聚合硅酸铁处理低温低浊水的效果研究*
2015-04-18裴厚龙方正梅方正琼
张 毅 裴厚龙 方正梅 方正琼
(云南梓康廷环保科技有限公司,云南 昆明650203)
0 前言
低温低浊水是水处理技术中的一大难题。由于水温低,水的粘度大,水中微粒浓度低,尺寸小且分布均匀,导致絮凝反应慢,生成的絮凝体(矾花)小而不易沉降[1]。混凝处理是低温低浊水净化处理中的一个重要过程。之前曾有研究表明[2]用聚合氯化铝铁处理低温低浊水,存在投加量较大,生成的絮凝体轻而细小,沉淀慢,絮体破碎严重等缺点。所以急需开发更经济、更有效的絮凝剂来处理低温低浊水。
活化硅酸作为助凝剂在给水处理中应用已有几十年的历史,在强化低温水的混凝、提高除浊效率、降低混凝剂的用量等方面效果显著,在给水处理领域具有很好的应用空间。但由于配制时易凝胶化、保存期短等缺点,限制了它的广泛使用[3]。
本公司研制出贮存期明显延长的聚合硅酸铁(PSF),本实验用聚硅酸铁处理低温低浊水,并与市售聚合氯化铝(聚合氯化铝(PAC))的混凝效果相比较。
1 实验部分
1.1 主要仪器及药品
ZR4-2混凝实验搅拌机、721型可见分光光度计、SGZ-B图像便携式浊度仪、FA2204B电子天平、COD-11型化学需氧量速测仪、PHS-3C上海精科pH计。
市售聚合氯化铝(PAC),Al2O3%为10.53%,盐基度48%
自制Si/Fe摩尔比为1:1的聚合硅酸铁(PSF)
1.2 溶液配置
分别称取上述液体样品混凝剂1g,稀释至1000ml容量瓶,配成1g/L浓度溶液,摇匀,备用。
1.3 实验步骤
水样取自昭通大渔洞水库,取10份1000图像ml水样,加入一定量的混凝剂,在转速为500r/min下搅拌1图像min,然后在50图像r/min下搅拌10图像min,搅拌停止后静止沉降20图像min,图像期间观察絮凝体形成时间、形状、大小和沉降状况,在液面下2~3图像cm处吸取上清液,图像用浊度计测浊度,用铂钴标准比色法测定色度,用重铬酸钾氧化法测定化学需氧量(COD),用pH计测定其pH值。
表1 原水条件Tab.1 The conditions of raw water
2 实验结果与讨论
2.1 处理低温低浊水剩余浊度对比
聚合硅酸铁(PSF)与同等剂量的聚合氯化铝(聚合氯化铝(PAC))处理后的剩余浊度进行对比,实验结果如表2和图1所示。
表2 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对剩余浊度的影响Tab.2 Influence of PAC and PSF to residual turbidity
图1 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对剩余浊度的影响Fig.1 Influence of PAC and PSF to residual turbidity
由表2和图1可以看出,聚合硅酸铁(PSF)不仅能很好地降低低温低浊水的浊度,而且与目前常用的聚合氯化铝(PAC)混凝效果相比有明显的优越性:用量少,在相同投加量情况下,剩余浊度远低于聚合氯化铝(PAC)。而且在实验过程中观察到,聚合硅酸铁(PSF)在水处理过程中较聚合氯化铝(PAC)产生的矾花大,沉降时间更短。可能是由于聚合硅酸铁(PSF)能形成更长的分子链,具有更强的电中和作用和网捕作用,沉降速度也就更快。
2.2 处理低温低浊水色度对比
聚合硅酸铁(PSF)与同等剂量的聚合氯化铝(PAC)处理后的色度进行对比,实验结果如表3和图2所示。
表3 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对色度的影响Tab.3 Influence of PAC and PSF to chroma
图2 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对色度的影响Fig.2 Influence of PAC and PSF to chroma
由表3和图2可见,聚合硅酸铁(PSF)去除色度的能力比聚合氯化铝稍强一些,最佳投加量在4.5mg/L-9mg/L,均符合饮用水标准(低于 15)。
2.3 处理低温低浊水COD变化
聚合硅酸铁(PSF)与同等剂量的聚合氯化铝(PAC)处理后的COD进行对比,实验结果如表4和图3所示。
表4 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对COD的影响Tab.4 Influence of PAC and PSF to COD
图3 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对COD的影响Fig.3 Influence of PAC and PSF to COD
由表4和图3可看出,聚合硅酸铁(PSF)对COD的去除效果明显优于聚合氯化铝(PAC),在投加量为4.5mg/L到6mg/L效果最好。
2.4 PSFC对处理后水pH值的影响
考虑到饮用水在处理后的pH值影符合饮用水标准pH=6.5~8.5,为此,专门测定了聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)投加后对水处理后的PH的影响,原水样的pH值为8.1。
表5 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对水样PH的影响Tab.5 Influence of PAC and PSF to PH
图4 聚合氯化铝(PAC)和聚合硅酸铁(PSF)对水样PH值的影响Fig.4 Influence of PAC and PSF to PH
由表5和图4可看出,随着PSF投加量的增加,虽然处理后水样的pH值逐渐降低,但均符合饮用水标准。
3 结论
温度较低时,而聚合硅酸铁(PSF)助凝的主要机理为高分子链的吸附架桥作用,受温度的影响很小,可以把颗粒连接起来形成大的矾花,从而保证混凝和沉淀的效果。因此聚合硅酸铁(PSF)是一种新型的无机高分子混凝剂,混凝能力强、矾花大、沉降快、水温和pH值适应范围广,能有效地处理低温低浊水,效果优于聚合氯化铝(PAC)作混凝剂时的混凝效果。而且处理前后pH值基本无变化,可以在水处理中大量用于低温低浊水的处理。同时还可缩短水样在处理系统中的停留时间,因而可提高系统的处理能力,并有望取代铝盐处理饮用水而根除水中残余铝对人体健康的影响。
[1]龚云峰,吴春华,丁桓如.低温低浊水处理技术[J].华东电力,2004(11):14-16.
[2]徐锰,李风亭,张冰如.处理水库低温低浊水混凝剂的优选[J].净水技术,2009(03):69-72.
[3]黄正杰,张楠.活化硅酸的制取和保存[J].山西建筑,2013(12):111-113.
[4]胡子斌,王向明,付红亮.聚硅酸铁处理低温低浊水的研究[J].工业用水与废水,2004(04):21-22.