摘要：東北地區(qū)低溫低濁地表水采用常規(guī)工藝難以凈化處理，往往又因?yàn)槭艿轿廴径乖纳?、耗氧量提高，進(jìn)一步增加了水質(zhì)凈化的難度。另外，地表水體水質(zhì)在一年中變化很大，采用固定的常規(guī)凈化工藝很難適應(yīng)。本文對(duì)水處理工藝混凝、分離和過濾等環(huán)節(jié)進(jìn)行7分析，得出了采用浮沉池工藝可以經(jīng)濟(jì)合理地處理低溫低濁地表水的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：低溫低濁；地表水；混凝；分離；過濾；浮沉池
低溫低濁水水質(zhì)特點(diǎn)
1.我G東北地工全年有四、五個(gè)月的時(shí)問處于寒冷季節(jié)，水體被冰層覆蓋．江河水溫0—1℃，水庫水下層水溫2～4℃。這個(gè)時(shí)期原水濁度也很低，江河水為5-30NTU，而水庫水也只有5-10NTU。原水水溫低，水的動(dòng)力粘度系數(shù)提高，減弱了水中膠體的顆粒運(yùn)動(dòng)，降低了他們之間相互碰撞的機(jī)率；水中膠體的溶劑化作用增強(qiáng)，顆粒周圍的水化膜加厚，妨礙顆粒凝聚；同時(shí)，通過混凝所形成的絮體較輕，不易下沉，難以通過沉淀從水中分離出去。
對(duì)于水庫水而言．由于它的水流狀態(tài)特點(diǎn)而表現(xiàn)出不同于江河水質(zhì)的特性。水庫水近似于靜止?fàn)顟B(tài)，水體中各部位因不易摻混而表現(xiàn)出水質(zhì)成份分布的不均勻性。水庫水中的藻類大量繁殖不但妨礙水處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。而且藻腥味很重，影響水質(zhì)；水體中的礦化度由于水分的強(qiáng)烈蒸發(fā)而提高：水中含有大量的植物腐爛所形成的腐植質(zhì)不僅提高了水庫水的色度，而且會(huì)對(duì)水中粘土形成的膠體、硅酸溶膠、鋁和鐵的氫氧化物起到保護(hù)作用。這些都增加了水庫水的凈化難度。
2．水處理技術(shù)的改進(jìn)
隨著飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，低溫低濁江河水和水庫水的處理難度又有所增加，常規(guī)的水處理工藝如果不加以改造很難滿足新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，這就是需要采取切實(shí)可行的技術(shù)對(duì)策來解決新問題。低溫的不利因素，影響了水處理的各個(gè)處理環(huán)節(jié)。對(duì)于工程設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)投藥、混凝、沉淀和過濾等處理環(huán)節(jié)進(jìn)行具體分析。水處理工藝主要包括混凝和分離兩大過程?；炷淖饔檬谴偈乖械哪z體雜質(zhì)形成絮體，而分離是將混凝形成的絮體通過沉淀或者氣浮的方式從水中分離出去．剩余的少部分微小絮體及其它雜質(zhì)，再經(jīng)過過濾而分離出去的處理過程。微絮凝接觸過濾工藝就是將混凝和分離過程都在濾池中完成的綜合處理方式。下面就對(duì)水處理工藝的和各環(huán)節(jié)進(jìn)行具體的分析。
2．混凝作用混凝是水質(zhì)凈化處理的制藥、混合、反應(yīng)各環(huán)節(jié)的總稱，它包括凝聚和絮凝兩個(gè)階段。
凝聚實(shí)質(zhì)是使膠體膠穩(wěn)而具有凝聚的性能，膠體顆粒的大小，一般介于1mu一0．1 mu 之間，凝聚作用的動(dòng)力只能是布朗運(yùn)動(dòng)，水流的攪動(dòng)并不會(huì)加快膠體顆粒的碰撞速度。當(dāng)顆粒尺寸增大到1u 以上時(shí)．水流的速度梯度才能夠起作用。凝聚作用力只是水分子的熱運(yùn)動(dòng)。
絮凝是脫穩(wěn)的膠體結(jié)成大棵粒絮狀體粒徑約(1-2mm)的過程。顆粒碰撞的動(dòng)力是水流攪動(dòng)形成的梯度。絮凝過程存在著絮體的結(jié)合和破碎的問題。隨著絮體粒徑的加大。所受到的剪切力增加，當(dāng)絮體粒徑增加到一定尺寸時(shí)。會(huì)由于剪切力的增大而破碎。反應(yīng)池的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量地減少絮體的破碎率，采用合理的速度梯度。
在混凝過程中。分清凝聚和絮凝的不同階段，針對(duì)不同情況，采用相應(yīng)的對(duì)策來提高處理效果。
（1）加強(qiáng)凝聚的措施
低溫低濁原水中，膠體顆粒脫穩(wěn)和混凝劑水解產(chǎn)物相互接觸、碰撞的機(jī)率大為降低，從而影響凝聚效果。為加強(qiáng)凝聚反應(yīng)，要提高原水水溫是不現(xiàn)實(shí)的。而快速攪動(dòng)很難影響到微觀的分子熱運(yùn)動(dòng)，也提高不了膠體微粒碰撞速率。但是，合理的使用混凝劑，使其快速地均布于水中，有助于原水中膠體顆粒外部雙電層的有效壓縮，降低E電位，使顆粒脫穩(wěn)：使用助凝劑加強(qiáng)對(duì)膠體顆粒的架橋和網(wǎng)捕作用；另外，為使混凝劑水解反應(yīng)進(jìn)行的徹底，應(yīng)及時(shí)散除水解反應(yīng)產(chǎn)生的CO2 ，亦可獲好的凝聚效果。
①使用助凝劑
低溫低濁原水處理，只用硫酸鋁作混凝劑效果并不好。因?yàn)樗疁氐?，形成的?qiáng)水化氫氧化物比較穩(wěn)定，而絮凝體產(chǎn)生的速度卻很慢，導(dǎo)致了混凝劑的大量使用。
目前．很多水廠除了使用硫酸鋁外，還采用助凝劑。助凝劑在混凝劑投加后1分鐘投加。效果較好。原水水質(zhì)的色度比較高時(shí)，可在混凝劑之前投加助凝劑。投加助凝劑，不但可以提高凝聚效果，還可以減少約30％的混凝劑投加量。
②快速混合
混凝劑投加到原水中，水解速度很快，藥劑的濃度和pH值在各部位應(yīng)該瞬間達(dá)到均勻的程度。所以要求快速混合。否則，在原水中會(huì)出現(xiàn)藥劑不均的問題。濃度高的部位，pH值低，膠體擴(kuò)散層的正離子被異電負(fù)離子壓縮和包圍，出現(xiàn)膠體再穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致藥劑的浪費(fèi)；濃度低的部位，藥量不足，不足以壓縮雙電層，達(dá)不到混凝效果。快速混合常采用水泵和靜態(tài)混合器，速度梯度約為700～1000s一1。在1—2s內(nèi)完成混合。
③ 散除CO
東北地區(qū)地面水體一年中長時(shí)問低溫，水中CO2難以散除。當(dāng)混凝劑投加到水中后．由于瞬問水解作用又產(chǎn)生一些CO2 ，如果不能及時(shí)散除水中的CO2 ，混凝劑的水解化學(xué)反應(yīng)會(huì)受到影響。這樣，不但浪費(fèi)混凝劑的用量，而且對(duì)原水中膠體的脫穩(wěn)也起不了作用。
混凝劑加入水中充分混合后，要立即曝氣，如能降低水中C02 含量60％。則可節(jié)省混凝劑用量30％以上。低溫低濁經(jīng)曝氣混凝后，形成的絮體比較密實(shí)，水的透明度高。#p#分頁標(biāo)題#e#
（2）提高反應(yīng)的絮凝效果
為提高反應(yīng)的絮凝效果，反應(yīng)池設(shè)計(jì)除了保證必要的反應(yīng)時(shí)間外，還要研究速度梯度的變化和活性泥渣的作用。速度梯度除了與外加能量有關(guān)外，與反應(yīng)池的池型也有一定的關(guān)系。另外，反應(yīng)池設(shè)計(jì)的指標(biāo)G．T值，對(duì)于低溫低濁度原水處理，反映不出活性泥渣的作用。關(guān)于這個(gè)問題擬作如下探討：
①反應(yīng)池G．T．C值
絮凝主要是在反應(yīng)池中完成的。脫穩(wěn)的膠體顆粒具備了相互吸引的能力。在水流速度梯度產(chǎn)生的微旋渦作用下，碰撞接觸結(jié)成大顆粒的絮體。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，絮體顆粒越來越大，而顆粒的數(shù)量則越來越少。
顆粒的分離速度U與水的動(dòng)力粘度系數(shù)、絮體顆粒的比重 和顆粒粒徑d有關(guān)。原水低溫低濁時(shí)，形成的絮體輕而疏松，絮體密度減少，再加上水的動(dòng)力粘度系數(shù)提高的不利影響，因而顆粒分離速度減低很多。所以，分離構(gòu)筑的設(shè)計(jì)，在了解低溫的不利影響和水質(zhì)變化的同時(shí)，要研究構(gòu)筑物本身對(duì)不同季節(jié)水質(zhì)變化的適應(yīng)性。
斜管或平流沉淀池，處理濁度的范圍從幾十度到一、二千度都是可行的，但是對(duì)于去除藻類、色度以及低溫低濁水，效果卻很差。而采用氣浮法則可以取得較為滿意的效果 。
運(yùn)用氣浮和沉淀的不同功能．采用浮沉池來適應(yīng)水質(zhì)的變化。當(dāng)處理低溫低濁江河水和藻類生長期的低濁度水庫水時(shí)，浮沉池以氣浮的方式運(yùn)行；而在夏季原水濁度提高時(shí)，可采用沉淀的方式運(yùn)行。這樣使浮沉池與濾池有機(jī)結(jié)合，對(duì)原水的水質(zhì)變化有較大的適應(yīng)性，可以收到理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
浮沉池設(shè)計(jì)是在斜管(板)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的。絮體無論是下沉還是上浮，水流都要經(jīng)過斜管(板)，以改善水力條件。上浮或下沉運(yùn)行的水力負(fù)荷是一致的，均為7．2～9mS／m₂·h，顆粒的分離速度都適用于斯托克斯公式。
一般絮體的密度為1．002～1．03，而空氣的密度只有水的1／775。氣浮運(yùn)行時(shí)，絮體粘附了微氣泡，組合粒徑增大，從斯托克斯公式可知顆粒的上升速度與組合粒徑的平方成正比，從而使顆粒上升速度加大而易被浮**水面。
浮沉池以氣浮方式運(yùn)行處理低溫低濁水或用于除藻的合理性在于：(1)因?yàn)樗袘腋‰s質(zhì)量少，氣浮的氣固比低，用氣量小，可節(jié)省加壓回流水的能耗：(2)水溫低．空氣在水中的飽和溶解度提高。使得低溫時(shí)空氣更容易溶解于水中：(3)原水在加壓提升的過程中會(huì)溶入一些空氣，而且當(dāng)混凝劑水解時(shí)．所產(chǎn)生的CO2 微氣泡也容易與絮體接觸粘附在一起，強(qiáng)化絮體的上浮。
浮沉池采用氣浮方式運(yùn)行．對(duì)于前序混凝反應(yīng)的要求也并不像沉淀法那樣高。因?yàn)槌恋矸ㄊ且揽款w粒絮凝長成大而重的絮粒而下沉的，而絮粒的成長過程則需要足夠的時(shí)間(一般為20～30min)。氣浮則可借助于微氣泡的作用，因此，只需要絮粒成長到足以被上升的微氣泡粘附住就可以了。實(shí)踐表明將氣浮方式運(yùn)行前的反應(yīng)時(shí)間縮短到10min可行的 。也就是說．浮沉池按氣浮方式設(shè)計(jì)反應(yīng)池，可以減少反應(yīng)池體積的1／3～1／2。降低了工程造價(jià)；如果考慮浮沉池增加的氣浮設(shè)備投資，則總造價(jià)與沉淀池相當(dāng)。**于日常運(yùn)行費(fèi)用，雖然增加了冬季氣浮運(yùn)行的電費(fèi)，但是可以用節(jié)省混凝劑的用量和排泥的水量來予以補(bǔ)償。這樣。浮沉池能夠適應(yīng)原水水質(zhì)的變化而靈活運(yùn)行，并保證出水水質(zhì)的優(yōu)越性就顯而易見了。
目前．東北地區(qū)低溫低濁水及水庫水處理。多數(shù)仍然采用傳統(tǒng)的混凝、沉淀和過濾的工藝流程。夏季出現(xiàn)高濁度原水時(shí)?；炷?、沉淀構(gòu)筑物是必不可少的，但是，在原水低溫低濁期間，如果采用微絮凝接觸過濾工藝運(yùn)行，則反應(yīng)池和沉淀池在將近半年的時(shí)問內(nèi)發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。如果采用浮沉池與濾池配合使用，按照氣浮的方式運(yùn)行，則濾前水的濁度可大為降低，一般可達(dá)到1O度以下。浮沉池就可承擔(dān)了濾池的大部分負(fù)荷，因而也提高了濾后水質(zhì)。
為保證濾后水質(zhì)，濾池不應(yīng)承擔(dān)較大的負(fù)荷，就是采用接觸過濾工藝．也要求原水的濁度和色度均不得大于25度；而普通快濾池的濾前水濁度更是要求在10度以下，濾速不大于8m／h，濾后水才能達(dá)到新的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水溫對(duì)于過濾過程的影響可由下式表示：

