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處理水庫低溫低濁水聚合氯化鋁鐵是優選

 

處理水庫低溫低濁水聚合氯化鋁鐵是優選:
  東北某水廠一直以松花江為供水水源,由于受07年松花江污染事件的影響該市原水改用某水庫水。每年11月至第二年4月初為該水庫水低溫低濁期,濁度變化大、色度高、堿度低、黏度大。其處理難點主要體現為原水濁度高時除濁效果差,原水濁度低時脫色不理想。水廠采用的處理工藝中使用的普通聚合氯化鋁鐵(PAFC)投加量較大,生成的絮凝體輕而細小、沉淀慢、絮體破碎現象嚴重,當原水濁度為0.9~1.6NTU,溫度低于10℃時,濁度和色度去除效果均很差。增加投藥量后(80~100 mg/L)除色效果仍較差,且處理費用過高,給水廠造成了很大經濟負擔。選取更加經濟、適處理水庫低溫低濁水聚合氯化鋁鐵是優選是本文主要研究的問題,同時考察強弱兩種混凝強度對濁度去除效果的影響。
1 試驗條件
1.1儀器與試劑
儀器:HACH-2100N濁度計,TS6程控混凝試驗攪拌儀,HS-2型酸度計,電子天平,常規儀器。
藥劑選取:本試驗經過初步篩選,選取處理低溫低濁水效果較好的4 種聚合氯化鋁(PAC)和2種PAFC。
把各藥劑稀釋為1 %的溶液投加,投藥量以Fe2O3和Al2O3計。水庫水樣取自哈爾濱某水庫取水點,原水溫度范圍:3~5℃,濁度范圍:0.9~1.5NTU;色度:29~36;pH:6.8~6.9。
1.2混凝條件與操作方法
混凝條件:當攪拌儀轉速達到300 r/min 時,同步加入混凝劑。選擇混凝強度大于水廠實際生產的攪拌條件設為條件1,選擇與該水廠實際生產強度較為接近的攪拌條件定位條件2
操作方法:在一組燒杯中加入1 000 mL 水樣后置于六聯攪拌儀中。按上述條件攪拌后靜置沉淀15 min 于液面下約2 cm 處取上清液測定其色度、濁度、pH。
2混凝劑不同混凝條件試驗結果與分析
2.1第一組:液體混凝劑除濁試驗
  攪拌條件1時各混凝劑均有各自的最佳脫濁投藥范圍。投藥量為1~2mg/L時余濁迅速降低,投藥量3 mg/L 時PAFC2 與PAC2 余濁低于0.4NTU。3mg/L之后余濁曲線逐漸平穩。攪拌條件2時,各混凝劑處理后絮凝體較疏松,沉降性能差,脫濁效果差。投藥量與余濁增加量成較強負相關關系(RPAC1 =-0.990,RPAC2=-0.987,RPAFC2=-0.982,RPAFC-原=0.984),且未出現最佳投藥點原因可能是攪拌強度不足。PAFC2與PAC2礬花出現較早。
2.2第二組:固體混凝劑除濁試驗
  投藥量2mg/L之后,各攪拌條件2時剩余濁度比攪拌條件1時余濁大2倍以上,混凝條件較大提高了藥劑混凝效果,但水廠用混凝劑PAFC-原效果提升不明顯。攪拌條件1時,投藥量為3mg/L時PAC-(OH)余濁為0.32NTU。弱攪拌條件時,余濁隨投藥量增加而遞減,二者相關性較好。相關系數分別為:RPAC-(OH)=-0.980,RPAC-S=-0.99,RPAC-1=-0.983,RPAFC-原=-0.947。各混凝劑處理后余濁基本在1以上。
2.3分析與討論
