某煤化工廠原水強(qiáng)化混凝效果研究

李恒洋

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

混凝是常規(guī)的給水處理中重要的工藝之一，通過混凝劑的投加可使水中膠體脫穩(wěn)，能有效去除水中顆粒物質(zhì)、膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì)，進(jìn)而降低出水的濁度和懸浮物。同時(shí)水處理過程中的混凝效果決定了后續(xù)工藝的持續(xù)運(yùn)行、出水水質(zhì)和水站的運(yùn)行成本，若混凝效果不佳，沉淀池出水濁度較高，容易阻塞濾池，增加后續(xù)過濾單元的處理難度，進(jìn)而影響凈水站的穩(wěn)定運(yùn)行。

聚合氯化鋁（PAC）又稱凈水劑，在混凝過程中應(yīng)用極其廣泛，加入水中會(huì)進(jìn)行水解，在水解過程中，伴隨著有發(fā)生凝聚，吸附，沉淀等一系列物理化學(xué)過程，經(jīng)常搭配聚丙烯酰胺（PAM）一塊使用，效果最佳，從而達(dá)到凈水的目的。另外，由于影響混凝效果的因素眾多，合適的混凝劑投加量尤為關(guān)鍵，同時(shí)多種藥劑的聯(lián)合使用會(huì)增大絮體，提高混凝效果。但實(shí)際生產(chǎn)過程中原水水質(zhì)水量不斷變化，在確定混凝劑最佳投加量后，能及時(shí)調(diào)節(jié)準(zhǔn)確投加是相當(dāng)困難的。目前，我國大多數(shù)水廠是根據(jù)混凝攪拌試驗(yàn)確定混凝劑最佳投加量，然后再進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。本文介紹了化工園區(qū)凈水站原水受季節(jié)性影響，水質(zhì)水量波動(dòng)導(dǎo)致凈水效果下降，產(chǎn)水水質(zhì)惡化后，如何進(jìn)行工藝調(diào)整提高凈水效果。首先通過小試混凝實(shí)驗(yàn)適配出混凝過程中最佳的藥劑投加量區(qū)間，再進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)確定加藥量是否可提高一體化凈水器出水水質(zhì)。

1 材料和方法

中海石油華鶴煤化有限公司（簡稱華鶴公司）是一家生產(chǎn)大顆粒尿素的煤化工企業(yè)，在生產(chǎn)過程中原水取自湖水，每小時(shí)用水約700t，廠區(qū)內(nèi)建有凈水站，凈水站配備加藥裝置和一體化凈水器，一體化凈水器前端為斜管沉淀池，后端為無閥濾池。原水經(jīng)凈水站處理后供廠內(nèi)生產(chǎn)和消防使用。廠外原水在每年的8 ～10 月會(huì)發(fā)生水質(zhì)惡化情況，正常來水濁度5 ～10NTU 而8 ～10 月來水濁度高達(dá)18 ～25NTU，總鐵達(dá)到3.5 ～5mg/L，最高達(dá)到了5.1mg/L，來水指標(biāo)的惡化將導(dǎo)致凈水效果下降，嚴(yán)重制約化工廠內(nèi)脫鹽水及循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.1 分析檢測方法

濁度：分光光度法，北京普析T6；總鐵含量：鄰菲羅啉分光光度法，北京普析T6。

1.2 小試試驗(yàn)

華鶴公司凈水站投加的藥劑有PAC 和PAM，本研究主要目的為優(yōu)化藥劑投加量，加強(qiáng)沉淀端混凝過程，改善沉淀池出水水質(zhì)減輕無閥濾池過濾壓力，提高一體化凈水效果。為不影響實(shí)際生產(chǎn)的情況下，首先通過小試燒杯實(shí)驗(yàn)探究出混凝過程中最佳的藥劑投加量區(qū)間。

所有混凝小試均在六聯(lián)攪拌機(jī)上進(jìn)行，模擬凈水站實(shí)際生產(chǎn)過程設(shè)置攪拌程序，實(shí)驗(yàn)條件見表1。本研究進(jìn)行兩項(xiàng)混凝實(shí)驗(yàn)，第一項(xiàng)投機(jī)藥劑僅為PAC,研究在其他條件相同的情況下不同PAC 投加量對混凝效果的影響，選定PAC 最佳投藥量，實(shí)驗(yàn)過程中攪拌程序省略PAM 投加程序；第二項(xiàng)混凝小試實(shí)驗(yàn)為在確定PAC 最佳投藥量的情況下，研究不同PAM 投加量對混凝效果的影響，選定PAM 最佳投藥量。

表1 混凝小試攪拌程序

2 結(jié)果與討論

2.1 小試實(shí)驗(yàn)