式中：V一過濾速度
H一過濾的水頭損失；
d一砂粒的當(dāng)量粒徑：
m一空隙率：
L一砂層厚度；
a一砂粒的形狀系數(shù)；
u一水的動(dòng)力粘度系數(shù)。
當(dāng)原水水溫從6℃降**0℃時(shí)， 提高了1．3倍，而濾速減低了0．77倍。說明水溫降低了濾池的過濾能力。此外，水溫低，濾池中水流的剪應(yīng)力(T=u．G)也相應(yīng)的提高，濾層中絮粒破碎的可能性大，易穿透濾層。
由此可見，濾池是水質(zhì)凈化工藝流程中的**后環(huán)節(jié)，把矛盾都集
中在這一環(huán)節(jié)進(jìn)行處理容易加大濾池的負(fù)荷，縮短濾池的工作周期，增加濾池的反沖洗水量和能耗。濾前的預(yù)處理構(gòu)筑物應(yīng)在任何時(shí)候都發(fā)揮作用，如果在近半年的時(shí)間內(nèi)都發(fā)揮不了作用的構(gòu)筑物，在設(shè)計(jì)上技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益低，是不可取的。而采用浮沉工藝，對(duì)這一問題則可以得到較為滿意的解決。
3．結(jié)論
低溫低濁江河水及水庫水的處理是較為困難的，一方面由于原水水溫低，影響了水處理工藝的各個(gè)處理環(huán)節(jié)，降低了處理效果；另一方面由于東北地區(qū)不同季節(jié)原水水質(zhì)變化大，給處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)造型和處理工藝的確造成了困難。對(duì)于江河水的處理，既要對(duì)低溫低濁原水的各個(gè)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)．又要考慮工藝對(duì)雨季高濁度原水的適應(yīng)性；對(duì)于水庫水的處理，還需要考慮除藻、除味和脫色。常規(guī)的混凝、沉淀和過濾工藝難以滿足上述要求，而采用浮沉池工藝，兼容了沉淀和氣浮兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，在處理東北地區(qū)江河水和水庫水時(shí)具有明顯的優(yōu)勢。#p#分頁標(biāo)題#e#
 
 
冬季水庫水的自來水凈化處理試驗(yàn)
柳志剛 畢燦華 姚學(xué)俊
( 廣州市荔灣區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，廣州510380； 廣州市花都區(qū)自來水公司，廣州510800)
摘要冬季水庫水溫9～20℃ ，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時(shí)，藻類較多，投加聚合氯化鋁凈化處理由于礬花輕
而小，在沉淀池易出現(xiàn)“反池”現(xiàn)象，水質(zhì)渾濁度指標(biāo)難以保證。通過加入黃泥粉和少量高錳酸鉀，使礬花結(jié)大加重，可以克服“反池”現(xiàn)象，達(dá)到較好的沉淀凈化效果。
關(guān)鍵詞  低溫低濁  水處理  黃泥粉  高錳酸鉀
廣州市北部某自來水廠以水庫水為原水。該水廠的供水設(shè)計(jì)能力為40 000 m3／d，工藝流程為：一級(jí)泵站(投加聚合氯化鋁、高錳酸鉀、氯氣)一環(huán)形反應(yīng)池一斜管沉淀池一虹吸濾池一清水池(二次加氯)一二級(jí)泵站。冬天該水庫水溫在9～2O ℃范圍，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時(shí)，藻類生長迅速，藻類細(xì)胞數(shù)達(dá)到8．5×10⁶ 個(gè)/L，水中泥量較少，不能有效形成礬花中心；投加凈水劑聚合氯化鋁后，礬花輕而小，沉淀池容易出現(xiàn)“反池”現(xiàn)象，大量絮狀礬花流入濾池，加重濾池的負(fù)擔(dān)，反沖洗頻率由原來的8～10 h調(diào)整為2—3 h，浪費(fèi)大量水和加大能耗，日供水量下降到15 000～20 000 m3／d。投加黃泥粉處理低溫低濁原水的方法已有人采用，但未見有系統(tǒng)報(bào)道。
筆者在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀的方法，使釩花結(jié)大加重，提高供水能力，比單一投加黃泥粉效果更為顯著。水廠冬季實(shí)際生產(chǎn)試運(yùn)行結(jié)果顯示，投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀可有效克服“反池”現(xiàn)象，提高供水能力，保證出廠水渾濁度低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)的限值1．0 NTU。
1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)部分
1．1 儀器設(shè)備
ZR4—6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)、容量瓶、移液管等。
1．2 試驗(yàn)方法
取1 L水庫水加入凈水劑、助凝劑進(jìn)行混凝試驗(yàn)，沉降后取上清液檢測水質(zhì)?；炷囼?yàn)攪拌參數(shù)為8O r／min，運(yùn)行2min。
1．3 試驗(yàn)結(jié)果
1．3．1 聚合氯化鋁投加量對(duì)渾濁度的影響
試驗(yàn)原水水溫14℃、pH值7．0。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著聚合氯化鋁投加量的增加出水渾濁度顯著下降(見表1)。然而，單一投加聚合氯化鋁所形成的沉淀礬花結(jié)體較小而且輕浮，沉降速度較慢，效果較差。雖然隨著聚合氯化鋁投加量的增大，礬花結(jié)體會(huì)相應(yīng)增大一些，但大量投加聚合氯化鋁會(huì)增加出水鋁的含量，容易出現(xiàn)新的問題。聚合氯化鋁投加量定為30 mg／L。

1．3．2 投加聚合氯化鋁／黃坭粉沉降試驗(yàn)
試驗(yàn)原水水溫14 ℃、渾濁度12．1 NTU、pH值7．0。取山上黃坭，除去砂石，干燥后稱重配成一定濃度的泥水。以不同量加入，按混凝試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表2。
隨著坭粉加入量逐步加大，礬花明顯結(jié)大，下沉速度加快，當(dāng)黃泥粉加到100 mg／L時(shí)，水樣有微紅

色，使?jié)岫茸x數(shù)反而加大?？紤]到黃坭粉如果加入太多會(huì)使聚合氯化鋁用量加大，而且加入量太大在生產(chǎn)實(shí)際中是不可行的，黃坭粉加入量定為50 mg／L。
1．3．3 加入其他助凝劑混凝沉降試驗(yàn)
試驗(yàn)原水水溫22．5 ℃、渾濁度5．62 NTU、pH值7．0，聚合氯化鋁投加量為30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L，高錳酸鉀加入量0．4 mg／L(經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))，聚丙烯酰胺加入量0．05 mL／L(經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))。聚合氯化鋁與泥粉合用，混凝效果有所改善，但仍然不夠理想，嘗試加入助凝劑高錳酸鉀、聚丙烯酰胺試驗(yàn)其混凝效果的改善情況，結(jié)果見表3。
從現(xiàn)象觀察，“聚合氯化鋁+黃泥粉+聚丙烯酰胺”不及“聚合氯化鋁+黃坭粉+高錳酸鉀”沉降快速，但從混凝沉降后的渾濁度看前者卻好一些?？紤]到聚丙烯酰胺有毒，而且水廠現(xiàn)有投加高錳酸鉀的設(shè)備，決定采用“聚合氯化鋁+黃泥粉+高錳酸鉀”方案。
1．3．4 pH值對(duì)混凝效果的影響
試驗(yàn)原水水溫15℃ 、渾濁度6．82 NTU、pH值7．0。調(diào)節(jié)原水不同pH值，加入30 mg／L聚合氯化鋁，50 mg／L黃泥粉，0-3 mg／L高錳酸鉀，沉降試驗(yàn)結(jié)果見表4。

