活化硅酸在低温_低浊水库水处理中的应用
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在生产试验过程中，加入了活化硅酸助凝剂以 后，用肉眼就可以很明显地看出，在折板反应池的出 口进入平流沉淀池处，加入了助凝剂的矾花颗粒比 没有投加助凝剂的矾花颗粒大很多，并且加入助凝 剂的平流沉淀池矾花沉淀速度更快。表 ４ 的测定数 据同观察相符，即加入助凝剂后，从平流沉淀池头部 到集水槽出水处 ７ 个观察点的浊度值明显降低了， 而且越往集水槽出水处，加与不加助凝剂，浊度差值 越明显，这表明添加助凝剂后，许多胶体及颗粒物很 快就形成矾花沉淀了。
试验时间为 ２００３ 年 ６ 月 ２６ 日，上午 ８：３０ 开始 投加，从 １０：３０ 开始取样，到下午 ５：３０ 结束，其中在 １０：３０、１１：３０、１２：３０ 各取样段内取样 ３ 个，取样位置 分别为距离平流沉淀池头部 ４８、８０ｍ 和平流沉淀池 的出水 （集水槽）；下午在 １３：３０、１４：３０、１５：３０、１６：３０、 １７：３０ 设立 ７ 个取样点，分别为距离平流沉淀池头部 １６、３２、４８、６４、８０、９６ｍ 及集水槽出水，详细数据见表 ４。
第 ３４ 卷 第 ６ 期 ２００８ 年 ６ 月
水处理技术 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＯＦ ＷＡＴＥＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ
Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．６
Ｊｕｎ．，２００８
５９
活化硅酸在低温、低浊水库水处理中的应用
潘海祥，任基成，熊珍奎
（宁波市自来水总公司，浙江 宁波 ３１５０４１）
摘 要： 经过两年研究， 配制出了 ｐＨ 值 ９ 左右、ＳｉＯ２ 浓度为 ２％左右、能稳定保存 ３０ｄ 以上的活化硅酸助凝剂。实验
１．５７ １．３０ １．１６ ０．６ ０．５５ ０．４０ ０．９３ １．４５ ０．９０ ０．８５ ０．２５ ０．２２ ０．２２ ０．４０
进行了连续 ２４ｈ 投加试验，前后共进行了 ２０ｄ。为了 消除不同平流池的影响，助凝剂的投加点前段时间 放在二号池，后一段时间在一号池，所用混凝剂为聚 合氯化铝，助凝剂的投加量及 ＳｉＯ２ 的浓度与前面一 致。连续性生产试验表明，在北仑水厂常用净水剂聚 合氯化铝投加后再添加助凝剂时，能较明显降低浊度。
表 １ 助凝剂加入时间对剩余浊度的影响 Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｔｉｍｅ ｏｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ ｆｏｒ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ
加入时间（ｓ） － ０ １０ ３０ ５０ ７０ １２０ １８０ ２４０ 浊度（ＮＴＵ） ０．９５ ０．９０ ０．７８ ０．５８ ０．７５ ０．７８ ０．９５ ０．９０ ０．９４
室小试表明， 助凝剂合适的加入时间为混凝剂加入后约 ３０ｓ 左右， 最佳投加量为 ４０ ｋｇ／ｋＴ， 水温较低时效果显著， 投
加助凝剂时， 混凝剂为硫酸铝时的效果比聚合氯化铝时的效果明显。
关键词： 活化硅酸； 低温、低浊水； 助凝剂
中图分类号： Ｘ５２４
文献标识码： Ａ
文章编号： １０００－３７７０（２００８）０６－０５９－０３
