混凝劑與高分子絮凝劑聯合投加去濁試驗研究

陳益濱 何 超 孔楊勇

(浙江建設職業技術學院 浙江 杭州 311231)

絮凝沉淀法是應用最廣泛，成本最低的水處理方法之一。為提高混凝效果，經常在水處理中在投加混凝劑的同時投加高分子絮凝劑，使之形成大而密實的絮體，從而得到更好的出水水質。

高分子絮凝劑在水中的絮凝機理主要是高分子物質的吸附架橋[1]。混凝劑與高分子絮凝劑在水處理過程中聯合投加可以形成一種密度大，具有類凝膠網絡結構的高密度網狀絮體。這種結構是單獨投加方式形成的普通絮體所不具備的。該種高密度網狀絮體區別于普通絮體的不同特性在水處理過程中對于出水水質有著特殊影響。

1 試驗條件

1.1 試驗裝置

武漢恒嶺科技生產的TDT-2型濁度儀

深圳中潤水工業技術發展公司的ZR4-6型混凝試驗攪拌機

1.2 試驗材料

原水配制：采用河底泥，用自來水浸泡后，經0.053mm的篩網過濾，用加權平均法粗算定容量某一濁度的原水所需的泥水和自來水量，根據濁度大小加入自來水或泥水直到滿足為止。

混凝劑和助凝劑種類：試驗混凝劑選用蘭州澤銳凈水劑公司生產的聚合鋁鐵PAFC、聚合氯化鋁PAC、Al2(SO4)3· 8H2O、FeCl3·6H2O，助凝劑選用上述公司生產的聚丙烯酰胺（陰離子PAM）。

2 試驗過程

試驗水樣：配制一定濁度的原水，分別量取1000mL混凝試驗攪拌機的燒杯內。

藥劑投加：配制10g/L劑溶液，0.5g/L的助凝劑溶液，做混凝劑單獨投加試驗時，分別按不同的投量投加到原水燒杯對應的加藥管內，待反應開始由攪拌機自動投加。做混凝劑和助凝劑聯合投加時，混凝劑按單獨投加時的最佳投量投加到六個試管中，手動投加。助凝劑按不同的投量投加到原水燒杯對應的加藥管內，在反應到1min拌機自動投加。

攪拌控制：混凝攪拌機的參數設置見表1。

表1 混凝攪拌機的參數設置

水質測定：將混凝反應后的水樣靜沉3min，在燒杯的取樣口取水樣并測定濁度。

3 結果及分析

3.1 和絮凝劑的最佳投藥量

試驗條件下，混凝劑和絮凝劑的最佳投藥量隨著濁度的升高而增加，結果如表2所示。

表2 不同濁度下高分子混凝劑最佳投藥量(mg/L)

3.2 加和單獨投加出水余濁

PAFC和PAC在不同濁度原水條件下，不論無機混凝劑選用的是PAFC或PAC，采用聯合投加方式所得的最佳靜沉出水余濁均小于單獨投加方式，如圖1所示。由此，可以說明聯合投加方式形成的高密度網狀絮體的自由沉降性能優于單獨投加方式所形成的普通絮體。

圖1 兩種投加方式最佳靜沉出水余濁對比圖

這是由于投機高分子有機絮凝劑后，大大加強了吸附架橋作用。從而使高分子鏈上所吸附的分子量大大增加。這加大了絮體的密度，提高了自由沉淀的效率。而高分子鏈相互架橋形成的網狀結構，在沉降過程中也有助于加強對一些微粒的網捕卷掃作用，進一步降低靜沉余濁。這些作用在原水濁度較高（300NTU）時效果相對明顯，是由于原水中懸浮物濃度相對較高，絮凝劑可吸附的分子量較多，導致絮體密度較高。而且，高分子鏈相互架橋形成的網狀結構也更為致密。

3.3 凝劑出水濁度最佳狀態對比

原水濁度在50NTU左右時，PAFC、PAC、氯化鐵、硫酸鋁的最佳投藥量分別為20mg/L、25mg/L、60mg/L、70mg/L。圖2為這四種混凝劑與PAM聯合投加的最佳投藥量狀態下的靜沉余濁和PAM的最佳投量。

圖2 不同混凝劑聯合投加最佳靜沉出水余濁和PAM投量對比圖

對于聯合投加方式所形成的高密度網狀絮體而言，PAFC和PAC的出水余濁相當，氯化鐵和硫酸鋁的靜沉余濁相當。PAFC和PAC的出水余濁明顯較低，出水效果較好。與氯化鐵和硫酸鋁相比，PAFC和PAC所需的PAM只相當于前者的一半。這說明由無機高分子混凝劑和PAM聯合投加所形成的高密度網狀絮體的自由沉降性能優于投加簡單無機混凝劑所形成的高密度網狀絮體，且PAM的投加量少。

這是由混凝劑的自身的物理化學特性所決定的。以鋁鹽為例，其在水中的水解產物分成四類：單體和小聚合物；中等大小聚合物；大聚合物；固體A1(OH)3(S)。就可以看出它們的各種物種的分布比例極為不同[72]。硫酸鋁在水中的水解產物以單體和小聚合物、固體A1(OH)3(S)居多，而中等大小聚合物和大聚合物較少或沒有。PAC在水中的水解產物的分布從數量和種類上都比較均勻。

正是由于本身水解產物中有大量的中等大小聚合物和大聚合物，無機高分子混凝劑自身就具有相當的吸附架橋能力，同時相互吸附架橋的聚合物也比單體有更高的分子量，可以形成更加致密的絮體。因此，由高分子無機混凝劑聯合投加所形成的高密度網狀絮體，在投加較少量的PAM的情況下，仍能取得比簡單無機混凝劑聯合投加所形成的高密度網狀絮體有更好的自由沉降特性和更好的出水余濁。

4 結論

4.1 混凝劑與高分子絮凝劑聯合投加有更低的出水余濁，其形成的高密度網狀絮體的自由沉降性能優于單獨投加方式所形成的普通絮體。

4.2 高分子無機混凝劑與高分子絮凝劑聯合投加的效果較之簡單無機混凝劑與高分子絮凝劑聯合投加的效果要好。

［1］嚴世熙，編.給水工程 [M].4版.北京：中國建筑工業出版社，1999，12∶263.

［2］許保玖，編.給水處理理論 [M].北京：中國建筑工業出版社，2000，10∶181-182.