加混凝劑處理后水的pH值變化不大，在原水pH值為7．0的情況下，可以不加堿處理。
1．3．5 混凝劑、助凝劑、黃泥粉的加人順序試驗(yàn)
聚合氯化鋁加入量30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L。高錳酸鉀加入量0．4 mg／L，按先后次序加入，先加入的攪拌1 min后再加入其他，結(jié)果見表’5

從現(xiàn)象和數(shù)據(jù)看，1、4號(hào)效果較好，考慮水廠實(shí)際情況，采用高錳酸鉀、聚合氯化鋁、黃泥粉一起加入的方案。
1．3．6 黃泥粉質(zhì)量檢測
附近地區(qū)采到的山泥有偏黃和偏紅2種，經(jīng)檢測都含有鋁和鐵，其中黃泥含鋁、鐵較高，經(jīng)室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)都證實(shí)黃坭的助凝效果較紅坭好，有害金屬都沒有檢出(見表6)。
1．4 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)小結(jié)
對(duì)于原水為低溫低濁藻類較多的水庫水，為了保證水廠的供水量和水質(zhì)，試驗(yàn)證明，可以通過加入約50 mg／L的黃泥和0．2—0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，使礬花增大，沉降速度加快，藻類也在混凝

中形成礬花沉降下來，達(dá)到預(yù)期的目的。
試驗(yàn)延續(xù)了1個(gè)多月，所以每次試驗(yàn)所用的水樣理化性質(zhì)都有些不同，但原水水質(zhì)對(duì)于水廠生產(chǎn)的影響是季節(jié)性的，室內(nèi)試驗(yàn)提供了處理的方法，實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)當(dāng)天的水質(zhì)情況決定投加量。#p#分頁標(biāo)題#e#
2 水廠生產(chǎn)試驗(yàn)
水廠生產(chǎn)現(xiàn)場試驗(yàn)3 d。試驗(yàn)過程如下：
1)開始以2000m3／h抽水生產(chǎn)，只加人聚合氯化鋁混凝劑，在沉淀池馬上出現(xiàn)“反池”現(xiàn)象，大量礬花不能在沉淀池沉淀下來，直接流到濾池。
2)此時(shí)按一定比例定量把溶解好的黃泥漿和高錳酸鉀從少到多慢慢加入到混合池，并調(diào)節(jié)聚合氯化鋁的加入量。隨著黃坭漿加人量增加，在環(huán)流反應(yīng)池明顯觀察到礬花變大，沉淀池上方的礬花逐步減少**基本消失，此時(shí)保持整個(gè)水處理過程穩(wěn)定。
3)測得待濾水渾濁度平均值1．56 NTU，濾后水(相當(dāng)于出廠水)渾濁度平均值0．40 NTU，余氯1．86 mg／L。凈水劑投加量為：聚合氯化鋁約20 mg／L，黃泥粉約70 mg／L，高錳酸鉀0．2 mg／L。連續(xù)3 d同時(shí)檢測原水和出廠水的錳含量，原水錳含量0．06～0．09 mg／L，出廠水錳含量<0．05 mg／L。
因?yàn)榧尤敫咤i酸鉀量很少，不會(huì)影響水質(zhì)。表7是2007年12月試驗(yàn)時(shí)和常規(guī)生產(chǎn)時(shí)的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)。
3 結(jié)果討論
生產(chǎn)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室做出的數(shù)據(jù)比較，聚合氯化鋁的加入量減少而黃泥粉的加入量增加，但兩者比較接近。如果在穩(wěn)定生產(chǎn)過程中，不一定

要求做到**好混凝沉降狀態(tài)都可達(dá)到出廠水渾濁度達(dá)標(biāo)的目的，可以適當(dāng)減少黃泥粉的加入量，或是適當(dāng)加大聚合氯化鋁的量，都可以達(dá)到較好的凈水效果。
冬季陽光充足，藻類大量繁殖也是造成“反池”的原因，藻類較輕，難于沉降。通過加入黃泥粉和高錳酸鉀使礬花結(jié)大，高錳酸鉀有殺死藻類的作用，使沉降效果顯著。
從水質(zhì)檢測報(bào)告上看常規(guī)工藝和“試驗(yàn)工藝”對(duì)水質(zhì)影響不大，但“試驗(yàn)工藝”可以克服“反池”現(xiàn)象，保證水廠正常運(yùn)行。
4 結(jié)論
通過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場生產(chǎn)試驗(yàn)，對(duì)于冬季低濁藻類較多的水庫水，加入20～30 mg／L聚合氯化鋁，50 ～70 mg／L黃泥粉和0．2～0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，可以克服“反池”現(xiàn)象，達(dá)到降低電耗，節(jié)約洗池水，提高供水能力，保證出廠水水質(zhì)指標(biāo)渾濁度達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)1．0 NTU以下的目的。投加黃泥粉和高錳酸鉀工藝操作簡單，不需要特殊設(shè)備，黃坭粉易取無害，價(jià)錢低廉。高錳酸鉀加入量很少，這是自來水廠處理特殊水源水質(zhì)行之有效的方法。目前該水廠已增加黃泥設(shè)施，并應(yīng)用在凈水生產(chǎn)中，取得良好的效果。
  
強(qiáng)化混凝處理低溫低濁水的研究
                  **桂榮 。張杰
(1．武漢科技學(xué)院，湖北武漢430073；2．武漢自來水公司，湖北武漢430034)
摘要：針對(duì)漢江水源冬季的低溫低濁水給水廠處理帶來的困難，研究了聚合二甲基二烯丙基氯化銨(簡稱HCA)、活化硅酸、聚丙烯酰胺三種不同助凝劑處理低溫低濁水的效果，結(jié)果表明先加助堿劑以調(diào)節(jié)pH值，再用HCA和聚合氯化鋁(PAC)配合使用， 大大改善了混凝效果且與其它助凝劑相比，該藥劑配制、投加方便，不會(huì)增加水廠土建費(fèi)用．可廣泛應(yīng)用于水廠低溫低濁水的處理。
關(guān)鍵詞：低溫低濁水；強(qiáng)化混凝；二甲基二烯丙基氯化銨(HCA)；活化硅酸；聚丙烯酰胺
中圖分類號(hào)：TU991．22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：l009—2455(2004)05—0020—03
在冬季，水質(zhì)的物理化學(xué)特性與其它季節(jié)相比具有溫度低、濁度低、耗氧量低、堿度低、水的粘度大等特點(diǎn) ，這給不少自來水廠的冬季處理帶來了很大困難。在武漢市，主要是漢江在冬季會(huì)出現(xiàn)低溫低濁度水。其冬季水質(zhì)特征為：l2月**次年2月濁度經(jīng)常在20 NTU以下；水溫一般在4～7℃．**低可**4℃ ；pH值比其他季節(jié)略有降低，保持在7．3左右。在此期間，水廠采取增大聚合氯化鋁投加量的方法，但處理效果并不明顯．形成的礬花細(xì)小且輕，不利于后續(xù)沉淀。針對(duì)上述問題，擬采取投加聚合二甲基二烯丙基氯化銨(簡稱HCA)、活化硅酸、聚丙烯酰胺作為助凝劑對(duì)漢江水源進(jìn)行強(qiáng)化混凝，以選擇一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的助凝劑來改進(jìn)現(xiàn)有混凝工藝。
l 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)用水水溫為4℃，濁度為18．6 NTU，pH值為7．3，堿度為93 mg／L。
燒杯攪拌試驗(yàn)在六聯(lián)混凝攪拌機(jī)上進(jìn)行，在1 000 mL水樣中加入一定量的聚合氯化鋁(PAC)、
聚丙烯酰胺(PAM)、HCA、活化硅酸，模擬凈水生產(chǎn)工藝的混合攪拌條件與絮凝反應(yīng)攪拌條件，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速和時(shí)間如下：
① 模擬投加NaOH的混合條件，攪拌轉(zhuǎn)速200 r／min、攪拌時(shí)間1 min；
② 模擬投加聚合氯化鋁時(shí)的混合條件，攪拌轉(zhuǎn)速300 r／min、攪拌時(shí)間1 min；
③ 模擬絮凝反應(yīng)攪拌條件，攪拌轉(zhuǎn)速120 r／min、攪拌時(shí)間4 min(投加聚丙烯酰胺或活化硅酸)；攪拌轉(zhuǎn)速60 r／min、攪拌時(shí)問5 min。觀察礬花形成的情況。
④ 靜止沉淀10 min，同時(shí)觀察和記錄礬花沉淀的情況以及檢測上清液的濁度。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2．1 投加氫氧化鈉的影響
由于鋁離子的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，水溫低則水解速度慢 投加適量的氫氧化鈉能增加水中的堿度，增快水解反應(yīng)速度。另一方面由于pH值上升可以改變混凝劑水解產(chǎn)物的形態(tài)。
從圖1的結(jié)果表明．加入適量的助堿劑氫氧化鈉能起明顯的助凝作用，但是投入量不能過量，投入8 mg／L反使混凝效果變壞，以2 mg／L為宜。

2．2 聚丙烯酰胺和活化硅酸的助凝作用
聚丙烯酰胺和活化硅酸作為常用的陰離子絮凝劑處理難凈化處理水應(yīng)用已久。圖2的結(jié)果表明：在低溫低濁水中，聚丙烯酰胺或活化硅酸與聚合鋁配合使用，可提高絮凝體的強(qiáng)度和密度，但混凝效果依然不理想。圖3是考慮到助堿劑氫氧化鈉影響的試驗(yàn)結(jié)果。從圖3的結(jié)果看．先加適量氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水的pH值為8．2～8．5．再加聚合氯化鋁，然后投加陰離子型高分子助凝劑助凝，混凝效果好于不投加助堿劑的混凝效果。#p#分頁標(biāo)題#e#

2．3 助堿劑與陽離子助凝劑HCA
HCA是近年發(fā)展起來的新型凈水劑，G外應(yīng)用較廣．它是以二甲基二烯丙基氯化銨(PDM．DAAC)均聚而成的高分子陽離子聚合物電解質(zhì)，把NaOH與HCA配伍進(jìn)行助凝試驗(yàn)。從圖4的結(jié)果看．先加適量氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水的pH值為8．2～8．5．再加注陽離子型高分子助凝劑HCA與聚合氯