２００４ 年 ３ 月 ５ 日，在北仑水厂进行了混凝剂为 聚合氯化铝的助凝剂投加生产性试验，试验数据表 明，添加助凝剂后，也能降低平流沉淀池出水的浊 度，但加与不加助凝剂时沉淀池出水浊度的差值没 有混凝剂为硫酸铝时的差值大，这可能是低温下的 硫酸铝水解比较慢，形成的有效成份羟基铝较少，因 而混凝效果差，而助凝剂正好起到了补充作用；而聚 合氯化铝在水中水解形成有效成份羟基铝时受低温 的影响较小，此时加与不加助凝剂的影响效果要差 一些。为了验证在一段较长的时间里，当生产中原水 水质、水量发生变化时助凝剂是否稳定，进行了助凝 剂的生产稳定性试验。试验共配制了约 ３０ 吨试剂，
其它条件不变，投加不同量的助凝剂，测定其剩 余浊度，结果见表 ２。其中混凝剂加入量为 ２０ｋｇ／ｋＴ， 助凝剂加入时间为 ３０ｓ。
表 ２ 助凝剂加入时间对剩余浊度的影响 Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙｆｏｒ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ 加入量（ｋｇ／ｋＴ） ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０
潘海祥等，活化硅酸在低温、低浊水库水处理中的应用
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表 ４ 助凝剂投加生产性对比试验 Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ
取样点位置（距离平流沉淀池头部，ｍ）
取样时间 １６
３２
４８
６４
８０
９６ 出水 １６
３２
４８
６４
８０
１ 试验部分
１．１ 活化硅酸的制备 试验中采用的水玻璃为宁波北仑泡花碱厂，
ＳｉＯ２ 含 量 为 ２７．５７％ ，ｐＨ 值 为 １２ ～１３， 碱 度 约 为 ２０００００ｍｇ／Ｌ，硫酸为宁波硫酸厂的 ９８％的浓硫酸。 活化硅酸是水玻璃（硅酸钠）加酸熟化而成的，因此 决定活化硅酸性状的主要因素是加酸量（中和度）、 活化时间（活化度）。在强酸和强碱条件，活化硅酸 不产生聚合作用，溶液不成冻，此时其净水作用或净 水效果很差；在中性和偏碱性范围，活化硅酸产生聚 合，最终溶液能胶凝成冻，水处理中则是应用未成冻 之前的活化硅酸作助凝剂使用的，国内外试验研究 和生产应用表明，用于助凝的活化硅酸的中和度应 控制在 ８０～９０％为宜［２］。在生产中当中和度一定时， 通过控制活化度即可达到使活化硅酸处于最佳净水 状态。本次试验中，配制了 ｐＨ 值 ９ 左右、ＳｉＯ２ 的浓度 为 ２％、能稳定保存 ３０ｄ 以上的活化硅酸。 １．２ 助凝剂加入时间的影响
浊度（ＮＴＵ） ０．９２ ０．８３ ０．７５ ０．７０ ０．６０ ０．７３ ０．８０ ０．８３ ０．８７
由表 ２ 可以看出，当助凝剂的加入量达到 ４０
ｋｇ／ｋＴ 时，剩余浊度值最低。助凝剂的投加量有一个
最佳投加量范围，化硅酸投加量过少不足以将胶体
颗粒架桥连接，过多又会产生对胶体的保护作用，这
两种情况均会导致剩余浊度升高（相对应最佳投加
３结论
投加助凝剂能明显改善混凝沉淀效果，使颗粒之间 更易凝聚形成矾花。
生产性试验表明混凝剂为聚合氯化铝时投加助 凝剂，也能明显改善混凝沉淀效果，但没有混凝剂为 硫酸铝时投加助凝剂效果明显；２０ｄ 的生产连续性 投加试验证明，所配制的活化硅酸较稳定，能明显降 低沉淀池出水浊度。
组经过两年时间的研究，配制出了 ｐＨ 值 ９ 左 右、ＳｉＯ２ 的浓度为 ２％左右、能稳定保存 ３０ｄ 以上的 活化硅酸助凝剂，并对其性能进行了小试和生产性 试验。小试表明，助凝剂合适的加入时间应在混凝剂 加入后约 ３０ｓ 左右；投加量为 ４０ ｋｇ／ｋＴ 时比较理想， 过多或过少都能引起剩余浊度值升高；水温较低时，