  為加強凝聚反應Dempsey等比較了鋁鹽和聚合氯化鋁在不同溫度下(1℃和22℃)去除高嶺土濁度,鋁鹽形成的絮體在1℃ 的沉降速度比22℃小,在2個溫度下形成的絮體沉降速度都比PAC小很多。目前國內處理低溫低濁水多采用PAC和
聚合氯化鋁鐵,前者生產工藝成熟、應用廣泛、效果好、價格低,后者是在聚合氯化鋁 和FeCl3、鋁鹽和鐵鹽混凝劑水解和混凝機理的深入研究基礎上發展而來,它集鋁鹽和鐵鹽混凝之優點,可有效去除源水中的鋁離子以及鋁鹽混凝后水中殘余的游離態鋁離子。
  黑龍江某水庫水冬季濁度很低且變化較大(0.5~10.9NTU),較難處理的原因主要是因低溫低濁使得水分子間熱運動能量少,水中顆粒數目小,從而單位時間內的顆粒碰撞次數與有效碰撞率低;膠體顆粒在水中分布均勻且粒徑小(D<1μm),質量與表面積之比很小使得顆粒表面的負電荷在顆粒之間產生很大排斥力,阻止膠體顆粒相互聚集成較大的體積。有學者認為親水溶膠物系性狀為冬季低溫低濁水難處理的主要原因,而水中溶解性有機物是增加混凝劑
投加量除濁效果不理想主要原因。
  由上述兩組試驗可知, 攪拌強度可較大程度上改善混凝效果。一般來說。快速攪拌有助于藥劑的迅速分散和反應的發生。慢速攪拌有利于吸附作用的進行。攪拌條件2下兩組試驗中各混凝劑均表現為絮凝體疏松、礬花較小,因而沉降性能和脫濁效果均不理想。雖然與攪拌條件1 快攪強度相同,但因其攪拌時間短,混凝劑分散不充分,因而水解產物形成不完全。條件2的慢速攪拌僅以50r/s轉速攪拌
300 s,慢速攪拌不充分。有研究發現,快速攪拌有助于藥劑的迅速分散和反應的發生, 慢速攪拌有利于吸附作用的進行。如果快速攪拌強度大而慢速攪拌不充分,微細顆粒難以形成大顆粒,已形成的大顆粒有可能又被分散形成小顆粒.
  而攪拌條件1下,各混凝劑除濁效果均比慢速攪拌時有大幅度提升。原因可能是:攪拌條件強度大,時間長,且依次有150,100,60,45 r/s充分的中速攪拌從高速攪拌過渡到低速攪拌。研究發現,較高的快速攪拌對混凝效果的影響較大,在低溫下,加強攪拌強度使混凝劑快速地均布于水中,有助于原水中膠體顆粒外部雙電層的有效壓縮,降低電動電位(ζ),使顆粒脫穩。同時也促使水中較大顆粒之間的碰撞和接觸。也就有利于絮體的成長。因此, 適當強的混凝攪拌強度并伴隨有較充分中速過渡的混凝條件很大程度上改善了各混凝藥劑對水庫低溫低濁水的混凝脫濁效果。
結論
  比較了6種混凝劑與水廠使用聚合氯化鋁鐵對低溫低濁水庫水的混凝效果,并對3種PAC-OH、PAFC2和PAC2進行進一步試驗。同時考察了強弱兩種混凝攪拌條件對混凝效果的影響,得到如下結論:
(1)適當強的混凝攪拌強度并伴隨有較充分中速過渡的混凝條件可以很大程度上改善混凝劑對水庫低溫低濁水的脫色除濁效果。
(2)在原有攪拌條件下,當原水濁度為1.5NTU、溫度為5 ℃、投藥量為1mg/L時,PAFC2將濁度降至1.0NTU, 其他混凝劑均沒有明顯的脫濁效果。因而在混凝強度無法改變的情況下,改用PAFC2作混凝藥劑能取得一定的混凝脫濁效果。
(3)PAFC2、PAC2非常適合處理低溫低濁水庫水,在混凝條件下脫色除濁性能均十分突出,前者效果更佳。二者相比水廠使用的藥劑可節省水處理費用30%以上。



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