化鋁配伍使用混凝效果比較理想。聚合氯化鋁與HCA配伍使用是先改變了聚合鋁的一定的水解形態(tài)，可明顯提高濁度去除率，降低出水濁度，肉眼觀察到絮體密實(shí)且較大。聚合鋁投加量為32mg／L時(shí)． 出水濁度為2．2 NTU左右．較圖3的3．5 NTU降低了40％左右．其混凝機(jī)理是吸附電中和和吸附架橋雙重作用．而陰離子型絮凝劑只有吸附架橋作用。
3 結(jié)論
① 先加適量助堿劑氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水的pH值，再加注陽離子型高分子助凝劑HCA與聚合氯化鋁配合，使用強(qiáng)化混凝處理低溫低濁水的方案．較水廠現(xiàn)有單純投加聚合氯化鋁，可大幅降低沉淀出水濁度，形成的礬花較大且密實(shí)．是一種高效助凝劑。
② 陽離子型高分子助凝劑HCA易水解．它和聚合氯化鋁復(fù)配操作簡單，不再需單獨(dú)的溶解．?dāng)嚢柙O(shè)備，直接在礬液池即可；而硅酸活化需加酸、聚丙烯酰胺需加堿。因此該藥劑較活化硅酸、
聚丙烯酰胺配制簡單，投加方便，無需增加水廠土建費(fèi)用，應(yīng)用于水廠低溫低濁水的處理，是經(jīng)濟(jì)、有效可行的。
 
 
 
 
降低低溫低濁湘江原水中濁度試驗(yàn)研究
            汪彩文 ， 孫士權(quán) ，任伯幟。， **旭東。
(1．長沙理工大學(xué)水利學(xué)院，湖南長沙410076；2．湖南科技大學(xué)土木學(xué)院，湖南湘潭411201；3．深圳水務(wù)集團(tuán)，廣東深圳518030)
摘要：文章針對(duì)低溫低濁湘江原水濁度難于處理狀況，尋找降低濁度的方法。通過強(qiáng)化混凝、預(yù)氧化工藝處理原水的試驗(yàn)研究表明：低溫低濁時(shí)，在相同條件下，三氯化鐵比硫酸鋁和堿式氯化鋁的除濁效果要好，但是三氯化鐵處理原水濁度受pH值、GT值、投加量和助凝劑的影響。中性水環(huán)境條件下，原水經(jīng)處理后殘余濁度**低；三氯化鐵投量為0．14mmol／L時(shí)處理效果**佳，對(duì)水中濁度去除率高達(dá)97．5%。 高錳酸鉀預(yù)氧化對(duì)三氯化鐵處理原水濁度起到強(qiáng)化作用，對(duì)濁度去除率可提高2．1％。
關(guān)鍵詞：低溫低濁； 湘江原水； 強(qiáng)化混凝； 預(yù)氧化； 濁度
中圖分類號(hào)：X131．2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—6504(2008)12—0063—04
水中的有機(jī)物與病毒往往吸附在懸浮顆粒物的表面，濁度不僅反映水中懸浮顆粒物的濃度，也體現(xiàn)水中有機(jī)物和病毒的含量。據(jù)**洪山等對(duì)天津自來水及其水源水的長期監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)有機(jī)物種類及其總量與濁度有明顯的相關(guān)性，降低濁度能夠提高飲用水的安全穩(wěn)定性。
目前，關(guān)于低溫低濁水還沒有明確的定義，劉繼平等認(rèn)為在一段時(shí)間內(nèi)溫度<10℃或者濁度<30NTU的地表水稱為低溫低濁水。湘江流域長沙段低溫低濁水具有如下水質(zhì)特 ：(1)水溫一般在0～10度之間變化；(2)濁度通常晴況下<30NTU，pH一般在7．0-8．0；(3)水處理過程中混凝劑消耗量大；(4)形成的絮凝體細(xì)小，松散，不易下沉等。
低溫低濁水的濁度難于降低的主要原因：(1)水溫過低不利于混凝劑的水解，現(xiàn)在大部分水廠所用的混凝劑為鐵鹽和鋁鹽，它們水解都是吸熱反應(yīng)；(2)低溫水的粘度大，絮體顆粒碰撞凝聚的難度大，影響絮凝體的成長；(3)水化膜作用強(qiáng)烈，顆粒間排斥作用力增強(qiáng)；(4)低濁意味著水中>1um的顆粒物質(zhì)少，這樣水中微細(xì)顆粒就缺少起粘附作用的“絮凝核”；(5)由于水中天然有機(jī)物的存在，水中膠體被天然有機(jī)物膜包裹，穩(wěn)定性增強(qiáng)，常規(guī)給水處理工藝對(duì)其難于去除。
1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法
1．1 混凝試驗(yàn)
靜態(tài)混凝試驗(yàn)，加入0．04mol／L(以鐵、鋁離子的量計(jì))的混凝劑； 在300r／min，150r／min，75r／rain情況下分別攪拌lmin、5min、l0min，靜止沉淀15min，取上清液進(jìn)行相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)分析。在等當(dāng)量鐵、鋁離子情況下，針對(duì)湘江水選取**佳混凝劑。
1 2 不同GT值強(qiáng)化混凝試驗(yàn)
三種水力條件下均采用4階段混凝，分別是：250r／min，150r／min，70r／min分別攪拌l、2和10min(水力條件1)；200r／min，100r／min，70r／min分別攪拌l、5和lOmin(水力條件2)；300r／min，150r／min，70r／min分別攪拌l、5和10min (水力條件3)。靜止沉淀15min取上清液測濁度。
1．3 投加聚丙烯酰胺強(qiáng)化混凝試驗(yàn)
聚丙烯酰胺(PAM)，濃度為0．1％。選擇混凝劑以后，投加助凝劑PAM，研究其對(duì)主混凝劑的助凝效果。助凝劑投加點(diǎn)在混凝后3min，助凝條件與此階段混凝條件相同。
1．4 改變pH值強(qiáng)化混凝試驗(yàn)
調(diào)節(jié)源水的pH值，研究pH值對(duì)混凝效果的影響。
1．5 預(yù)氧化試驗(yàn)
在混凝攪拌之前加入高錳酸鉀預(yù)氧化，研究其強(qiáng)化混凝去除水中濁度實(shí)驗(yàn)。預(yù)氧化工況為快速攪拌(300r/min)反應(yīng)10min。
1．6 實(shí)驗(yàn)藥劑與試驗(yàn)儀器。
試劑：天津市大茂化學(xué)試劑廠生產(chǎn)的分析純的FeCI36H20，相對(duì)分子量為270．5。長沙市分路口塑料化工廠生產(chǎn)的分析純的A12(SO4 )•18H20，相對(duì)分子量為666。堿式氯化鋁溶液(PAC)，濃度為10％(以三氧化二鋁計(jì))?，F(xiàn)配高錳酸鉀溶液，濃度為0．1％。10％鹽酸溶液(體積分?jǐn)?shù))。10％氫氧化鈉溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。上海市化學(xué)試劑采購供應(yīng)站生產(chǎn)的分析純聚丙烯酰胺。儀器：DJ一6CS型精密六聯(lián)電動(dòng)攪拌器，STZ—B24型濁度儀，水浴鍋，上海雷磁PHSJ—3F型pH計(jì)等。#p#分頁標(biāo)題#e#
2 結(jié)果與討論
2．1 強(qiáng)化混凝效果
2．1．1 不同混凝劑去除濁度效果
試驗(yàn)期間湘江原水的平均濁度為14．85NTU，平均水溫l0℃。三氯化鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁除濁效果如圖l所示。

由圖l可知，針對(duì)湘江水質(zhì)而言，以三氯化鐵作為混凝劑時(shí)處理效果**佳，對(duì)濁度的去除率比PAC平均高2％，而硫酸鋁對(duì)濁度去除率**低，平均比三氯化鐵低3．7％。在實(shí)驗(yàn)中鐵鹽混凝劑形成的礬花大而密實(shí)，沉降速度比鋁鹽水解形成的礬花快，且絮體的抗水流剪力的破壞作用強(qiáng)。這與Crozest等的研究結(jié)果類似。其原因可能是，盡管鋁鹽的水解產(chǎn)物的比表面積[200～400m2／g AI(OH)3】大于鐵鹽的水解產(chǎn)物的比表面積[160—230m2／g Fe(OH)3]，但是相近劑量的鐵鹽的水解產(chǎn)物產(chǎn)生Fe(OH)3的量是鋁鹽水解產(chǎn)生的 2.8倍。
**占生 等認(rèn)為三氯化鐵混凝消耗的堿度比硫酸鋁大2倍，而較低的pH值對(duì)增加正電荷數(shù)量和提高腐殖酸聚合物是有利的，同時(shí)也有助于金屬氫氧化物對(duì)顆粒物的吸附，同時(shí)也改變處理對(duì)象的帶電狀態(tài)。
2．1．2 三氯化鐵用量與去除濁度效果關(guān)系
不同投量下三氯化鐵的除濁效果見圖2。

由圖2知，隨著三氯化鐵投藥量加大，濁度的去除率穩(wěn)步上升，在0．04～0．06mmol／L(以鐵鹽計(jì))投量的范圍內(nèi)，去除率為90％左右。當(dāng)投藥量的進(jìn)一步加大，濁度的去除效果會(huì)更好，在0．14mmol／L的投藥量下達(dá)到97．5％。主要是大投量下，生成大量鐵鹽氫氧化物加強(qiáng)了網(wǎng)捕絮凝效果。
2．1．3 不同GT值強(qiáng)化混凝去除濁度效果三種水力條件下除濁效果見圖3。

由圖3可知在混凝條件3下混凝除濁效果**好。
對(duì)于鐵鹽混凝劑而言，快速混合階段主要是使藥劑快速均勻的分散于水中，以利于混凝劑快速水解聚合以及膠體顆粒的脫穩(wěn)，此階段反應(yīng)過程十分迅速。在絮凝階段，依靠水力攪拌促使顆粒碰撞絮凝，脫穩(wěn)膠體主要通過同向絮凝凝聚。水力條件l的速度梯度分布均勻，反應(yīng)時(shí)間適中，電性中和與吸附架橋聯(lián)合作用明顯，形成的絮體密實(shí)且不易破碎，從而有利于沉降。
2．1．4 PAM強(qiáng)化混凝去除濁度效果
確定三氯化鐵的投加量為0．04mmol／L，PAM 的投加量分別為0、0．02、0．04、0．06、0．08、0．1mg／L，投加點(diǎn)為混凝后3min。PAM強(qiáng)化混凝效果見圖4。

