第46卷第14期2018年7月广摇州摇化摇工GuangzhouChemicalIndustryVol郾46No郾14Jul郾2018
低温低浊水混凝剂遴选试验*
许元龙 1,刘振民1,张擎天1,朱坚豪2,甄树聪1(1盐城工学院土木工程学院,江苏摇盐城摇224003;2上海公安局金桥消防局,上海摇200042)摘摇要:针对低温低浊水混凝效果差、絮体小不易沉降等问题,遴选效果较好的助凝剂。将聚合氯化铝与聚丙烯酰胺、海
藻酸钠、羟丙基甲基纤维素等助凝剂按比例混合进行混凝搅拌实验,以遴选适合低温低浊水的混凝剂。其中,聚合氯化铝+聚丙烯酰胺+海藻酸按一定比例混合作为混凝剂时,去除色度、浊度效果较好且絮体大,沉降速度较快,结过比选,该组合可作为改善低温低浊水混凝效果的备选药剂。关键词:低温低浊水;助凝剂;混凝剂;优选
摇中图分类号:TU991郾2摇摇文献标志码:A文章编号:1001-9677(2018)14-0067-03
摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇*基金项目:江苏省科技厅科技支撑计划项目(编号:BY2016065-61);盐城工学院大学生实践创新项目。
第一作者:许元龙(1997-),男,本科生,盐城工学院本科生。通讯作者:甄树聪。
CoagulantOptimizationofLowTemperatureandLowTurbidityWater*
XUYuan-long1,LIUZhen-min1,ZHANGQing-tian1,ZHUJian-hao2,ZHENShu-cong1(1YanchengInstituteofTechnology,JiangsuYancheng224003;2ShanghaiPublicSecurityBureauJinqiaoFireDepartment,Shanghai200042,China)
Abstract:Inordertosolvetheproblemssuchaspoorcoagulationeffectoflowtemperatureandlowturbidwaterandsmallflocculation,agoodcoagulantwasselected郾CoagulatingagitationexperimentswerecarriedoutbymixingpolyaluminumchloridewithPAC,PAM,sodiumalginate,hydroxypropylmethylcelluloseandothercoagulants,toselectthesuitablecoagulantsforlowtemperatureandlowwater郾Whenpolymerizationofaluminumchloride,polyacrylamideandalginateweremixedascoagulants,theeffectofchromaticityandturbiditywasbetter,theflocculationwaslarge,andthesedimentationratewasfaster郾Therefore,coagulantandvariouscoagulantswereusedtotreatlowtemperatureandlowturbidwater,whichcanimprovethecoagulationeffect郾Keywords:lowtemperatureandlowturbiditywater;coagulantaid;coagulant;preference
水温0~2益,浊度约为20~30NTU时,为低温低浊水的源水,给水处理过程中,其混凝效果往往较差,表现为混凝反应速度缓慢、形成的絮体细小不易下沉、混凝后水中的浊度色度依旧达不到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。低温低浊水难处理的原因主要有以下两个方面:一是水温低导致胶体脱稳困难,水化作用突出;二是浊度低,水中杂质主要以胶体形式分散于水中,形成的絮体细小;若加强搅拌强度来提高颗粒碰撞机率又会破坏已形成的絮体[1]。因此,在实际处理中,若加大投药量,用常规的水处理工艺来处理,是无法达到饮用水水质标准的。现有的对低温低浊水的处理方法主要有遴选新型混凝剂与助凝剂、泥渣回流法、溶气气浮法、微絮凝过滤法、预氧化等。在新型混凝剂与助凝剂的研究结果中,活化硅酸与PAC按一定量混合作为混凝剂对浊度的去除率可达95郾6%[2];聚硅酸铁(PSF)沉降速度快,巩花大且形成时间短[3];泥渣回流法是人为提高原水浊度,但若原水浊度过低还需要采取人工加泥[4];溶气气浮法是让微小的气泡附着在絮体上,使之浮上水面达到分离效果,但需对水厂工艺进行改造[5];预氧化则是利用氧化剂破坏水中杂质的稳定性,让混凝剂更好地发挥作用,但不论采用氯还是高锰酸盐作为氧化剂,若使用不当都会形成二次污染[1]。因此在尽可能不改变原水性质,方便水厂改进的前提下,本文采用遴选新型混凝剂与助凝剂的方法来改善低温低浊水混凝处理过程中絮体细小不易沉降的问题,并选取混凝剂PAC与PAM、海藻酸钠等助凝剂作为试验对象,探究其对低温低浊水的混凝效果。
