滦河水混凝特性的试验研究

常 华，赵 宇，于益群，许德凯

（天津泰达水业有限公司，天津300457）

1 滦河水水质分析

滦河水是天津市主要饮用水水源，经“引滦入津”工程进入天津蓟县境内的于桥水库，随着季节的变化，水质有明显的分期现象。按其一年四季水质中的水温、浊度的变化以及藻类的生长情况大致可以将滦河水源水质划分为三个水质期。

（1）低温低浊期（12月下旬～次年3月中旬）：浊度较低，平均值为4.4NTU，变化范围为2.7～10NTU；耗氧量处于3～4.8mg/L之间；藻类生长受到抑制，叶绿素平均为10μg/L；

（2）常温常浊期（3月下旬～6月上旬，10月中旬～12月中旬）：浊度稍高，平均为8.5NTU；耗氧量处于3～4.8mg/L之间；常温期的叶绿素虽然也平均为10μg/Lg/L，但常温期的叶绿素最高可达到24μg/L；

（3）高温高藻期（6月中旬～10月上旬）：浊度较高，变化范围为11～29NTU，平均为27NTU；耗氧量较高，平均为5.2mg/L，最高达到6.14mg/L，超过了水源水质标准的Ⅲ类；藻类生长旺盛，叶绿素达到一年内的最高值，平均为37μg/Lg/L，最高达60μg/L，超过了水源水质的Ⅳ类标准。

整个水质年内水质变化较大，这就加大了给水处理难度。因此，本文分三个水质时期，通过小试试验、中试试验得出了各个水质时期，不同预处理条件下的混凝药剂投加组合条件。

2 试验部分

2.1 试验安排

试验按照三个水质时期的特性安排，每个时期分为两部分，分别进行混凝小试试验和中试试验，具体安排如表1所示。

表1 试验安排进度

2.2 试验方法

2.2.1 小试试验

采用六联搅拌器进行，向1L水样中分别加入聚合氯化铝、三氯化铁进行混凝沉淀试验。试验分为三个方面，分别选择药剂同时投加还是分点投加；分点投加时，铝盐在前还是铁盐在前；分点投加时，两种药剂间隔多久投加为好。试验条件如表2所示。试验程序结束后，取上清液测量浊度。

表2 混凝小试试验条件

2.2.2 中试试验

中试系统采用与生产条件一致的工艺流程，如图1所示。其中，预加氯与预臭氧不同时投加。各单元运行参数如表3所示。

图1 中试系统工艺流程

表3 中试各单元运行参数

2.2.3 试验要求

混凝小试试验的试验条件按照实际生产条件设定，沉淀后浊度≤1.0NTU，取优者；中试水厂试验要求生产线连续稳定运行1d以上后进行测定，滤后水浊度≤0.3NTU。

3 结果与讨论

3.1 混凝小试试验

3.1.1 最佳混凝条件的确定

通过三组混凝试验，综合药剂投加量、成体情况、沉后浊度等几个方面的效果，确定最佳混凝条件为：铝盐铁盐分点投加，先加铁盐，后加铝盐，中间间隔时间大于2min为宜。将该试验结论应用于中试水厂并结合生产中的药剂投加预留点，选择投加点为预臭氧接触池前加三氯化铁，机械搅拌混合池前加聚合氯化铝。

3.1.2 各水质时期的混凝小试试验结果

按照前述确定的最佳混凝条件，分别进行了三个水质时期的混凝小试试验，所得结果如表4所示。

表4 各水质时期的混凝小试试验结果

3.2 中试试验

按照试验计划，在不同水质时期，进行了不同预处理条件下的中试试验，每种试验条件连续稳定运行一周，主要考察指标为出水的浊度和耗氧量（CODMn），每天测定一次。浊度采用HACH2100Q便携式浊度仪测定，耗氧量（CODMn）采用酸性高锰酸钾滴定法测定。

试验的初始条件按照混凝小试给出的试验结果设定，继而根据滤前滤后水的出水浊度进行微调，在保证滤前水浊度≤1.0NTU，滤后水浊度≤0.3NTU的前提下，尽量降低混凝药剂的投加量，以达到节能降耗的目的。不同水质时期，不同预处理条件下，所得的滦河水处理方式总结如下。

3.2.1 低温低浊期

进行了三种条件的试验，常规工艺（无预处理）、预加氯（1.0mg/L）条件下、预臭氧（0.8mg/L）条件下的混凝试验，每种试验条件连续稳定运行一周，取滤后水试验结果如图2、图3所示。