由圖4知，PAM 對(duì)三氯化鐵的助凝效果不明顯。在0．06mg／L的投量下對(duì)濁度去除率反而下降了5％～6％。這可能是：加人的PAM包裹在膠體表面，形成了膠體保護(hù)作用，反而不利于混凝。但投加PAM 后絮凝體積增大，沉降速度加快，可能是PAM 吸附架橋使得鐵鹽水解產(chǎn)物互相聚集從而形成大的膠體顆粒物，根據(jù)Stokes[n公式： =(P–P0/18u)gd2
可見增大顆粒尺寸能夠提高顆粒的沉降速度。
2．1.5 pH值對(duì)混凝效果的影響
用10％的鹽酸溶液(體積分?jǐn)?shù))和10%的氫氧化鈉溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù))調(diào)節(jié)原水的pH值，三氯化鐵的投量為0．04mmol／L。調(diào)節(jié)原水pH后強(qiáng)化混凝除濁效果見圖5。

由圖5可見pH值對(duì)三氯化鐵混凝效果影響 分明顯，隨著pH值的升高，濁度去除率逐步增大，在中性條件下濁度去除率達(dá)到了**佳，而后在pH為9．8左右時(shí)去除率**低，整體上三氯化鐵在偏堿性條件下對(duì)濁度去除效果差。Jemes．K．Edzwardt等認(rèn)為：在低pH值時(shí)，水解產(chǎn)物混凝形成的產(chǎn)物具有較高的正電荷，在低pH值時(shí)金屬鹽的水解產(chǎn)物的平均正電荷比高pH時(shí)高，有利于電性中和作用。同時(shí)，形成的金屬水解產(chǎn)物有網(wǎng)掃絮凝作用。
2．2 預(yù)氧化強(qiáng)化混凝去除濁度效果
確定三氯化鐵的投加量為0．04mmol／L，高錳酸鉀的投加量為0,0．5、1．0、l-5、2．0、2．5mg／L，快速攪拌(300r／min)混合，反應(yīng)時(shí)間為lOmin。預(yù)氧化效果見圖6。

高錳酸鉀在1．0mg／L投加量下，濁度的去除效果**好，而隨著高錳酸鉀投量的進(jìn)一步加大去除率卻下降。主要可能是：由于顆粒物質(zhì)表面上的負(fù)電荷由溶解性的有機(jī)物吸附產(chǎn)生的份額是顆粒粘土礦物所占份額的100倍，高錳酸鉀預(yù)氧化去除了包裹在懸浮顆粒表面的有機(jī)物，降低了顆粒間的靜電斥力，強(qiáng)化了混凝效果。而隨著高錳酸鉀投量的加大，濁度去除效果呈現(xiàn)出下降趨勢，主要是高錳酸鉀在水中生成新生態(tài)的二氧化錳固相物質(zhì)，造成了濁度的上升。
3 結(jié)論
(1)針對(duì)低溫低濁的湘江水而言，采用三氯化鐵混凝除濁效果明顯，混凝劑在0,04～0．06mmol／L投藥量下除濁效果相當(dāng)好，平均在90％以上。實(shí)驗(yàn)中鐵鹽水解形成的礬花大而密實(shí)，沉降速率快，絮體不易破碎。
(2)PAM 強(qiáng)化混凝效果不明顯，在PAM 投量為0．06mg/L．的情況下出現(xiàn)了除濁效果的大幅度降低，降幅達(dá)到4．9％。
(3)通過改變原水的pH值能夠強(qiáng)化對(duì)低溫低濁湘江水的除濁效果，在中性條件下三氯化鐵的混凝除濁效果**好。
(4)高錳酸鉀預(yù)氧化對(duì)湘江水的強(qiáng)化混凝除濁效果明顯，高錳酸鉀在lmg／L投量下混凝效果**佳。
 
強(qiáng)化混凝處理低溫低濁北渡水研究
    李瀟瀟 ，張躍軍 ，趙曉蕾 ，孫彬 ，蘇功建 ，陳雨
(1．南京理工大學(xué)化工學(xué)院，江蘇南京 210094；2．波市自來水總公司，浙江寧波315041；3．南京市自來水總公司城南水廠，江蘇南京210036)
[摘要]報(bào)道了對(duì)低溫低濁的寧波北渡水進(jìn)行強(qiáng)化混凝處理時(shí)，混凝劑及混凝攪拌條件的優(yōu)化選擇過程及結(jié)果。通過混凝燒杯實(shí)驗(yàn)．比較了聚合氯化鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鐵、兩種市售藥劑對(duì)該水的混凝脫濁效果，同時(shí)考察了強(qiáng)弱兩種混凝攪拌條件對(duì)混凝效果的影響。#p#分頁標(biāo)題#e#
【關(guān)鍵詞]低溫低濁水；混凝劑；強(qiáng)化混凝；脫濁
[中圖分類號(hào)】x703 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B [文章編號(hào)】1005—829X(2007)07—0042—03
低溫低濁水是給水處理工程中難處理的水質(zhì)之一，采用常規(guī)混凝工藝處理，經(jīng)常達(dá)不到后續(xù)水處理設(shè)備的進(jìn)水水質(zhì)要求。G內(nèi)外常用的低溫低濁水處理技術(shù)有氣浮技術(shù)、泥渣回流技術(shù)、微絮凝技術(shù)、磁力分離技術(shù)等?。但由于這些方法工藝操作復(fù)雜、成本高而不能推廣使用。強(qiáng)化混凝法特點(diǎn)是處理成本低、效果好、操作和維修方便、選用了**適用于原水水質(zhì)的混凝劑及混凝攪拌條件 。
寧波某水廠制水能力35萬t／d，其水源取自北渡河的上游。北渡河引水為寧波近郊水庫的原水，水源經(jīng)河段流入水廠，該水源在冬春季受污染較小，濁度<3 NTU，溫度<10 ℃。此類水源很難處理，即使增大一般鋁鹽混凝劑的投加量。凈化后的水質(zhì)仍很難達(dá)到G家飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，給寧波某水廠自來水生產(chǎn)帶來了較大困難。
筆者通過混凝燒杯實(shí)驗(yàn)。比較了在強(qiáng)弱兩種混凝攪拌條件下聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁(AS)、聚合硫酸鐵(PFS)、市售藥劑1、2對(duì)低溫低濁北渡水的混凝脫濁效果。為寧波某水廠的實(shí)際生產(chǎn)提供了參考。
1 試驗(yàn)部分
1．1 儀器與試劑
儀器：散射式濁度儀，Qz201型，蘇州青安儀器有限公司生產(chǎn)；六聯(lián)程控?cái)嚢鑳x，TA6一Ⅱ型，武漢恒嶺有限公司生產(chǎn)。
藥劑：PAC，液體，AI203質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％；PFS，液體，F(xiàn)e 質(zhì)量分?jǐn)?shù)12％ ；AS， 固體，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)15．8％；市售藥劑1，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％；市售藥劑2，Al2O3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％。以上藥劑均為工業(yè)品。藥劑的配制：以Al2O3，或Fe3 計(jì)，把各無機(jī)藥劑稀釋為1％的溶液投加。
北渡水水樣取自寧波某水廠水樣取水點(diǎn)，一次取足量水樣。在10～20 min內(nèi)取完。以盡量保證水質(zhì)的一致性。原水溫度6～8 ℃，濁度為2．0～2．8 NTU。
1．2 混凝除濁性能評(píng)價(jià)
1．2．1 基本操作方法
在一組燒杯中加入1 000 mL水樣后置于六聯(lián)攪拌儀中。按一定程序攪拌后靜置沉淀10 min和30 min．于液面下約2 cm處取上清液測定其濁度。
1．2．2 混凝攪拌強(qiáng)度的選擇
選擇與寧波某水廠實(shí)際生產(chǎn)混凝強(qiáng)度較為接近的攪拌條件：以200 r／min攪拌15 s時(shí)。投加混凝劑。先以200 r／min攪拌1 min．再以60 r／min攪拌9 min，**后沉淀。此條件定為攪拌條件1。即弱混凝攪拌條件。
另外。選擇一個(gè)相對(duì)較強(qiáng)的混凝攪拌強(qiáng)度與前面的攪拌強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比。以考察兩個(gè)混凝條件對(duì)混凝脫濁效果的影響。該攪拌條件為：以300 r／min攪拌15 8時(shí)，投加混凝劑。先以300 r／min攪拌3 min，再以100 r／min攪拌3 min。再以30 r／min攪拌
3 min，**后沉淀。此條件定為攪拌條件2。即強(qiáng)混凝攪拌條件。
2 結(jié)果與討論
2．1 弱攪拌條件下各混凝劑的脫濁效果
選取目前G內(nèi)給水處理**為常用的幾種無機(jī)混凝劑(PAC、PFS、AS以及寧波市水廠所用的兩種市售藥劑(1、2)對(duì)低溫低濁北渡水進(jìn)行脫濁處理，按攪拌條件1進(jìn)行混凝燒杯實(shí)驗(yàn)，分別于沉淀10 min與30 min時(shí)取上清液測濁度，結(jié)果見圖1、圖2。

從圖1和圖2可以看出。在弱攪拌條件下。沉淀10min。各混凝劑對(duì)北渡水基本沒有脫濁效果，剩余濁度甚**還高于原水濁度。沉淀30 min．除PFS在投加質(zhì)量濃度為3 mg／L時(shí)達(dá)到1．5 NTU的**低剩余濁度外，其余混凝劑脫濁效果均不明顯。冬季北

渡水呈典型的低溫低濁水特征。其難以混凝處理的原因有兩個(gè)方面：一方面。較高的絮凝速度是迅速生成較大絮凝體的必要條件，凝聚速度取決于單位時(shí)間內(nèi)的顆粒碰撞次數(shù)與有效碰撞率，而顆粒碰撞次數(shù)又與其運(yùn)動(dòng)速率有關(guān)。由于冬季北渡水水溫較低。水分子問的熱運(yùn)動(dòng)能量減少，顆粒間的碰撞機(jī)會(huì)也就減少，因此凝聚化學(xué)反應(yīng)速度也隨之減慢。而此時(shí)北渡水水質(zhì)好，濁度較低。水中顆粒數(shù)目少，所以碰撞的次數(shù)也少。另一方面。水溫對(duì)混凝劑的水解反應(yīng)有明顯的影響，低水溫使水解反應(yīng)速度減緩。此時(shí)混凝劑的分散性較差．混凝劑與膠體顆粒的接觸機(jī)會(huì)減小。電中和作用降低。不利于絮凝體的形成和長大。由于不能沉淀的微小絮體引起更強(qiáng)的光散射。導(dǎo)致剩余濁度還可能會(huì)高于原水濁度。攪拌條件1的特點(diǎn)，在于快攪強(qiáng)度不高。時(shí)間短，而慢攪時(shí)間較長，著重于慢速攪拌，總體來說攪拌強(qiáng)度較低。一般來說?？焖贁嚢栌兄谒巹┑难杆俜稚⒑头磻?yīng)的發(fā)生。慢速攪拌有利于吸附作用的進(jìn)行。對(duì)低溫低濁北渡水來說，由于攪拌條件1快攪強(qiáng)度小，時(shí)間短?；炷齽┑姆稚⒎磻?yīng)不充分。由于混凝劑分散不好，水解產(chǎn)物形成不完全。慢速攪拌下的吸附也就難以進(jìn)行。因此在弱攪拌條件下。各混凝劑處理后絮凝體較疏松．沉降性能差，脫濁效果也就差。除PFS在投加量為3 mg／L時(shí)達(dá)到1．5 NTU的**低剩余濁度。其余各混凝劑處理后濁度相對(duì)于原水均不同程度地有所上升。
2．2 強(qiáng)攪拌條件下各混凝劑脫濁效果
使用上述5種混凝劑，按攪拌條件2進(jìn)行混凝燒杯實(shí)驗(yàn)，分別沉淀10 min和30 min，取上清液測得濁度。結(jié)果見圖3、圖4。從圖3、圖4可以看出，在強(qiáng)攪拌條件下，沉淀10 min或30 min后各種混凝劑大都存在一段**佳的投藥范圍。在各自的**佳投藥劑量下．可達(dá)到各自所能達(dá)到的**好脫濁效果。投加

