
  黑龙江某水库水冬季浊度很低且变化较大(0.5~10.9NTU),较难处理的原因主要是因低温低浊使得水分子间热运动能量少,水中颗粒数目小,从而单位时间内的颗粒碰撞次数与有效碰撞率低;胶体颗粒在水中分布均匀且粒径小(D<1μm),质量与表面积之比很小使得颗粒表面的负电荷在颗粒之间产生很大排斥力,阻止胶体颗粒相互聚集成较大的体积。有学者认为亲水溶胶物系性状为冬季低温低浊水难处理的主要原因,而水中溶解性有机物是增加混凝剂
投加量除浊效果不理想主要原因。
  由上述两组试验可知, 搅拌强度可较大程度上改善混凝效果。一般来说。快速搅拌有助于药剂的迅速分散和反应的发生。慢速搅拌有利于吸附作用的进行。搅拌条件2下两组试验中各混凝剂均表现为絮凝体疏松、矾花较小,因而沉降性能和脱浊效果均不理想。虽然与搅拌条件1 快搅强度相同,但因其搅拌时间短,混凝剂分散不充分,因而水解产物形成不完全。条件2的慢速搅拌仅以50r/s转速搅拌
300 s,慢速搅拌不充分。有研究发现,快速搅拌有助于药剂的迅速分散和反应的发生, 慢速搅拌有利于吸附作用的进行。如果快速搅拌强度大而慢速搅拌不充分,微细颗粒难以形成大颗粒,已形成的大颗粒有可能又被分散形成小颗粒.
  而搅拌条件1下,各混凝剂除浊效果均比慢速搅拌时有大幅度提升。原因可能是:搅拌条件强度大,时间长,且依次有150,100,60,45 r/s充分的中速搅拌从高速搅拌过渡到低速搅拌。研究发现,较高的快速搅拌对混凝效果的影响较大,在低温下,加强搅拌强度使混凝剂快速地均布于水中,有助于原水中胶体颗粒外部双电层的有效压缩,降低电动电位(ζ),使颗粒脱稳。同时也促使水中较大颗粒之间的碰撞和接触。也就有利于絮体的成长。因此, 适当强的混凝搅拌强度并伴随有较充分中速过渡的混凝条件很大程度上改善了各混凝药剂对水库低温低浊水的混凝脱浊效果。
结论
  比较了6种混凝剂与水厂使用聚合氯化铝铁对低温低浊水库水的混凝效果,并对3种PAC-OH、PAFC2和PAC2进行进一步试验。同时考察了强弱两种混凝搅拌条件对混凝效果的影响,得到如下结论:
(1)适当强的混凝搅拌强度并伴随有较充分中速过渡的混凝条件可以很大程度上改善混凝剂对水库低温低浊水的脱色除浊效果。
(2)在原有搅拌条件下,当原水浊度为1.5NTU、温度为5 ℃、投药量为1mg/L时,PAFC2将浊度降至1.0NTU, 其他混凝剂均没有明显的脱浊效果。因而在混凝强度无法改变的情况下,改用PAFC2作混凝药剂能取得一定的混凝脱浊效果。
(3)PAFC2、PAC2非常适合处理低温低浊水库水,在混凝条件下脱色除浊性能均十分突出,前者效果更佳。二者相比水厂使用的药剂可节省水处理费用30%以上。



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