净水混凝剂比选小试研究

刘建军， 魏振彦， 马 娇， 张怡然， 张剑锋， 赵 宇

(1.天津泰达水业有限公司， 天津 300457； 2.天津泰达津联自来水有限公司， 天津 300457)

混凝是常规给水处理过程中的重要环节之一[1]。净水厂普遍使用铁盐、铝盐等无机药剂作为混凝剂，选择合适高效的混凝剂、确定合理的投药配比和投加量对保证水厂出水稳定达标至关重要[2]。目前，天津市某净水厂采用三氯化铁(FeCl3)和聚合氯化铝(PAC)复合投加的方式进行混凝，历年来对该地区原水的处理有较好的适用性[3]。但随着混凝药剂标准的日益严格以及供水标准的提高，有必要对各种混凝剂的处理效果进行对比积累。笔者通过混凝小试，对多种混凝剂进行比选优化，以期为净水厂实际生产和药剂选择提供参考。

1 试验部分

1.1 试验原水与药剂

试验所在净水厂采用的生产工艺为原水—预氧化—混凝—脉冲澄清/斜管沉淀—过滤—消毒[4]，以实际生产中预氧化单元(目前采用预臭氧化，臭氧投加量为1.0 mg/L)出水为试验原水，进行模拟生产的混凝小试。原水浊度为8.83 NTU，pH为7.99，水温为26.4℃。

采用某净水药剂厂生产的聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚合氯化铝铁(PAFC)药剂进行试验，单独投加或与净水厂目前采用的三氯化铁(FeCl3)或PAC药剂进行复合投加。

PFS是一种性能优越的无机高分子混凝剂，具有较强的电中和能力、较大的分子量、较强的吸附性能和很好的稳定性，广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理[7-8]。

PAFC是通过铝盐和铁盐复合共聚形成新型结构的无机复合型高分子絮凝剂，综合了铝盐和铁盐的优点，依据协同增效原理，能改善混凝性能[9]。

1.2 试验方法

混凝试验在TA6-2程控混凝试验搅拌仪上进行，模拟水厂实际混凝过程设置搅拌程序：首先以40 r/min搅拌30 s，投加第一种混凝剂(FeCl3或PFS)后再搅拌3 min；更改转数为150 r/min，投加第二种混凝剂(PAC或PAFC)后搅拌2 min；最后以40 r/min搅拌15 min。分别静置10 和20 min后，测定沉后水余浊，同时观察矾花形成、出体时间和絮体分离情况，对比各种新混凝药剂和现用混凝药剂的混凝效果。

1.3 检测项目和方法

浊度: 分光光度法，HACH 2100N 型浊度仪；pH: 玻璃电极法，Mettler Toledo 320 型 pH 计；温度：JM222L型便携式数字温度计。

2 结果与讨论

2.1 聚合氯化铝的混凝效果

进行新PAC与现用FeCl3复合投加的混凝小试，结果见图1。第7、第8组采用试验期间水厂实际生产中投加的PAC和FeCl3(生产中实际投加量均为15 mg/L)，进行对比试验。

图1 聚合氯化铝复合三氯化铁的混凝效果Fig.1 Coagulation effect of PAC combined with FeCl3

新PAC与现用FeCl3复合投加时，药剂投加总量在27～35 mg/L时，混凝效果较好，10 min出水浊度均在0.5 NTU以内，20 min出水浊度均降至0.4 NTU以下。随着药剂投加总量的增加，出水浊度呈先降低后升高的现象，药剂总投加量为33 mg/L时出水浊度最低，在0.3 NTU以下；当药剂总投加量增加至35 mg/L时，出水浊度略有升高，与总投加量为30 mg/L时持平。

对比第2、第5组与第7、第8组处理效果可知，在同等药量投加条件下，现用FeCl3与新PAC复合投加的混凝效果略优于生产现用PAC和FeCl3复合投加。结合经济性要求，投加15 mg/L FeCl3复配15 mg/L新PAC进行混凝，20 min出水浊度能降至0.33 NTU，可供生产选择。

2.2 聚合硫酸铁的混凝效果

进行单独投加PFS、PFS与现用PAC复合投加的混凝小试，各组混凝剂投加量及沉后水余浊见图2。

由图2中第1～6组的试验结果可知，单独投加PFS的混凝效果不佳，投加量由15 mg/L增加至40 mg/L时，20 min出水最小浊度仍为1.39 NTU，浊度最高去除率仅为84.2%。

图2 聚合硫酸铁的混凝效果Fig.2 Coagulation effect of PFS

根据第7～10组的试验结果可知，PFS与现用PAC复合投加时，混凝效果较好。PFS与PAC的投加量分别为20和15 mg/L时，20 min出水浊度最低，为0.62 NTU。继续增大PAC投加量至20 mg/L，总药剂投加量为40 mg/L时，20 min出水浊度未进一步降低。

结合图1中第7、第8组的试验结果可知，投加生产现用15 mg/L FeCl3和15 mg/L PAC时，20 min出水浊度为0.35 NTU，现用药剂的混凝效果明显优于新药剂PFS。此外，试验期间发现PFS稀释后出现浑浊沉淀现象，需慎重考虑其生产适用性。

2.3 聚合氯化铝铁的混凝效果

进行单独投加PAFC以及PAFC与现用FeCl3复合投加的混凝小试，各组混凝剂投加量及沉后水余浊见图3。

图3 聚合氯化铝铁的混凝效果Fig.3 Coagulation effect of PAFC

单独投加PAFC时，投加量由15 mg/L增加至35 mg/L，出水浊度逐渐降低；投加量为35 mg/L，20 min出水浊度最低，为0.33 NTU。继续增大PAFC投加量至40 mg/L，出水浊度反而略有升高。

PAFC与现用FeCl3复合投加时，混凝效果较好。混凝剂总投加量由25 mg/L增加至35 mg/L时，20 min出水浊度逐渐降低。10 mg/L FeCl3复配25 mg/L PAFC的混凝效果最优，20 min出水浊度为0.31 NTU，去除率高达96.5%。继续增大PAFC投加量至30 mg/L，药剂总投加量为40 mg/L时，20 min出水浊度反而有所上升，为0.50 NTU。

此外，对比第4组和第9组的试验结果可知，单独投加30 mg/L PAFC与复配投加10 mg/L FeCl3及15 mg/L PAFC的效果类似，20 min出水浊度为0.46 NTU。

3 结论

① 新PAC与现用FeCl3复合投加的混凝效果优良，与生产现用PAC与FeCl3复合投加的混凝效果相近。针对试验时原水情况，可采用15 mg/L FeCl3复配15 mg/L新PAC的投加量供生产选择。

② 单独投加PFS时，混凝效果不佳。PFS与PAC的投加量分别为20和15 mg/L 时，20 min出水浊度最低。现用药剂的混凝效果明显优于新药剂PFS。此外，针对试验期间发现的PFS稀释后的浑浊沉淀现象，需慎重考虑其生产适用性。

③ PAFC与现用FeCl3复合投加时，混凝效果较好。10 mg/L FeCl3复配25 mg/L PAFC的混凝效果最优，20 min出水浊度为0.31 NTU。单独投加30 mg/L PAFC与复配投加10 mg/L FeCl3及15 mg/L PAFC的混凝效果差别不大，20 min出水浊度可降至0.46 NTU。