PFS質(zhì)量濃度1．75 mg／L處理后沉淀30 min所能達(dá)到的**低剩余濁度在0．5 NTU以下，遠(yuǎn)低于攪拌條件1下沉淀30min投加量為3mg／L時(shí)達(dá)到的15NTU的余濁，這充分說明，在攪拌條件2下的混凝脫濁效果要明顯優(yōu)于在攪拌條件1下的混凝脫濁效果。其原因可能是：攪拌條件2相對(duì)于攪拌條件1快攪強(qiáng)度大，時(shí)間長，同時(shí)存在中速攪拌的過渡。K．Ebie等研究發(fā)現(xiàn)，較高的快速攪拌對(duì)混凝效果的影響較大，在低溫下，快攪強(qiáng)度大，可使混凝劑迅速分散于水中，并加快水解反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)了小顆粒的脫穩(wěn)過程。同時(shí)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(dāng)強(qiáng)的混凝攪拌強(qiáng)度有利于低溫低濁水的混凝，可以在一定程度上改善各混凝藥劑對(duì)低溫低濁北渡水的混凝脫濁效果。#p#分頁標(biāo)題#e#
2．3 各藥劑混凝脫濁效果分析
5種混凝劑中，除了PFS以外，其他4種均是含有鋁鹽的混凝劑．其中兩種市售藥劑為復(fù)合聚鋁產(chǎn)品。各藥劑在不同混凝強(qiáng)度下，在**佳投藥量下所能達(dá)到的**低剩余濁度見表1。由表1和圖1～圖4可看出，PFS的**佳投藥范圍相對(duì)于其他無機(jī)混凝劑都要寬，在1．75～3 mg／L的藥劑投加量下，剩余濁度均可達(dá)到0．5 NTU左右。因此，相比于其他鋁鹽混凝劑．PFS在處理低溫低濁北渡水上有較為明顯的優(yōu)越性。
從水溶液化學(xué)與絮凝作用上講，聚合鋁鹽和聚合鐵鹽混凝劑具有許多共性。它們都是以其水解產(chǎn)物對(duì)水中顆?；蚰z體污染物進(jìn)行電中和脫穩(wěn)、吸附架橋或黏附卷掃而生成粗粒絮凝體由重力作用沉淀而發(fā)揮脫濁作用。鐵鹽和鋁鹽均具有強(qiáng)的水解、聚合及沉淀能力，但是，鐵鹽生成的**終產(chǎn)物氫氧化鐵相對(duì)密度較大，表面積大，**吸附力，而且，鐵鹽的水解較鋁鹽受溫度影響要小。在處理低溫低濁北渡水時(shí)，PFS水解速度比鋁鹽快，同時(shí)形成的絮體吸附量大、結(jié)構(gòu)緊湊致密、強(qiáng)度大，混凝沉降物沉降速度快，從而大大提高了混凝效果。
3 結(jié)論
比較了聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁(AS)、聚合硫酸鐵(PFS)、兩種市售藥劑對(duì)低溫低濁北渡水的混凝效果．同時(shí)考察了強(qiáng)弱兩種混凝攪拌條件對(duì)混凝效果的影響，得到如下結(jié)論：
(1)對(duì)濁度為2．5 NTU左右、溫度為6℃的低溫低濁北渡水，在原有攪拌條件下，除PFS在投加質(zhì)量濃度為3 mg／L時(shí)能將濁度降**1．5 NTU。其他混凝劑均沒有明顯的脫濁效果。因此，對(duì)低溫低濁北渡水，在混凝強(qiáng)度無法改變的情況下，用PFS作混凝藥劑能取得一定的混凝脫濁效果。
(2)在強(qiáng)攪拌條件下，各混凝劑均有各自的**佳脫濁投藥范圍。在處理低溫低濁北渡水時(shí)，適當(dāng)加強(qiáng)

混凝強(qiáng)度。選擇適合該水源水質(zhì)的混凝劑可利于其混凝過程中微細(xì)顆粒之間的碰撞、吸附和聚沉，達(dá)到較佳的混凝脫濁效果。
 
 低溫低濁水處理技術(shù)的研究應(yīng)用
郭玲，陳玉成
(1西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院2重慶市自來水公司，3重慶市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）
摘要：低溫低濁水處理是凈水技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)，從水溫、水中微粒濃度及有機(jī)污染物三個(gè)方面分析了這種水質(zhì)難于處理的原因?；诒姸嗨幚砉ぷ髡叩脑囼?yàn)研究與實(shí)踐，對(duì)多種低溫低濁水處理技術(shù)、藥劑優(yōu)選技術(shù)、泥渣回流技術(shù)、微絮凝技術(shù)、氣浮技術(shù)與強(qiáng)化混凝技術(shù)進(jìn)行了綜述。
關(guān)鍵詞：低溫低濁水；處理；混凝；濁度

