低温低浊水处理工艺

低温低浊水处理工艺研究进展

2008-08-27 13:23:38 来源：网友发表浏览次数：119

•从混凝剂的选择和生产的工艺、技术措施上探讨了低温低浊水处理的研究进展，笔者认为可从优选聚硅酸金属盐混凝荆，完善混合、絮凝工艺，优化过滤工艺等方面加强对低温低浊水的处

理。

关键字：低温低浊水聚硅酸金属盐混凝荆混合絮凝助滤剂

董铺水库位于合肥市西北部，水源水质较好，全年大部分时间基本符合“地表水环境质量标准”(GB3838－2002)Ⅱ类标准，是合肥市重要的给水水源地之一。该水源从每年11月下旬到次年4月上旬水温低于10℃，长年浊度低于1ONTU，每年水质属于低温低浊水的时间有半年时间。低温低浊水具有温度低、浊度低、耗氧量低、粘度大等特点，在冬季给自来水厂的水处理造成了很大的困难，出现了混凝剂投药量低不起作用，投药量多处理效果不明显而且处理成本增加的现象。因此，解决低温低浊水的水质净化技术问题具有重要的现实意义。

1低温低浊对水质净化过程的影响

1.1低温对水质净化过程的影响低温对水质净化过程的影响在于水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝体颗粒细小、松散。其原因有：①低温水的牯度大，使水中杂质颗粒布朗运动减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒脱稳凝聚。当水温低于10℃时，由于颗粒碰撞机会少且水的剪切力增大，也使生成的矾花易于破碎，又因水的粘度增大使矾花的沉降速度减慢，颗粒絮凝速度大大降低，减慢、不易沉淀，故混凝效果差。②无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水絮凝剂水解速度降低，水解产物的形态不佳。随着水温每降低10℃，水解速度常数减小2－4倍，导致反应速度减慢，OH浓度低，水离子体积小，以致水解进行不完全，药剂利用不充分。同时，水温低时，聚合反应速度降低，混凝剂的水解产物主要是高电荷、低聚合度的聚合物，不利于在胶体颗粒间进行吸附架桥，从而降低絮凝效果。

③低温时，胶体颗粒水化作用增强．颗粒周围水化作用突出，絮状物粘附力和强度降低，妨碍胶体凝聚，而且水化膜内的水由于粘度增大，影响了颗粒问的结合强度，使絮体松散易破碎，密度小，颗粒强度低。④水温与pH值有关。水温低时，水的pH值提高，相应地混凝最佳pH值也随之提高。

1.2低浊对水质净化过程的影响低浊对水质净化过程的影响表现在：①水的浊度低时。水中杂质主要是以细的胶体分散体系溶于水中，而且胶体颗粒较为均匀，具有很强的动力稳定性和凝聚稳定性，且带负电的胶体颗粒数量少，达到电中和所需的混凝剂也少，形成的絮体细、小、轻，难以沉淀，易穿透滤层。②由于浊度低，胶体颗粒数目较少，颗粒间相互碰撞而聚集的机会减少，絮凝体难以形成，而要通过增大搅拌强度以提高颗粒碰撞的几率，同时又会产生很高的水流剪切强度，使原先形成的低强度的絮凝体被剪碎。③低浊度水由于固相浓度很小，分散相的浓度面积较小，易形成易溶解的产物，由于缺乏大量高聚物形成的有效空间网格交联的键．很容易被破坏。

2低温低浊水净化的研究进展

近年来，国内外在低温低浊水净化方面进行的研究主要有两方面：一是开发和应用在低温低浊条件下产生较好处理效果的混凝剂。如高铁酸盐和聚硅酸应用于低温低浊水处理均收到了良好的效果，其他混凝剂应用试验也在开展中。二是在后继处理工艺上采取强化絮凝、沉淀和过滤的工程和技术措施。机械加速澄清池、气浮、直接过滤、斜管沉淀池等工艺用于低温低浊水处理都有报道。

2.1混凝剂的开发与应用

2.1.1聚硅酸及其金属混凝剂。聚硅酸(也称活化硅酸)用于水处理领域已有近50年的历史，尤其适用于处理低温水。聚硅酸是一种无机高分子聚合物，本身具有良好的吸附性能和架桥性能，常常与聚氯化铁(PFC)或聚硫酸铁(PFS)配合使用，取得了较好的絮凝效果。由于其在处理低温低浊水时所表现出良好的处理效果，加之其制备原料价格便宜和大量易得，对人体健康完全无害，因而受到世界各国的普遍重视，美国、日本、加拿大、德国、俄罗斯等国家的一些大型水厂都有使用聚硅酸的资料。在我国，最早使用聚硅酸的是天津市自来水公司，并取得了良好的效果，之后北京、上海、长春等城市的自来水厂家也先后使用，至今仍有部分自来水厂家在使用聚硅酸。尽管聚硅酸有其处理低温低浊水的优势，但因其不易储存，需现配现用，这给使用带来了不便，加之与其他混凝剂配合使用时比例难以掌握，因而常常不能得到预期的处理效果，其应用受到了一定的限制。

近年来，国内外环保研究人员发现在聚硅酸中加入少量金属离子(A、Fe等)，可以抑制聚硅酸的聚合，延缓其凝胶，能使絮凝体体积明显增大，并改善低温混凝效果，鉴于此，国内外研究人员开始了含金属离子聚硅酸混凝剂的研究。1989年，加拿大汉迪(Handy)化学品公司首先公布了新型混凝剂碱式硅酸硫酸铝(PASS)研究成功的报道。并于1991年春天，在加拿大魁北克省投产。年产能力为6000t。由于市场行情良好，该公司于1991年7月又将生产能力扩大1倍。除此以外，该公司还在日本和英国分别建设了年产2万t的工厂。国内，哈尔滨工业大学制备了分子量为40万道尔顿的高分子量聚硅酸铁。该产品适用的pH值范围宽，储存期超过了1个月。在应用于低温低浊水处理中，表现出了良好的沉降性能，其除浊效果明显优于单独投加硫酸铁，略优于硫酸铁加助凝剂PS，且用药量小，是一种高效的无机高分子絮凝剂。山东大学高宝玉等研究了含铝离子的聚硅酸混凝剂(PASS)，用于油田废水、煤矿废水的处理。SS去除率达99.4％。COD去除率达98.2％，结果优于PAC，且用量低，同时适当引入其他离子还表现出十分优良的脱色性能。聚硅酸铝铁是在聚硅酸中同时引人两种金属离子，既克服了PSA 对pH敏感、残余铝量较大的缺点，又克服了PFS出水有残色的缺点，是一种沉降速度快、残余量少的聚合物。其水解产物使水中杂质脱稳并形成一定的离子，同时高聚合度的聚硅酸可起吸附架桥作用，在下沉过程中又进行网捕，故具有高效的絮凝性能。与此同时，铝、铁金属离子还有抑制并延缓硅酸凝胶的作用。

聚硅酸金属盐混凝剂的特点是絮体形成速度快，絮体颗粒较大，而且絮体形成的大小和快慢受温度的影响较其他混凝剂小，因而特别适合处理低温低浊度水质及接触过滤工艺。另