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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[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.
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