1 引言
低溫低濁水的處理是給水處理工程中的難題之一，一直困擾著給水界。給水處理*域中對(duì)低溫低濁水尚沒有確切的定義，我G北方氣候寒冷，冬春季節(jié)水溫可降**0～2℃，濁度降到10～30NTU（有時(shí)10NTU以下）；我G南方地區(qū)以長江水系為代表每年隨著冬季的到來，水溫和濁度逐漸下降，水溫一般在3～7℃，濁度一般在20～５０ＮＴＵ之間變化，把每年１１月**次年３月溫度低于１０℃或濁度低于３０ＮＴＵ的地表水稱為低溫低濁度水。這種低溫低濁水很難處理，即使增大混凝劑投加量，凈化后的水質(zhì)仍很難達(dá)到G家飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。為此，我G通過２０多年的科學(xué)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，基本攻克這一技術(shù)難關(guān)，獲得了顯著的成果。
２低溫低濁水難以凈化的原因
２．１水溫的影響
低溫對(duì)混凝劑水解速率影響很大，低水溫使水解反應(yīng)速度減緩，在常見的混凝劑中，鋁鹽較鐵鹽受水溫影響大，以常用的硫酸鋁為例，當(dāng)水溫為０℃時(shí)，硫酸鋁水解速率只是５℃時(shí)的２／３～１／２。低溫水的粘度大，液層間的內(nèi)阻力大，單位時(shí)間單位體積顆粒的碰撞次數(shù)減少，不利于水中微小顆粒碰撞、凝聚和絮凝體的成長，絮凝速率和顆粒沉降速度也減小。
低水溫減弱微粒的布朗運(yùn)動(dòng)，水分子間的熱運(yùn)動(dòng)能量減弱，不利于微粒間碰撞凝聚。水溫低，膠體的溶劑化作用增強(qiáng)，顆粒周圍水化膜加厚，粘附強(qiáng)度降低，妨礙其凝聚。低溫時(shí)氣體的溶解度大，形成的絮凝體密度降低，溶解氣體大量吸附在絮凝體周圍，也不利于其沉淀。
２．２水中微粒濃度的影響
低溫條件下源水濁度越低，給水工藝在運(yùn)行中的藥耗越高，處理難度也越大。研究認(rèn)為在任何水體中，保證單位體積內(nèi)顆粒的數(shù)量和有效碰撞的次數(shù)是**關(guān)重要的，而良好的混凝處理效果是基于混凝過程中微粒具有較多的碰撞機(jī)會(huì)，由于低濁時(shí)單位體積內(nèi)顆粒密度小，水中微粒濃度很低，導(dǎo)致部分微絮體失去了碰撞凝并的條件，勢必影響混凝處理過程的正常進(jìn)行。
２。３水中有機(jī)污染物的影響
G內(nèi)外的研究結(jié)果表明，地表水中的有機(jī)物對(duì)水體中膠體的穩(wěn)定性具有重要影響，有機(jī)物顯著地增加了膠體的表面電荷，影響膠體顆粒間的結(jié)合，低溫低濁水中的微粒尺寸都較小使這種作用更明顯。低溫低濁水中一般粘土、砂等鋁硅酸鹽礦物很少，而有機(jī)物顆粒在總顆粒中所占的比例很大。研究表明，源水中顆粒物質(zhì)表面上的負(fù)電荷由溶解性有機(jī)物吸附所占的份額是粘土等礦物所占份額的１００倍。因此通過加大混凝劑的投加量，中和低濁水中顆粒物質(zhì)表面上的負(fù)電荷來達(dá)到絮凝目的是很難的。
３ 低溫低濁水處理技術(shù)
３．１ 合理選擇混凝劑與助凝劑
３．１。１ 優(yōu)選混凝劑
目前低溫低濁水處理的混凝劑一般可采用聚合氯化鋁或硫酸鋁。張海龍等通過試驗(yàn)比較了復(fù)合鋁鐵與硫酸鋁對(duì)低溫低濁水的除濁效果，結(jié)果表明：用復(fù)合鋁鐵代替硫酸鋁處理不僅除濁效果好，可明顯延長濾池的工作周期、節(jié)省自用水量，并且對(duì)凈水pH值及剩余鋁均有好處。**紅宇等用聚合氯化鐵（PFC）絮凝處理低溫低濁水的研究表明：PFC比傳統(tǒng)混凝劑FeCI3處理低溫低濁水更有效，且低溫減少了其用量。**德英等用聚硅酸硫酸鋁（PSAA）作混凝劑處理低溫低濁水的試驗(yàn)表明：該混凝劑用量少，pH適用范圍較寬，具有良好的混凝性能，能有效處理低溫低濁水。胡子斌等用自制的聚硅酸鐵（PFS）與硫酸鐵分別作混凝劑處理低溫低濁水，對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明：與投加硫酸鐵或硫酸鐵2聚硅酸助凝劑相比，PFS投量少，投加范圍寬，形成礬花迅速而粗大，沉降速度快，能有效地處理東北地區(qū)的低溫低濁水。#p#分頁標(biāo)題#e#
3.1.2投加助凝劑
對(duì)于低溫低濁水處理，用單獨(dú)的鋁及鐵鹽作混凝劑效果并不好，因?yàn)樗疁氐?，形成的?qiáng)水化氫氧化物比較穩(wěn)定，而絮凝體產(chǎn)生的速度卻很慢，導(dǎo)致了混凝劑的大量使用。目前，很多水廠都配合采用助凝劑。投加高分子助凝劑，不但提高了凝聚效果，還可減少混凝劑用量達(dá)30～40%以上，但投加時(shí)應(yīng)注意合理的選擇混凝劑和助凝劑的投配比例和投加點(diǎn)。
目前G內(nèi)高分子助凝劑主要有聚合鋁，活化硅酸（水玻璃），聚丙烯酰胺等，其中應(yīng)用**多的是活化硅酸。**銀濤等比較了投加聚鋁PAC＋改性活化硅酸與單獨(dú)投加ＰＡＣ投加ＰＡＣ＋活化硅酸凈化低溫、低濁水的效果，生產(chǎn)應(yīng)用表明，使用改性活化硅酸不僅除濁效率高，且可提高３０％的產(chǎn)水量，降低５０％的混凝劑投加量，降低凈化成本約１５％。胡萬里等用骨膠處理冬季松花江水的研究表明，骨膠作為助凝劑與硫酸鋁共同使用，處理低溫低濁水很有效。**桂榮等研究了聚合二甲基二烯丙基氯化銨（ＨＣＡ）、活化硅酸、聚丙烯酰胺三種不同助凝劑處理漢江水源冬季的低溫低濁水的效果，結(jié)果表明先加助堿劑以調(diào)節(jié)pH值，再用(HAC)與聚合氯化鋁（PAC）配伍使用，大大改善了混凝效果，較單獨(dú)投加PAC,，可大幅降低沉淀出水濁度（出水濁度2.2NTU左右），且聚合鋁投加量比使用另兩種助凝劑（出水濁度約3.5NTU）降低了40%左右，該藥劑配制、投加方便，可廣泛應(yīng)用于低溫低濁水的處理。
3.2泥渣回流法
當(dāng)原水濁度對(duì)水處理影響頗大時(shí)，采取污泥回流法可以取得較好效果。泥渣回流技術(shù)是利用機(jī)械攪拌加速澄清池的泥渣回流特點(diǎn)來增加原水濁度，彌補(bǔ)冬季原水濁度低的缺陷，以增加水中膠體雜質(zhì)微粒碰撞的機(jī)會(huì)，從而加快絮凝作用，提高絮凝反應(yīng)效率，以達(dá)到凈化低溫低濁水的目的。泥渣回流除能提高原水中顆粒濃度，增加顆粒碰撞機(jī)會(huì)，提高混合反應(yīng)速率外，還可充分利用沉淀池污泥的剩余吸附能力，提高絮凝效率。機(jī)械循環(huán)澄清池、水力循環(huán)澄清池和向反應(yīng)池中投加粘土等都具有這種效果。劉繼平等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將沉淀池的污泥回流入混合設(shè)備，可提高低溫低濁水反應(yīng)沉淀效率，降低混凝劑用量，這實(shí)際相當(dāng)于提高了進(jìn)水濁度，同時(shí)利用了沉淀池污泥的剩余吸附能力。
3.3微絮凝接觸過濾法
又稱直接過濾法，是省去沉淀過程而將混凝與過濾在濾池內(nèi)同步完成的一種新型接觸絮凝過濾工藝技術(shù)。微絮凝接觸過濾法的原理是：濾池上層濾料空隙甚小，濾料表面有一定的化學(xué)特性，在源水中投加混凝劑、助凝劑后，立即直接進(jìn)入濾池，在濾料層中形成微小絮凝體，其中一部分被截留，另一部分被濾料吸附，呈現(xiàn)具有微絮凝接觸吸附過濾作用，從而實(shí)現(xiàn)除低濁的目的。絮凝劑的選擇應(yīng)用直接影響著微絮凝直接過濾工藝的實(shí)際運(yùn)行效果及運(yùn)行費(fèi)用。Dempsei等報(bào)道了聚合鐵去除濁度、富里酸、低溫、低濁時(shí)比鋁鹽更有效且用量少。李桂平研究表明，采用微絮凝深床直接過濾工藝，聚合鐵比聚合鋁形成絮體更快，絮體更密實(shí)，抗剪切力更好，濾池的水質(zhì)周期和水頭周期更長，且達(dá)到相同處理效果時(shí)，聚合鐵的投藥量和所需床深都明顯低于聚合鋁。李冬梅等采用微絮凝深床直接過濾技術(shù)，分別用無機(jī)混凝劑和陽離子高分子聚合物處理低溫低濁水，試驗(yàn)表明：當(dāng)水溫t＞4～５℃與濁度Co＜4NTU時(shí)，不宜單獨(dú)采用無機(jī)混凝劑AS、PAC，而投加陽離子高分子聚合物作主絮凝劑或助凝劑不僅能優(yōu)化出水水質(zhì)，延長濾程，提高產(chǎn)水量，且能顯著降低藥劑成本，減少污泥體積。另有研究表明不投加助凝劑也能實(shí)現(xiàn)微絮凝接觸過濾，呂春生等發(fā)展了微絮凝攔截沉淀池技術(shù)（用一種耐浸、高吸附的天然植物作為攔截材料）來處理低溫低濁水，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了顆粒的吸附碰撞、接觸凝聚和聚集沉淀的多過程協(xié)同作用，具有高效除濁效果。胡江泳等用生物陶粒做填料采取接觸氧化法處理低溫低濁微污染源水，取得較好效果。
3.4 溶氣浮選法
我G東北地區(qū)寒冷季節(jié)長，但在雨季河水濁度又可高達(dá)幾千度，給水處理帶來困難。根據(jù)這一特點(diǎn)，研究開發(fā)了一種新型水處理構(gòu)筑物———浮沉池，它將氣浮和沉淀相結(jié)合，既利用氣浮處理低溫低濁及高藻時(shí)的良好效果，也可用沉淀來處理較高濁度的原水。這種池型已在東北地區(qū)水廠中采用近10年，取得了較好效果。該法是利用壓力溶氣水驟然減壓釋放大量的微細(xì)氣泡與原水加藥混凝產(chǎn)生的絮體粘附在一起，使其整體密度小于水的密度，使帶氣絮體浮**水面，形成浮渣，由刮渣機(jī)清除，達(dá)到除濁目的。**承春等采用在沉淀池后增設(shè)部分回流平流式溶氣浮選池對(duì)牡丹江冬季的低溫低濁水（0～３℃、３０。８～４６。２ＮＴＵ）進(jìn)行處理，其氣浮池出水濁度可達(dá)到小于２。３ＮＴＵ。孫志民等通過小型生產(chǎn)性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，新型側(cè)向流斜板浮沉池處理低溫低濁水時(shí)，運(yùn)行氣浮工藝，其出水濁度、色度、ＣＯＤＭn以及投藥量等指標(biāo)均優(yōu)于沉淀工藝。
3.5其他強(qiáng)化混凝處理技術(shù)
3.5.1高錳（鐵）酸鹽復(fù)合藥劑法
前已述及，有機(jī)物的存在使低溫低濁水更難以處理，而預(yù)氧化處理能夠有效提高常規(guī)混凝工藝效率，其主要原因在于氧化劑能破壞無機(jī)膠體顆粒表面的有機(jī)涂層，從而降低其穩(wěn)定性。高錳（鐵）酸鹽復(fù)合藥劑法正是基于此點(diǎn)提出的。該藥劑由高錳（鐵）酸鉀（主劑）和其它多種藥劑（輔劑）組成，在處理微污染水體中表現(xiàn)出極好的協(xié)同作用，針對(duì)低溫低濁水體，其助凝、助濾、去除有機(jī)污染物的效果尤其明顯。馬軍等用具有一定氧化能力的高鐵酸鹽復(fù)合藥劑作混凝劑，強(qiáng)化混凝處理低溫低濁的松花江水，沉淀后的濁度可降到2～4NTU，濾后濁度達(dá)到小于0.5NTU。梁恒等考察了高錳酸鹽復(fù)合藥劑（PPC）安全強(qiáng)化低溫低濁水的處理效能，試驗(yàn)表明：PPC預(yù)處理技術(shù)在助凝、助濾、去除水體中有機(jī)污染物等方面都具有比預(yù)氯化更好的處理效果，該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于低溫低濁水處理具有很好的應(yīng)用前景。#p#分頁標(biāo)題#e#