所有烧杯实验的搅拌设置为：３００ｒ／ｍｉｎ，快速搅 拌 １ｍｉｎ；９０ｒ／ｍｉｎ，慢速搅拌 １０ｍｉｎ，沉淀 ２０ｍｉｎ 后， 取烧杯中层溶液测定其浊度，作为该混凝剂和助凝 剂效果的剩余浊度，所使用的混凝剂为硫酸铝。
试验方法：固定混凝剂加入量和助凝剂加入量， 在加入混凝剂后立即开始快速搅拌，随后在搅拌过 程中不同的时刻加入助凝剂 （假定快速搅拌开始时
低温低浊水处理是给水净化中的一个难题，常 规处理技术较难达到浙江省现代化水厂的水质标准 的，为此，必须应用特殊的水处理技术，如投加高分 子助凝剂。无机高分子活化硅酸是一种比较理想的 助凝剂［１］，Ｊ Ｒ Ｂａｙｌｉｓ 在本世纪 ３０ 年代首次提出活化 硅酸具有良好的助凝作用，并开始在国外水处理等 领域应用。国内从五十年代以来，相继有一些自来水 公司开展活化硅酸的研究与应用，但是活化硅酸配 制时很难控制其聚合度，易发生凝胶化，保存期短， 使其难以推广应用。活化硅酸是水玻璃（主要成份 为硅酸钠）加酸活化而成，游离出来的中性 ＳｉＯ２（以 Ｈ４ＳｉＯ４ 形式存在）可以逐渐缩聚，经羟基和氧基桥 联形成阴离子型的无机聚硅酸，聚合度增加，键变 长，最后形成冻胶。冻胶和原始时的硅酸溶液均无助 凝效果，在净水中起作用的是在活化过程中某一阶 段的中间产物聚硅酸。在生产上影响活化硅酸保存 时间及助凝效果的因素主要为活化硅酸溶液的 ｐＨ 值和 ＳｉＯ２ 的浓度。宁波市自来水总公司北仑水厂 （一期 １５ 万 ｍ３／ｄ） 自从 １９９９ 年 １２ 月引用横山水 库水后，供水量每年急剧递增，只用了 ３ 年时间，供 水量已经达到水厂设计能力，但同时出厂浊度也从 ０．０５ＮＴＵ 上升到 ０．１～０．２ＮＴＵ。为了降低出厂水浊 度，使其水质能达到现代化水厂的要求，２００３～２００４ 年两年时间，对北仑水厂的低温、低浊水库水进行了 活化硅酸助凝试验。
９６ 出水
未加助凝剂（ＮＴＵ）
加入助凝剂（ＮＴＵ）
１０：３０ １１：３０ １２：３０ １３：３０ １４：３０ １５：３０ １６：３０ １７：３０
０．８８
０．３４
０．９２
０．７０
０．２５
０．６０
０．９６
０．３８
０．９９
０．７８
０．２４
０．５３
０．９０
０．４５
０．８８
０．７５
０．２９
０．４８
１．３７ １．１２ ０．８３ ０．５５ ０．４５ ０．３５ ０．８７ １．１１ ０．９３ ０．７６ ０．５３ ０．３９ ０．２７ ０．４５
量时的剩余浊度值）。
１．４ 水温加入量的影响
２００３ 年冬季在恒温室内比较了加与不加助凝
剂对混凝沉淀的影响，试验数据见表 ３。其中原水浊
度为 ２．５０ＮＴＵ，混凝剂的加入量为 ２０ ｋｇ／ｋＴ，助凝剂
加入时间为 ３０ｓ。
表 ３ 水温对助凝效果的影响
Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ
１．３４ １．２１ １．００ ０．７６ ０．４７ ０．３３ １．０３ １．３０ １．１３ ０．９２ ０．６０ ０．３２ ０．２１ ０．５８
１．４５ １．１８ ０．８６ ０．７２ ０．３２ ０．２６ ０．９５ １．４０ １．１０ ０．７２ ０．６４ ０．２４ ０．２６ ０．５０
１．５０ １．３１ １．０８ ０．７ ０．５６ ０．３５ ０．９０ １．１９ １．２０ ０．７８ ０．４４ ０．２１ ０．３０ ０．４３
差值明显随着水温的降低而增加，其主要原因是由 于水温较低时硫酸铝净水剂水解较困难，导致混凝 反应不彻底，引起剩余浊度上升，投加助凝剂后，由 于有吸附架桥作用，使颗粒之间更易凝聚形成矾花。