1摇实摇验
1郾1摇器摇材仪器:MY3000-6智能型混凝试验搅拌仪;WGZ-200浊度仪;SD9011色度仪。材料:聚合氯化铝(PAC)、海藻酸钠、聚丙烯酰胺(PAM)、羟乙基纤维素、聚丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素。
1郾2摇方摇法
混凝搅拌试验在智能型混凝试验搅拌仪上进行,分为三个阶段:(1)快速搅拌(搅拌速度:300rad/min;搅拌时长:30s)。(2)慢速搅拌(搅拌速度:80rad/min;搅拌时长:10min)。
(3)沉淀30min,取上清液。浊度测定采用浊度仪法;色度测
定采用色度仪;SS测定采用重量法(每100mL混凝后的水的悬68摇广摇州摇化摇工2018年7月
浮颗粒的含量)。2摇结果与讨论2郾1摇PAC最佳投药量确定如图1所示,随着PAC投加量的增加,剩余浊度的含量呈现波动式缓慢下降,每个波谷的剩余浊度均在1郾3NTU附近,但都未满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求;色度值先降低,随后由于加药量增加使胶体吸附了过多阳离子增加了胶体粒子之间的斥力导致混凝效果变差。加药量在102mg/L左右时去除浊度与色度的效果较好,因此选择其最佳投药量为102mg/L。图1摇PAC投加量与浊度色度的关系Fig郾1摇TherelationshipbetweentheamountofPACaddingandtheturbiditycolor2郾2摇单种药品作助凝剂的混凝效果与讨论图2为混凝剂PAC分别与5种助凝剂:聚丙烯酸钠、海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚丙烯酰胺(PAM)的混凝效果,其中PAC102mg/L。从图2中可以看出,聚丙烯酸钠去除浊度与色度效果不稳定并且效果不佳,且絮体细小,不易沉淀;随着海藻酸钠加药量的增加,浊度和色度则呈上升趋势,混凝后的絮体小,沉降慢;投加PAM后的浊度在0郾5~1郾5NTU之间波动,色度随加药量的增加而降低,在混凝沉淀过程中,絮体大小与沉降速度均明显优于其他药品;羟丙基甲基纤维素的投加量小时,取出浊度与色度的效果都较好,但絮体细小,沉淀速度较慢;羟乙基纤维素去除浊度的效果较好,但剩余色度过高,并且不能改善絮体的大小。这五种药品均为大分子物质,具有一定的吸附桥联作用,其中海藻酸钠含有大量的-COO-,在水溶液中可表现出聚阴离子行为;聚丙烯酸钠是一种线状高分子化合物可以形成粒子间的架桥。
图2摇5种助凝剂的投加量与浊度和色度的关系Fig郾2摇Therelationshipbetweenthedosageof5coagulantsand
turbidityandchroma
综上所述,羟丙基甲基纤维素去除浊度、色度和悬浮物的效果较好,投加量为4mg/L时,其浊度0郾39NTU,色度为6,悬浮物为8郾3mg,具有投加量少,去除色度,浊度,悬浮物效果明显的特点;但混凝时絮体小,沉淀较为缓慢。2郾3摇两种药品混合作为助凝剂的混凝效果与讨论
由上述实验结果可知,所选的各药剂单独使用时,并未明显提高混凝效果,鉴于此,采用复合混凝剂的方法,根据2郾2节的试验结果,采用表1加药量进行复合混凝剂的试验。
表1摇每组试验中各药品的投加量Table1摇Thedosageofeachdrugineachtest
试验序号助凝剂A助凝剂B1--
2oo3++4-+5+-摇摇注:1郾PAM:“-冶=4郾5mg/L;“o冶=7郾5mg/L;“+冶=10郾5mg/L;2郾海藻酸钠:“-冶=2mg/L;“o冶=4mg/L;“+冶=6mg/L;3郾聚丙烯
酸钠:“-冶=1mg/L;“o冶=1郾5mg/L;“+冶=2mg/L;4郾羟乙基纤维素:“-冶=2mg/L;“o冶=4mg/L;“+冶=6mg/L;5郾羟丙基甲基纤维素:“-冶=2mg/L;“o冶=4mg/L;“+冶=6mg/L。
表2摇两种药品混合作为助凝剂的混凝效果Table2摇Coagulationeffectoftwokindsofdrugsascoagulantaids
实验序号PAM(A)+海藻酸钠(B)浊度/NTU色度悬浮物/mgPAM(A)+聚丙烯酸钠(B)浊度/NTU色度悬浮物/mg海藻酸钠(A)+羟乙基纤维素(B)浊度/NTU色度悬浮物/mg羟丙基甲基纤维素(A)+海藻酸钠(B)浊度/NTU色度悬浮物/mg10郾65112郾10郾613611郾40郾5759郾50郾54437郾6
20郾7850郾90郾74486郾70郾7599郾70郾87646郾630郾8171郾80郾9849120郾73109郾11郾03646郾540郾7829郾40郾5485郾70郾721511郾90郾62425郾650郾58340郾91536郾40郾87127郾80郾88556郾5
结合表2的试验结果可以看出,PAM+海藻酸钠混合作为助凝剂与海藻酸钠+羟乙基纤维素混合作为助凝剂对浊度和色度的去除都有较好的效果,其中PAM+海藻酸钠的组合与海藻酸钠+羟乙基纤维素这一组合相比,絮体大小和沉降速度更好。