混凝劑與高分子絮凝劑聯(lián)合投加去濁試驗(yàn)研究

陳益濱 何 超 孔楊勇

(浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 杭州 311231)

絮凝沉淀法是應(yīng)用最廣泛，成本最低的水處理方法之一。為提高混凝效果，經(jīng)常在水處理中在投加混凝劑的同時(shí)投加高分子絮凝劑，使之形成大而密實(shí)的絮體，從而得到更好的出水水質(zhì)。

高分子絮凝劑在水中的絮凝機(jī)理主要是高分子物質(zhì)的吸附架橋[1]?；炷齽┡c高分子絮凝劑在水處理過(guò)程中聯(lián)合投加可以形成一種密度大，具有類凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高密度網(wǎng)狀絮體。這種結(jié)構(gòu)是單獨(dú)投加方式形成的普通絮體所不具備的。該種高密度網(wǎng)狀絮體區(qū)別于普通絮體的不同特性在水處理過(guò)程中對(duì)于出水水質(zhì)有著特殊影響。

1 試驗(yàn)條件

1.1 試驗(yàn)裝置

武漢恒嶺科技生產(chǎn)的TDT-2型濁度儀

深圳中潤(rùn)水工業(yè)技術(shù)發(fā)展公司的ZR4-6型混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)

1.2 試驗(yàn)材料

原水配制：采用河底泥，用自來(lái)水浸泡后，經(jīng)0.053mm的篩網(wǎng)過(guò)濾，用加權(quán)平均法粗算定容量某一濁度的原水所需的泥水和自來(lái)水量，根據(jù)濁度大小加入自來(lái)水或泥水直到滿足為止。

混凝劑和助凝劑種類：試驗(yàn)混凝劑選用蘭州澤銳凈水劑公司生產(chǎn)的聚合鋁鐵PAFC、聚合氯化鋁PAC、Al2(SO4)3· 8H2O、FeCl3·6H2O，助凝劑選用上述公司生產(chǎn)的聚丙烯酰胺（陰離子PAM）。

2 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)水樣：配制一定濁度的原水，分別量取1000mL混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)的燒杯內(nèi)。

藥劑投加：配制10g/L劑溶液，0.5g/L的助凝劑溶液，做混凝劑單獨(dú)投加試驗(yàn)時(shí)，分別按不同的投量投加到原水燒杯對(duì)應(yīng)的加藥管內(nèi)，待反應(yīng)開(kāi)始由攪拌機(jī)自動(dòng)投加。做混凝劑和助凝劑聯(lián)合投加時(shí)，混凝劑按單獨(dú)投加時(shí)的最佳投量投加到六個(gè)試管中，手動(dòng)投加。助凝劑按不同的投量投加到原水燒杯對(duì)應(yīng)的加藥管內(nèi)，在反應(yīng)到1min拌機(jī)自動(dòng)投加。

攪拌控制：混凝攪拌機(jī)的參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1。

表1 混凝攪拌機(jī)的參數(shù)設(shè)置

水質(zhì)測(cè)定：將混凝反應(yīng)后的水樣靜沉3min，在燒杯的取樣口取水樣并測(cè)定濁度。

3 結(jié)果及分析

3.1 和絮凝劑的最佳投藥量

試驗(yàn)條件下，混凝劑和絮凝劑的最佳投藥量隨著濁度的升高而增加，結(jié)果如表2所示。

表2 不同濁度下高分子混凝劑最佳投藥量(mg/L)

3.2 加和單獨(dú)投加出水余濁

PAFC和PAC在不同濁度原水條件下，不論無(wú)機(jī)混凝劑選用的是PAFC或PAC，采用聯(lián)合投加方式所得的最佳靜沉出水余濁均小于單獨(dú)投加方式，如圖1所示。由此，可以說(shuō)明聯(lián)合投加方式形成的高密度網(wǎng)狀絮體的自由沉降性能優(yōu)于單獨(dú)投加方式所形成的普通絮體。