２ 生产性试验
北仑水厂的原水全部取自横山水库，水厂有两
从表 １ 可以看出，在混凝剂加入后 ３０ｓ 左右时 剩余浊度最低，表明此刻加入助凝剂时效果最好。 同时调整混凝剂、助凝剂加入顺序试验，先投加助凝 剂，开动搅拌机，在快速、慢速搅拌的不同时刻投加 混凝剂，但助凝效果均不好。由于活化硅酸属阴离子 型无机高分子物质，而水体中的胶体颗粒通常也带 负电荷，两者之间的静电斥力阻碍了吸附架桥作用。 先投加混凝剂中和水中胶体颗粒所带的部分负电 荷，降低其排斥能峰，然后再加活化硅酸才能较好地 发挥吸附架桥作用，改变絮体结构，加速混凝过程［３］。 １．３ 加入量的影响
收稿日期：２００７－０９－２８ 作者简介：潘海祥（１９６８－），男，博士，高级工程师，研究方向为水处理及水质监测；联系电话：０５７４－２７８７８９２９；Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｈｘ＠ｎｂｗａｔｅｒ．ｃｏｍ。
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水处理技术
第 ３４ 卷 第 ６ 期
刻为 ０ｓ），混凝沉淀后测定其剩余浊度，测试结果见 表 １。其中原水浊度为 ４．３０ＮＴＵ，混凝剂加入量为 ２０ｋｇ／ｋＴ，助凝剂加入量为 ４０ｋｇ／ｋＴ。
助凝剂投加量 （ｋｇ／ｋＴ）
不同水温时剩余浊度（ＮＴＵ）
１５℃
１８℃
２１℃
２４℃
０ ４０ 差值
１．０５
０．９０
０．８０
０．７８
０．７５
０．６８
０．６３
０．６４
Байду номын сангаас
０．３０
０．２２
０．１７
０．１４
可以看出，不加助凝剂时，随着水温的降低，剩
余浊度值升高，同时加与不加助凝剂时剩余浊度的
组平行的折板反应平流沉淀池，出水量为 １５ 万 ｍ３／ｄ，两组池子的构造和组成完全相同，出水量和水 质也基本一样。试验时在一组折扳反应池头部进水 口加入活化硅酸助凝剂，投加量为 ４０ｋｇ／ｋＴ，ＳｉＯ２ 的 浓度为 ２％左右，ｐＨ 值在 ９．０ 左右，硫酸铝净水剂在 加药间与反应池之间的原水管道上投加，两处投加 点时间间距约 ３０ｓ 左右；另外一组不加入助凝剂，比 较两组的水质情况。
试验时间为 ２００３ 年 ６ 月 ２６ 日，上午 ８：３０ 开始 投加，从 １０：３０ 开始取样，到下午 ５：３０ 结束，其中在 １０：３０、１１：３０、１２：３０ 各取样段内取样 ３ 个，取样位置 分别为距离平流沉淀池头部 ４８、８０ｍ 和平流沉淀池 的出水 （集水槽）；下午在 １３：３０、１４：３０、１５：３０、１６：３０、 １７：３０ 设立 ７ 个取样点，分别为距离平流沉淀池头部 １６、３２、４８、６４、８０、９６ｍ 及集水槽出水，详细数据见表 ４。
第 ３４ 卷 第 ６ 期 ２００８ 年 ６ 月
水处理技术 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＯＦ ＷＡＴＥＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ
Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．６
Ｊｕｎ．，２００８
５９
活化硅酸在低温、低浊水库水处理中的应用
潘海祥，任基成，熊珍奎
（宁波市自来水总公司，浙江 宁波 ３１５０４１）
摘 要： 经过两年研究， 配制出了 ｐＨ 值 ９ 左右、ＳｉＯ２ 浓度为 ２％左右、能稳定保存 ３０ｄ 以上的活化硅酸助凝剂。实验
１．５７ １．３０ １．１６ ０．６ ０．５５ ０．４０ ０．９３ １．４５ ０．９０ ０．８５ ０．２５ ０．２２ ０．２２ ０．４０
