混凝剂与高分子絮凝剂联合投加去浊试验研究

2012-03-01陈益滨孔杨勇

科技视界 2012年14期

陈益滨何超孔杨勇

(浙江建设职业技术学院浙江杭州 311231)

絮凝沉淀法是应用最广泛，成本最低的水处理方法之一。为提高混凝效果，经常在水处理中在投加混凝剂的同时投加高分子絮凝剂，使之形成大而密实的絮体，从而得到更好的出水水质。

高分子絮凝剂在水中的絮凝机理主要是高分子物质的吸附架桥[1]。混凝剂与高分子絮凝剂在水处理过程中联合投加可以形成一种密度大，具有类凝胶网络结构的高密度网状絮体。这种结构是单独投加方式形成的普通絮体所不具备的。该种高密度网状絮体区别于普通絮体的不同特性在水处理过程中对于出水水质有着特殊影响。

1 试验条件

1.1 试验装置

武汉恒岭科技生产的TDT-2型浊度仪

深圳中润水工业技术发展公司的ZR4-6型混凝试验搅拌机

1.2 试验材料

原水配制：采用河底泥，用自来水浸泡后，经0.053mm的筛网过滤，用加权平均法粗算定容量某一浊度的原水所需的泥水和自来水量，根据浊度大小加入自来水或泥水直到满足为止。

混凝剂和助凝剂种类：试验混凝剂选用兰州泽锐净水剂公司生产的聚合铝铁PAFC、聚合氯化铝PAC、Al2(SO4)3· 8H2O、FeCl3·6H2O，助凝剂选用上述公司生产的聚丙烯酰胺（阴离子PAM）。

2 试验过程

试验水样：配制一定浊度的原水，分别量取1000mL混凝试验搅拌机的烧杯内。

药剂投加：配制10g/L剂溶液，0.5g/L的助凝剂溶液，做混凝剂单独投加试验时，分别按不同的投量投加到原水烧杯对应的加药管内，待反应开始由搅拌机自动投加。做混凝剂和助凝剂联合投加时，混凝剂按单独投加时的最佳投量投加到六个试管中，手动投加。助凝剂按不同的投量投加到原水烧杯对应的加药管内，在反应到1min拌机自动投加。

搅拌控制：混凝搅拌机的参数设置见表1。

表1 混凝搅拌机的参数设置

水质测定：将混凝反应后的水样静沉3min，在烧杯的取样口取水样并测定浊度。

3 结果及分析

3.1 和絮凝剂的最佳投药量

试验条件下，混凝剂和絮凝剂的最佳投药量随着浊度的升高而增加，结果如表2所示。

表2 不同浊度下高分子混凝剂最佳投药量(mg/L)

3.2 加和单独投加出水余浊

PAFC和PAC在不同浊度原水条件下，不论无机混凝剂选用的是PAFC或PAC，采用联合投加方式所得的最佳静沉出水余浊均小于单独投加方式，如图1所示。由此，可以说明联合投加方式形成的高密度网状絮体的自由沉降性能优于单独投加方式所形成的普通絮体。

图1 两种投加方式最佳静沉出水余浊对比图

这是由于投机高分子有机絮凝剂后，大大加强了吸附架桥作用。从而使高分子链上所吸附的分子量大大增加。这加大了絮体的密度，提高了自由沉淀的效率。而高分子链相互架桥形成的网状结构，在沉降过程中也有助于加强对一些微粒的网捕卷扫作用，进一步降低静沉余浊。这些作用在原水浊度较高（300NTU）时效果相对明显，是由于原水中悬浮物浓度相对较高，絮凝剂可吸附的分子量较多，导致絮体密度较高。而且，高分子链相互架桥形成的网状结构也更为致密。

3.3 凝剂出水浊度最佳状态对比

原水浊度在50NTU左右时，PAFC、PAC、氯化铁、硫酸铝的最佳投药量分别为20mg/L、25mg/L、60mg/L、70mg/L。图2为这四种混凝剂与PAM联合投加的最佳投药量状态下的静沉余浊和PAM的最佳投量。

图2 不同混凝剂联合投加最佳静沉出水余浊和PAM投量对比图

对于联合投加方式所形成的高密度网状絮体而言，PAFC和PAC的出水余浊相当，氯化铁和硫酸铝的静沉余浊相当。PAFC和PAC的出水余浊明显较低，出水效果较好。与氯化铁和硫酸铝相比，PAFC和PAC所需的PAM只相当于前者的一半。这说明由无机高分子混凝剂和PAM联合投加所形成的高密度网状絮体的自由沉降性能优于投加简单无机混凝剂所形成的高密度网状絮体，且PAM的投加量少。

这是由混凝剂的自身的物理化学特性所决定的。以铝盐为例，其在水中的水解产物分成四类：单体和小聚合物；中等大小聚合物；大聚合物；固体A1(OH)3(S)。就可以看出它们的各种物种的分布比例极为不同[72]。硫酸铝在水中的水解产物以单体和小聚合物、固体A1(OH)3(S)居多，而中等大小聚合物和大聚合物较少或没有。PAC在水中的水解产物的分布从数量和种类上都比较均匀。

正是由于本身水解产物中有大量的中等大小聚合物和大聚合物，无机高分子混凝剂自身就具有相当的吸附架桥能力，同时相互吸附架桥的聚合物也比单体有更高的分子量，可以形成更加致密的絮体。因此，由高分子无机混凝剂联合投加所形成的高密度网状絮体，在投加较少量的PAM的情况下，仍能取得比简单无机混凝剂联合投加所形成的高密度网状絮体有更好的自由沉降特性和更好的出水余浊。