圖1 兩種投加方式最佳靜沉出水余濁對(duì)比圖

這是由于投機(jī)高分子有機(jī)絮凝劑后，大大加強(qiáng)了吸附架橋作用。從而使高分子鏈上所吸附的分子量大大增加。這加大了絮體的密度，提高了自由沉淀的效率。而高分子鏈相互架橋形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在沉降過(guò)程中也有助于加強(qiáng)對(duì)一些微粒的網(wǎng)捕卷掃作用，進(jìn)一步降低靜沉余濁。這些作用在原水濁度較高（300NTU）時(shí)效果相對(duì)明顯，是由于原水中懸浮物濃度相對(duì)較高，絮凝劑可吸附的分子量較多，導(dǎo)致絮體密度較高。而且，高分子鏈相互架橋形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也更為致密。

3.3 凝劑出水濁度最佳狀態(tài)對(duì)比

原水濁度在50NTU左右時(shí)，PAFC、PAC、氯化鐵、硫酸鋁的最佳投藥量分別為20mg/L、25mg/L、60mg/L、70mg/L。圖2為這四種混凝劑與PAM聯(lián)合投加的最佳投藥量狀態(tài)下的靜沉余濁和PAM的最佳投量。

圖2 不同混凝劑聯(lián)合投加最佳靜沉出水余濁和PAM投量對(duì)比圖

對(duì)于聯(lián)合投加方式所形成的高密度網(wǎng)狀絮體而言，PAFC和PAC的出水余濁相當(dāng)，氯化鐵和硫酸鋁的靜沉余濁相當(dāng)。PAFC和PAC的出水余濁明顯較低，出水效果較好。與氯化鐵和硫酸鋁相比，PAFC和PAC所需的PAM只相當(dāng)于前者的一半。這說(shuō)明由無(wú)機(jī)高分子混凝劑和PAM聯(lián)合投加所形成的高密度網(wǎng)狀絮體的自由沉降性能優(yōu)于投加簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)混凝劑所形成的高密度網(wǎng)狀絮體，且PAM的投加量少。

這是由混凝劑的自身的物理化學(xué)特性所決定的。以鋁鹽為例，其在水中的水解產(chǎn)物分成四類：?jiǎn)误w和小聚合物；中等大小聚合物；大聚合物；固體A1(OH)3(S)。就可以看出它們的各種物種的分布比例極為不同[72]。硫酸鋁在水中的水解產(chǎn)物以單體和小聚合物、固體A1(OH)3(S)居多，而中等大小聚合物和大聚合物較少或沒(méi)有。PAC在水中的水解產(chǎn)物的分布從數(shù)量和種類上都比較均勻。

正是由于本身水解產(chǎn)物中有大量的中等大小聚合物和大聚合物，無(wú)機(jī)高分子混凝劑自身就具有相當(dāng)?shù)奈郊軜蚰芰?，同時(shí)相互吸附架橋的聚合物也比單體有更高的分子量，可以形成更加致密的絮體。因此，由高分子無(wú)機(jī)混凝劑聯(lián)合投加所形成的高密度網(wǎng)狀絮體，在投加較少量的PAM的情況下，仍能取得比簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)混凝劑聯(lián)合投加所形成的高密度網(wǎng)狀絮體有更好的自由沉降特性和更好的出水余濁。

4 結(jié)論

4.1 混凝劑與高分子絮凝劑聯(lián)合投加有更低的出水余濁，其形成的高密度網(wǎng)狀絮體的自由沉降性能優(yōu)于單獨(dú)投加方式所形成的普通絮體。

4.2 高分子無(wú)機(jī)混凝劑與高分子絮凝劑聯(lián)合投加的效果較之簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)混凝劑與高分子絮凝劑聯(lián)合投加的效果要好。

［1］嚴(yán)世熙，編.給水工程 [M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999，12∶263.

［2］許保玖，編.給水處理理論 [M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000，10∶181-182.