进行了连续 ２４ｈ 投加试验，前后共进行了 ２０ｄ。为了 消除不同平流池的影响，助凝剂的投加点前段时间 放在二号池，后一段时间在一号池，所用混凝剂为聚 合氯化铝，助凝剂的投加量及 ＳｉＯ２ 的浓度与前面一 致。连续性生产试验表明，在北仑水厂常用净水剂聚 合氯化铝投加后再添加助凝剂时，能较明显降低浊度。
表 １ 助凝剂加入时间对剩余浊度的影响 Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｔｉｍｅ ｏｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ ｆｏｒ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ
加入时间（ｓ） － ０ １０ ３０ ５０ ７０ １２０ １８０ ２４０ 浊度（ＮＴＵ） ０．９５ ０．９０ ０．７８ ０．５８ ０．７５ ０．７８ ０．９５ ０．９０ ０．９４
室小试表明， 助凝剂合适的加入时间为混凝剂加入后约 ３０ｓ 左右， 最佳投加量为 ４０ ｋｇ／ｋＴ， 水温较低时效果显著， 投
加助凝剂时， 混凝剂为硫酸铝时的效果比聚合氯化铝时的效果明显。
关键词： 活化硅酸； 低温、低浊水； 助凝剂
中图分类号： Ｘ５２４
文献标识码： Ａ
文章编号： １０００－３７７０（２００８）０６－０５９－０３
２００４ 年 ３ 月 ５ 日，在北仑水厂进行了混凝剂为 聚合氯化铝的助凝剂投加生产性试验，试验数据表 明，添加助凝剂后，也能降低平流沉淀池出水的浊 度，但加与不加助凝剂时沉淀池出水浊度的差值没 有混凝剂为硫酸铝时的差值大，这可能是低温下的 硫酸铝水解比较慢，形成的有效成份羟基铝较少，因 而混凝效果差，而助凝剂正好起到了补充作用；而聚 合氯化铝在水中水解形成有效成份羟基铝时受低温 的影响较小，此时加与不加助凝剂的影响效果要差 一些。为了验证在一段较长的时间里，当生产中原水 水质、水量发生变化时助凝剂是否稳定，进行了助凝 剂的生产稳定性试验。试验共配制了约 ３０ 吨试剂，
其它条件不变，投加不同量的助凝剂，测定其剩 余浊度，结果见表 ２。其中混凝剂加入量为 ２０ｋｇ／ｋＴ， 助凝剂加入时间为 ３０ｓ。
表 ２ 助凝剂加入时间对剩余浊度的影响 Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙｆｏｒ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ 加入量（ｋｇ／ｋＴ） ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０
潘海祥等，活化硅酸在低温、低浊水库水处理中的应用
６１
表 ４ 助凝剂投加生产性对比试验 Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ
取样点位置（距离平流沉淀池头部，ｍ）
取样时间 １６
３２
４８
６４
８０
９６ 出水 １６
３２
４８
６４
８０
１ 试验部分
１．１ 活化硅酸的制备 试验中采用的水玻璃为宁波北仑泡花碱厂，