3.5.2微蝸旋混凝低脈動(dòng)沉淀技術(shù)
該技術(shù)利用微蝸混合器造成高比例高強(qiáng)度的微蝸旋，其強(qiáng)烈的離心慣性效應(yīng)可保障混凝劑瞬間進(jìn)入水體細(xì)部，完成宏觀和亞微觀傳質(zhì)擴(kuò)散，使膠體脫穩(wěn)迅速、充分，從而強(qiáng)化了混合反應(yīng)和混凝過程。赫俊G等運(yùn)用微蝸旋混凝低脈動(dòng)沉淀技術(shù)，對(duì)松花江和嫩江兩大水系低溫低濁水進(jìn)行試驗(yàn)表明，該新工藝較原工藝處理量提高了30.8%，投藥量減少26.7%，新工藝沉淀池出水濁度在3NTU以內(nèi)（原工藝沉淀池出水濁度在5.7～11.7NTU）。
3.5.3活性砂絮凝工藝
20世紀(jì)60年代，匈牙利學(xué)者以高分子聚合物活化了的粉砂做絮凝的懸浮接觸介質(zhì)，進(jìn)行了強(qiáng)化絮凝的研究，目前此項(xiàng)研究成果已在法G應(yīng)用。該工藝是在混凝反應(yīng)階段投加高分子活化粉砂，以克服水中雜質(zhì)顆粒在數(shù)量和質(zhì)量上的不足和低溫的不利影響；同時(shí)利用高分子良好的吸附架橋作用，形成以粉砂為核心的密度較大的絮體顆粒，改善澄清效果。姜安璽等通過在混凝階段投加經(jīng)高分子聚合物活化的粉砂作絮凝介質(zhì)處理低溫低濁水的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，活性粉砂和聚合鋁聯(lián)合使用比單獨(dú)用聚合鋁出水效果好，可明顯改善低溫低濁水處理效果，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。
3.5.4 混凝設(shè)施的強(qiáng)化
高效、經(jīng)濟(jì)的混凝劑對(duì)混凝作用固然重要，但同時(shí)須在水處理設(shè)施上提供良好的混凝條件以利后續(xù)工藝的高效運(yùn)行。目前應(yīng)用于許多水廠的旋流—網(wǎng)格絮凝池即能達(dá)到這種作用。該設(shè)施先使加藥原水流入旋流器使水流形成有序渦旋，增加顆粒間接觸和碰撞幾率，形成凝聚顆粒中心體，為后續(xù)凝聚顆粒成長、密實(shí)奠定基礎(chǔ)；后進(jìn)入小網(wǎng)眼的網(wǎng)格反應(yīng)池，以破碎大渦旋，增加水流中微渦旋比例，為顆粒間接觸粘附創(chuàng)造條件，同時(shí)多層網(wǎng)格，限制了凝聚顆粒的不合理長大，**大限度地消除了微小顆粒不易碰撞凝聚，或凝聚不穩(wěn)定等因素；且凝聚顆粒在不斷接觸、破碎等反復(fù)碰撞時(shí)，可去除低溫水或混凝劑水解反應(yīng)所夾氣泡，增加顆粒密實(shí)度，避免了輕、細(xì)顆粒的形成。孫吉吉應(yīng)用旋流—網(wǎng)格混凝設(shè)施處理低溫低濁水的試驗(yàn)表明，其在處理低溫、低濁水中具有良好的混凝效果，出水效果穩(wěn)定，產(chǎn)水效率高。
4 結(jié)語
近10年來，隨著人們對(duì)水處理認(rèn)識(shí)的不斷提高，低溫低濁水處理技術(shù)備受關(guān)注，如何更有效地處理低溫低濁水，越來越引起重視。G內(nèi)現(xiàn)有的幾種低溫低濁水處理技術(shù)，都各有優(yōu)勢，應(yīng)用時(shí)要根據(jù)條件因地制宜選擇應(yīng)用；設(shè)計(jì)時(shí)要通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選用。
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低溫低濁水的水質(zhì)特點(diǎn)
    我G北方地區(qū)全年有4, 5個(gè)月的時(shí)間處于寒冷季節(jié)，水溫在0一10℃，原水濁度一般在10 NTU以下。
    低溫低濁水中的雜質(zhì)，是以細(xì)小的膠體分散體系溶于水中，而且膠體顆粒比較均勻，膠體微粒具有很強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性和凝聚穩(wěn)定性，并且?guī)ж?fù)電的膠體微粒數(shù)量很小，所以為達(dá)到電中和所需的混凝劑也少，因此形成的絮體細(xì)、少、輕，難于沉淀，易于穿透濾層。由于濁度較低，膠體顆粒數(shù)目較少，顆粒碰撞而聚集的機(jī)會(huì)減少。水溫低，膠體顆粒的Zeta電位較高，膠體顆粒間的排斥勢能較大，而且此時(shí)微粒布朗運(yùn)動(dòng)動(dòng)能較少，粘滯系數(shù)增大，更不利于顆粒碰撞，而使得膠體顆粒脫穩(wěn)困難。水溫低，膠體的溶劑化作用增強(qiáng)，顆粒周圍水化作用突出，妨礙其凝聚。水溫低、水的粘度變大而使沉速減少，加之低溫時(shí)氣體溶解度大，使形成的絮體密度降低，溶解氣體大量吸附在絮體周圍。
    低溫下混凝劑水解產(chǎn)物的形態(tài)不佳會(huì)影響處理效果，因?yàn)槟z體顆粒具有穩(wěn)定性，且顆粒碰撞次數(shù)減少，所以，更需要混凝劑水解產(chǎn)物有一定鏈長，形成具有高聚合度低電荷的多核絡(luò)離子，充分發(fā)揮吸附架橋作用。但水溫低，聚合反應(yīng)速度降低，水解產(chǎn)物的主要形態(tài)偏重于高電荷低聚合度，因此，不利于在膠體顆粒間進(jìn)行吸附架橋。
    原水水溫低，水的動(dòng)力粘度系數(shù)提高，減弱了水中膠體的顆粒運(yùn)動(dòng)，降低了它們之間相互碰撞的機(jī)率;水中膠體的溶劑化作用增強(qiáng)，顆粒周圍的水化膜加厚，妨礙顆粒凝聚;同時(shí)，通過混凝所形成的絮體較輕，不易下沉，難以通過沉淀從水中分離出去。
    有試驗(yàn)證明絮凝氣浮工藝對(duì)于低溫、低濁水的處理達(dá)到較好效果時(shí)的流動(dòng)電流變化值較小，這也說明絮凝氣浮工藝對(duì)顆粒電中和程度的要求小于沉淀工藝，即并不需要沉淀所需的Zeta電位為零或稍微偏負(fù)，只要保證經(jīng)絮凝后能產(chǎn)生數(shù)十微米級(jí)的顆粒即可，因此絮凝劑的電中和能力只是影響絮凝氣浮工藝的條件之一。
    一般的水質(zhì)凈化，主要是去除水中的雜質(zhì)。當(dāng)以去除濁度、色度為主要指標(biāo)時(shí)，主要通過傳統(tǒng)工藝完成，即混凝、反應(yīng)絮凝、沉淀和過濾。低溫低濁水中的雜質(zhì)主要以細(xì)的膠體分散體系溶于水中，膠體微粒的動(dòng)力穩(wěn)定性和凝聚穩(wěn)定性較強(qiáng)，用雙層定量濾紙過濾，穿透率在50～70%以上，因而采用沉淀和過濾都是不可能達(dá)到凈化要求的。低溫低濁水中帶負(fù)電的膠體微粒數(shù)量很少，為達(dá)到電中和點(diǎn)所需的混凝劑也少，所形成的絮體非常細(xì)、小、輕，難于沉淀、易于穿透。影響低溫低濁水質(zhì)凈化效果的因素很多，如溫度、pH值、混凝劑的品種和投加量、水力條件等，但水溫低是水質(zhì)難以凈化的主要因素，而低溫季節(jié)出現(xiàn)的低濁度又進(jìn)一步給水質(zhì)凈化增加了難度，這是因?yàn)?#p#分頁標(biāo)題#e#
    (1)低溫對(duì)混凝劑水解速率的影響
    混凝劑在水中shou先離解成離子狀態(tài)，然后與水分子發(fā)生水解作用。其水解過程受水溫影響較大。以常用的硫酸鋁為例，當(dāng)水溫為0℃時(shí)，硫酸鋁水解速率僅為是5℃時(shí)的2/3～1/2 。
    (2)低溫對(duì)絮凝速度的影響
    較高的絮凝速度是迅速生成較大絮體的必要條件，絮凝速度取決十單位時(shí)間內(nèi)的顆粒碰撞次數(shù)與有效碰撞率，而顆粒碰撞次數(shù)又與其運(yùn)動(dòng)速率有關(guān)。當(dāng)水溫降低時(shí)，水分子間的熱運(yùn)動(dòng)能量減少，布朗運(yùn)動(dòng)給予的速度自然減慢，顆粒間的碰撞機(jī)會(huì)也就減少，因此絮凝速度也隨之減慢。同時(shí)，低溫水濁度低，水中顆粒數(shù)目減少，所以碰撞的次數(shù)也少;低溫水中的雜質(zhì)顆粒細(xì)小，顆粒的碰撞次數(shù)與顆粒直徑和的立方成反比;水溫越低，粘度越大，液層間的內(nèi)阻力越大，顆粒的碰撞機(jī)會(huì)越少，凝聚效果越差。
    另外，從顆粒帶電及脫穩(wěn)情況來看，水中運(yùn)動(dòng)著的膠粒都有Zeta電位并帶有負(fù)電荷。在兩個(gè)帶電微粒間存在著兩種作用力，一種是物質(zhì)固有的引力一范德華力;另一種是靜電斥力。兩膠粒間的合力將隨其間距的大小而變化，在一定溫度下，膠粒具有一定的動(dòng)能，若該動(dòng)能足以克服在接近過程中所出現(xiàn)的**大斥力，則在急劇增大的范德華力的吸引下，這些膠粒就可以聚合成為一些稍大的顆粒，否則兩膠粒將再次分開，依然以原始狀態(tài)存在于水中，膠粒無法沉淀。
2、高藻水的特征及危害
    一般資料認(rèn)為水中含藻量大于100萬個(gè)/L的原水就可以稱為高藻水，引灤水在藻類高發(fā)期藻類的數(shù)量遠(yuǎn)高于該限值，往往大于1000萬個(gè)/L。
    在藻類高發(fā)期間，水源水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果與同年其他月份相比，濁度、pH,藻類數(shù)量等水質(zhì)指標(biāo)隨著藻數(shù)量的劇增有較大變化。藻類通過光合作用大量繁殖和生長，消耗了水中的CO2，影響了水中的碳酸平衡，導(dǎo)致水體酸度降低，引起pH值上升。研究表明藻類和濁度之間存在著相關(guān)的變化趨勢,藻類的存在會(huì)使水中濁度增加，藻類細(xì)胞及其代謝殘?jiān)譃橛袡C(jī)物的一部分，所以在藻類增加的同時(shí)CODMn。也會(huì)增加。有關(guān)資料顯示，藻類的繁殖過程中新陳代謝會(huì)生成水體中小分子的有機(jī)物，會(huì)影響水中溶解性有機(jī)炭(DOC)的含量及組成，其濃度變化與葉綠素a的變化成比例，因此在高藻期DOC也會(huì)增加。因?yàn)閷?duì)于小分子質(zhì)量的有機(jī)物，傳統(tǒng)的混凝工藝難以將其去除，所以增加的一部分小分子質(zhì)量的DOC會(huì)增加飲用水的處理難度，且有增加消毒副產(chǎn)物的可能性。
    藻類及其分泌物是水中天然有機(jī)物(NOM)的主要來源之一，是消毒副產(chǎn)物(DBPs)的重要前體物，飲用水消毒的化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)因此提高;并且部分藻類分泌物可以成為水中細(xì)菌再生長的營養(yǎng)物質(zhì)，影響飲用水的生物穩(wěn)定性;一些藻類會(huì)產(chǎn)生藻毒素，成為飲用水水質(zhì)安全性的又一障礙。