如圖1 所示，可以看出，隨著PAC 投加量的升高濁度的去除率也隨之增加，當(dāng)PAC 投加量為12.5mg/L 時(shí)，去除率最高；當(dāng)PAC 投加量超過12.5mg/L，濁度去除率反而降低，這是因?yàn)楫?dāng)混凝劑投加量到達(dá)一定閥值時(shí)，膠體粒子被中和后帶正電，此時(shí)混凝劑的作用被弱化，致使對膠體的去除效果逐漸變?nèi)?，濁度去除率下降?/p>

圖1 不同PAC 投加量濁度去除率的情況

如圖2 所示，當(dāng)PAC 投加量為12.5mg/L，總鐵去除率最高。這是因?yàn)殍F離子附著在膠體粒子上，當(dāng)形成的絮凝越大時(shí)，總鐵去除效果越好。如表2所示，燒杯實(shí)驗(yàn)過程中，隨著藥劑投機(jī)量的增加，PAC 水解程度加大，但并未造成pH 明顯降低，所以PAC 最佳投加量為12.5mg/L。

圖2 不同PAC 投加量總鐵去除率的情況

表2 Ph 隨著加藥量的變化

如圖3 所示，保持投加12.5mg/L PAC 后，不同PAM藥劑投加量濁度去除率不同，當(dāng)PAM 投加量在0 ～1mg/L 時(shí)，濁度隨PAM 的增加去除效果增加，當(dāng)超過1mg/L后濁度去除率降低。PAM 作為一種高分子絮凝劑，溶解在水中呈線狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生吸附架橋的作用，黏接膠體形成較大的絮體，更好地完成絮凝沉淀反應(yīng)。但當(dāng)PAM投加量過大時(shí)，膠粒再次穩(wěn)定，絮體變小，影響絮凝沉淀效果。

圖3 不同PAM 投加量濁度去除率的情況

2.2 生產(chǎn)性試驗(yàn)

通過燒杯實(shí)驗(yàn)確定了混凝藥劑最佳投加量為12.5mg/L PAC+1mg/L PAM 后以此為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整，在實(shí)際生產(chǎn)過程中將凈水站一體化凈水器藥劑投加量按此實(shí)驗(yàn)量進(jìn)行投加。探究是否可以通過增強(qiáng)混凝效果提升凈水器的出水，調(diào)整前后分別取樣3 次進(jìn)行對比。

如表3 所示，根據(jù)燒杯實(shí)驗(yàn)進(jìn)行藥劑調(diào)整后，凈水站一體化凈水器通過增強(qiáng)混凝效果后，產(chǎn)水水質(zhì)在濁度和總鐵去除率上都有明顯提高，說明實(shí)驗(yàn)探究出的藥劑量在實(shí)際生產(chǎn)過程中可提高凈水效果，實(shí)際生產(chǎn)按照此加藥量進(jìn)行投加藥劑。

表3 藥劑投加量調(diào)整前后濁度和總鐵去除率變化

2.3 日常操作維護(hù)

凈水站一體化凈水器前端斜管沉淀池內(nèi)部的泥斗是平面的，通過池體兩側(cè)排泥管排泥時(shí)存在排泥死角，一般排泥效果差，對沉淀效果有影響，進(jìn)而加重過濾端的運(yùn)行壓力。加強(qiáng)對斜管沉淀池的排泥操作，保留每天的凈水器的排泥操作：四個(gè)排泥管分別排出清水后關(guān)閉排泥閥；額外增加每兩周對一體化凈水器沉淀端徹底排泥，首先放空沉淀池，多次充水沖洗沉淀池，進(jìn)行置換排泥，消除沉淀池的排泥死角，進(jìn)行置換排泥，增強(qiáng)沉淀效果，減輕后續(xù)無閥濾池的過濾壓力。

3 結(jié)語

對于東北某地區(qū)化工廠原水來水受季節(jié)性影響后，凈水站制水水質(zhì)變差可通過強(qiáng)化混凝效果，提高產(chǎn)水水質(zhì)。首先，通過小試燒杯實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及分析，投加12.5mg/L PAC+1mg/L PAM 的藥劑時(shí)，會(huì)獲得較好的混凝效果，并以此為依據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)型調(diào)整，實(shí)際凈水器產(chǎn)水的水質(zhì)也會(huì)有較大的改善，同時(shí)結(jié)合凈水器設(shè)備結(jié)構(gòu)特性加強(qiáng)維護(hù)操作也會(huì)提高產(chǎn)水水質(zhì)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中進(jìn)行工藝調(diào)整，首先可通過小試實(shí)驗(yàn)得出依據(jù)，之后進(jìn)行調(diào)整，這樣經(jīng)濟(jì)性更高，同時(shí)避免對化工企業(yè)順利生產(chǎn)造成影響。