ＳｉＯ２ 含 量 为 ２７．５７％ ，ｐＨ 值 为 １２ ～１３， 碱 度 约 为 ２０００００ｍｇ／Ｌ，硫酸为宁波硫酸厂的 ９８％的浓硫酸。 活化硅酸是水玻璃（硅酸钠）加酸熟化而成的，因此 决定活化硅酸性状的主要因素是加酸量（中和度）、 活化时间（活化度）。在强酸和强碱条件，活化硅酸 不产生聚合作用，溶液不成冻，此时其净水作用或净 水效果很差；在中性和偏碱性范围，活化硅酸产生聚 合，最终溶液能胶凝成冻，水处理中则是应用未成冻 之前的活化硅酸作助凝剂使用的，国内外试验研究 和生产应用表明，用于助凝的活化硅酸的中和度应 控制在 ８０～９０％为宜［２］。在生产中当中和度一定时， 通过控制活化度即可达到使活化硅酸处于最佳净水 状态。本次试验中，配制了 ｐＨ 值 ９ 左右、ＳｉＯ２ 的浓度 为 ２％、能稳定保存 ３０ｄ 以上的活化硅酸。 １．２ 助凝剂加入时间的影响
浊度（ＮＴＵ） ０．９２ ０．８３ ０．７５ ０．７０ ０．６０ ０．７３ ０．８０ ０．８３ ０．８７
由表 ２ 可以看出，当助凝剂的加入量达到 ４０
ｋｇ／ｋＴ 时，剩余浊度值最低。助凝剂的投加量有一个
最佳投加量范围，化硅酸投加量过少不足以将胶体
颗粒架桥连接，过多又会产生对胶体的保护作用，这
两种情况均会导致剩余浊度升高（相对应最佳投加
３结论
投加助凝剂能明显改善混凝沉淀效果，使颗粒之间 更易凝聚形成矾花。
生产性试验表明混凝剂为聚合氯化铝时投加助 凝剂，也能明显改善混凝沉淀效果，但没有混凝剂为 硫酸铝时投加助凝剂效果明显；２０ｄ 的生产连续性 投加试验证明，所配制的活化硅酸较稳定，能明显降 低沉淀池出水浊度。
组经过两年时间的研究，配制出了 ｐＨ 值 ９ 左 右、ＳｉＯ２ 的浓度为 ２％左右、能稳定保存 ３０ｄ 以上的 活化硅酸助凝剂，并对其性能进行了小试和生产性 试验。小试表明，助凝剂合适的加入时间应在混凝剂 加入后约 ３０ｓ 左右；投加量为 ４０ ｋｇ／ｋＴ 时比较理想， 过多或过少都能引起剩余浊度值升高；水温较低时，
所有烧杯实验的搅拌设置为：３００ｒ／ｍｉｎ，快速搅 拌 １ｍｉｎ；９０ｒ／ｍｉｎ，慢速搅拌 １０ｍｉｎ，沉淀 ２０ｍｉｎ 后， 取烧杯中层溶液测定其浊度，作为该混凝剂和助凝 剂效果的剩余浊度，所使用的混凝剂为硫酸铝。
试验方法：固定混凝剂加入量和助凝剂加入量， 在加入混凝剂后立即开始快速搅拌，随后在搅拌过 程中不同的时刻加入助凝剂 （假定快速搅拌开始时
低温低浊水处理是给水净化中的一个难题，常 规处理技术较难达到浙江省现代化水厂的水质标准 的，为此，必须应用特殊的水处理技术，如投加高分 子助凝剂。无机高分子活化硅酸是一种比较理想的 助凝剂［１］，Ｊ Ｒ Ｂａｙｌｉｓ 在本世纪 ３０ 年代首次提出活化 硅酸具有良好的助凝作用，并开始在国外水处理等 领域应用。国内从五十年代以来，相继有一些自来水 公司开展活化硅酸的研究与应用，但是活化硅酸配 制时很难控制其聚合度，易发生凝胶化，保存期短， 使其难以推广应用。活化硅酸是水玻璃（主要成份 为硅酸钠）加酸活化而成，游离出来的中性 ＳｉＯ２（以 Ｈ４ＳｉＯ４ 形式存在）可以逐渐缩聚，经羟基和氧基桥 联形成阴离子型的无机聚硅酸，聚合度增加，键变 长，最后形成冻胶。冻胶和原始时的硅酸溶液均无助 凝效果，在净水中起作用的是在活化过程中某一阶 段的中间产物聚硅酸。在生产上影响活化硅酸保存 时间及助凝效果的因素主要为活化硅酸溶液的 ｐＨ 值和 ＳｉＯ２ 的浓度。宁波市自来水总公司北仑水厂 （一期 １５ 万 ｍ３／ｄ） 自从 １９９９ 年 １２ 月引用横山水 库水后，供水量每年急剧递增，只用了 ３ 年时间，供 水量已经达到水厂设计能力，但同时出厂浊度也从 ０．０５ＮＴＵ 上升到 ０．１～０．２ＮＴＵ。为了降低出厂水浊 度，使其水质能达到现代化水厂的要求，２００３～２００４ 年两年时间，对北仑水厂的低温、低浊水库水进行了 活化硅酸助凝试验。
９６ 出水
未加助凝剂（ＮＴＵ）
加入助凝剂（ＮＴＵ）
１０：３０ １１：３０ １２：３０ １３：３０ １４：３０ １５：３０ １６：３０ １７：３０
０．８８
０．３４
０．９２
０．７０
０．２５
０．６０