图2 低温低浊期各工艺浊度去除率

图3 低温低浊期各工艺耗氧量去除率

其中，各工艺所对应的药剂投加量如表5所示。

表5 低温低浊期各工艺的投药量及处理效果

由上述图表可知：

（1）低温低浊期，如使用常规工艺，则铝盐投加20mg/L，铁盐投加15mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为94.25%，耗氧量平均去除率为32.62%；如使用预加氯工艺，在1.0mg/L的投加量下，铝盐投加15mg/L，铁盐投加15mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为96.84%，耗氧量平均去除率为41.08%；如使用预臭氧工艺，在0.8mg/L的投加量下，铝盐投加10mg/L，铁盐投加10mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为96.84%，耗氧量平均去除率为45.92%。

（2）低温低浊期，在同样的生产条件下，经预臭氧工艺处理后的水质效果比其它工艺优化很多，也有了较多的节药空间，但综合考虑运行成本（预臭氧系统电耗较高）、出水水质，在满足水质内控指标的条件下，建议使用预加氯工艺。

3.2.2 常温常浊期

进行了三种条件的试验，常规工艺（无预处理）、预加氯（1.2mg/L）条件下、预臭氧（0.8mg/L）条件下的混凝试验，试验结果如图4、图5所示。

图4 常温常浊期各工艺浊度去除率

图5 常温常浊期各工艺耗氧量去除率

其中，各工艺所对应的药剂投加量如表6所示。

表6 常温常浊期各工艺的投药量及处理效果

由上述图表可知：

（1）常温常浊期，如使用常规工艺，则铝盐投加20mg/L，铁盐投加20mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为97.77%，耗氧量平均去除率为31.05%；如使用预加氯工艺，在1.2mg/L的投加量下，铝盐投加15mg/L，铁盐投加15mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为99.03%，耗氧量平均去除率为43.57%；如使用预臭氧工艺，在0.8mg/L的投加量下，铝盐投加15mg/L，铁盐投加10mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为99.03%，耗氧量平均去除率为47.05%。

（2）常温常浊期，在同样的生产条件下，预加氯的处理效果已较优，药耗也不高，从运行成本角度考虑，在满足出水水质的条件下，建议采用预加氯工艺。

3.2.3 高温高藻期

进行了两种条件的试验，预加氯（1.5mg/L）条件下、预臭氧（1.2mg/L）条件下的混凝试验，如图6、图7所示。由于该时期原水耗氧量和藻类计数、叶绿素较高，因此处理工艺中增加了活性炭的投加，投加点与聚合氯化铝的点一致，投加量为10mg/L。

图6 高温高藻期各工艺浊度去除率

图7 高温高藻期各工艺耗氧量去除率

其中，各工艺所对应的药剂投加量如表7所示。

表7 高温高藻期各工艺的投药量及处理效果

由上述图表可知：

（1）高温高藻期，如使用预加氯工艺，在1.5mg/L的投加量下，铝盐投加20mg/L，铁盐投加15mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为98.63%，耗氧量平均去除率为55.37%；如使用预臭氧工艺，在1.2mg/L的投加量下，铝盐投加15mg/L，铁盐投加15mg/L，可以满足出水水质，浊度平均去除率为99.07%，耗氧量平均去除率为62.74%。

（2）高温高藻期，从浊度和耗氧量指标来看，预加氯与预臭氧工艺均可满足出水水质要求，但是综合考虑以往的运行经验［1］以及高藻期水体中三卤甲烷的前驱物质含量较高，这一时期的水处理工艺仍建议使用预臭氧工艺。

4 结论

（1）由混凝小试试验可知，适合滦河水的最佳混凝条件为：铝盐铁盐分点投加，先加铁盐，后加铝盐，中间间隔时间大于2min为宜。

（2）针对滦河水不同水质时期的水质特点，建议：低温低浊期采用预加氯工艺，投加量为1.0mg/L，聚合氯化铝15mg/L，三氯化铁15mg/L；常温常浊期采用预加氯工艺，投加量为1.2mg/L，聚合氯化铝15mg/L，三氯化铁15mg/L；高温高藻期采用预臭氧工艺，投加量为1.2mg/L，聚合氯化铝15mg/L，三氯化铁15mg/L，活性炭10mg/L，可以满足出水水质的要求。

［1］孙淑琴，常 华，李建科.控制消毒副产物三卤甲烷的实践研究［J］.水处理技术，2013，39（4）：112～115.