０．９６
０．３８
０．９９
０．７８
０．２４
０．５３
０．９０
０．４５
０．８８
０．７５
０．２９
０．４８
１．３７ １．１２ ０．８３ ０．５５ ０．４５ ０．３５ ０．８７ １．１１ ０．９３ ０．７６ ０．５３ ０．３９ ０．２７ ０．４５
量时的剩余浊度值）。
１．４ 水温加入量的影响
２００３ 年冬季在恒温室内比较了加与不加助凝
剂对混凝沉淀的影响，试验数据见表 ３。其中原水浊
度为 ２．５０ＮＴＵ，混凝剂的加入量为 ２０ ｋｇ／ｋＴ，助凝剂
加入时间为 ３０ｓ。
表 ３ 水温对助凝效果的影响
Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｉｄ
１．３４ １．２１ １．００ ０．７６ ０．４７ ０．３３ １．０３ １．３０ １．１３ ０．９２ ０．６０ ０．３２ ０．２１ ０．５８
１．４５ １．１８ ０．８６ ０．７２ ０．３２ ０．２６ ０．９５ １．４０ １．１０ ０．７２ ０．６４ ０．２４ ０．２６ ０．５０
１．５０ １．３１ １．０８ ０．７ ０．５６ ０．３５ ０．９０ １．１９ １．２０ ０．７８ ０．４４ ０．２１ ０．３０ ０．４３
差值明显随着水温的降低而增加，其主要原因是由 于水温较低时硫酸铝净水剂水解较困难，导致混凝 反应不彻底，引起剩余浊度上升，投加助凝剂后，由 于有吸附架桥作用，使颗粒之间更易凝聚形成矾花。
２ 生产性试验
北仑水厂的原水全部取自横山水库，水厂有两
从表 １ 可以看出，在混凝剂加入后 ３０ｓ 左右时 剩余浊度最低，表明此刻加入助凝剂时效果最好。 同时调整混凝剂、助凝剂加入顺序试验，先投加助凝 剂，开动搅拌机，在快速、慢速搅拌的不同时刻投加 混凝剂，但助凝效果均不好。由于活化硅酸属阴离子 型无机高分子物质，而水体中的胶体颗粒通常也带 负电荷，两者之间的静电斥力阻碍了吸附架桥作用。 先投加混凝剂中和水中胶体颗粒所带的部分负电 荷，降低其排斥能峰，然后再加活化硅酸才能较好地 发挥吸附架桥作用，改变絮体结构，加速混凝过程［３］。 １．３ 加入量的影响
收稿日期：２００７－０９－２８ 作者简介：潘海祥（１９６８－），男，博士，高级工程师，研究方向为水处理及水质监测；联系电话：０５７４－２７８７８９２９；Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｈｘ＠ｎｂｗａｔｅｒ．ｃｏｍ。
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水处理技术
第 ３４ 卷 第 ６ 期
刻为 ０ｓ），混凝沉淀后测定其剩余浊度，测试结果见 表 １。其中原水浊度为 ４．３０ＮＴＵ，混凝剂加入量为 ２０ｋｇ／ｋＴ，助凝剂加入量为 ４０ｋｇ／ｋＴ。
助凝剂投加量 （ｋｇ／ｋＴ）
不同水温时剩余浊度（ＮＴＵ）
１５℃
１８℃
２１℃
２４℃
０ ４０ 差值
１．０５
０．９０
０．８０
０．７８
０．７５
０．６８
０．６３
０．６４
Байду номын сангаас
０．３０
０．２２
０．１７
０．１４
可以看出，不加助凝剂时，随着水温的降低，剩
余浊度值升高，同时加与不加助凝剂时剩余浊度的
组平行的折板反应平流沉淀池，出水量为 １５ 万 ｍ３／ｄ，两组池子的构造和组成完全相同，出水量和水 质也基本一样。试验时在一组折扳反应池头部进水 口加入活化硅酸助凝剂，投加量为 ４０ｋｇ／ｋＴ，ＳｉＯ２ 的 浓度为 ２％左右，ｐＨ 值在 ９．０ 左右，硫酸铝净水剂在 加药间与反应池之间的原水管道上投加，两处投加 点时间间距约 ３０ｓ 左右；另外一组不加入助凝剂，比 较两组的水质情况。