低溫低濁原水處理的混凝劑篩選試驗及水廠生產應用實例

王海青，胡 翔，陳玲瑚，張 璐，蔣福春

(蘇州市自來水有限公司，江蘇蘇州 215002)

液體硫酸鋁和聚合氯化鋁是水處理工藝常用的混凝劑，主要是依靠Al3+水解形成長鏈的鋁聚合體，沉淀水中的污染物，然而在低溫時水解緩慢，混凝沉淀效果下降，導致硫酸鋁的投加量增加，影響到制水成本［1］。聚硫氯化鋁是一種新型的無機高分子絮凝劑，它可在不加堿性助劑或其他助凝劑的條件下，起到傳統無機絮凝劑無法比擬的效果［2］。為解決蘇州地區冬天低濁度原水的處理問題，本試驗對聚硫氯化鋁的混凝性能進行考察，并與傳統混凝劑液體硫酸鋁與聚氯化鋁進行比較。

1 材料與方法

1.1 混凝劑

液體硫酸鋁、高純硫酸鋁、聚合氯化鋁和聚硫氯化鋁均購自太倉市新星輕工助劑廠，其具體參數及價格如表1 所示。

表1 混凝劑的規格參數和價格Tab.1 Specifications and Price of Coagulants

1.2 水質情況

試驗選擇在冬天低溫時間段進行，其原水濁度為5 ～15 NTU，水溫為4 ～8℃。

1.3 水處理流程

X 水廠采用臭氧活性炭深度處理工藝，工藝流程示意圖如圖1 所示。

1.4 水質指標檢測方法

渾濁度采用哈希2100P 濁度儀測定，顆粒物采用IBR 便攜式顆粒物計數儀檢測，鋁參照GB/T 5750.6—2006(1.5)，采用Varian 820 型電感耦合等離子體質譜儀檢測。

圖1 X 水廠工藝流程示意圖Fig.1 Flow Chart of Treatment Process in X Waterworks

2 結果與討論

2.1 中試試驗

在常規水處理工藝中，沉淀池擔負著去除原水中大量懸浮物的任務，是必不可少的主體工藝。在水廠運行中混凝劑的投加需隨時根據出水水質、原水水量和沉淀池出水濁度進行調整，而混凝劑投加的關鍵控制參數就是沉淀池出水的濁度目標值。為確保水質，同時控制和降低制水成本，本試驗預先進行了中試研究，分別考察了4 種混凝劑在不同投加范圍沉淀池出水濁度去除率，結果如圖2 所示。

圖2 四種混凝劑對原水渾濁度的去除率比較Fig.2 Comparison of Removal Efficiency of Raw Water Turbidity by Four Coagulants

由圖2 可知采用高純硫酸鋁時，沉淀池出水濁度去除率沒有顯著增加，而采用聚合氯化鋁和聚硫氯化鋁時，沉淀池出水濁度的去除率較為明顯，其中聚硫氯化鋁的效果優于聚合氯化鋁。在低投加量條件下，采用聚硫氯化鋁，濁度去除率已達到40% ～50%。在處理低溫低濁原水方面，聚硫氯化鋁的優勢很快體現出來，在相同沉淀池出水水質的目標要求下，其投加量明顯減少。

2.2 生產試驗

通過中試試驗，驗證了聚硫氯化鋁的混凝效果相對較好，對其進行生產試驗驗證，對沉淀池出水水質進行取樣檢測，并與傳統凈水劑液體硫酸鋁進行比較。試驗中，除了關注水質濁度指標以外，還對較渾濁度更敏感反應水質狀況的顆粒物指標［3］進行了檢測，檢測結果如圖3 所示。

圖3 生產試驗期間沉淀池出水2 μm 顆粒物數和渾濁度Fig.3 2 μm Particle Count and Turbidity of Effluent from Sedimentation Tank during Production Test

由圖3 可知采用聚硫氯化鋁混凝劑進行生產試驗，沉淀池出水渾濁度指標顯著低于采用液體硫酸鋁作為混凝劑時，同時2 μm 顆粒物數也顯著降低，表明采用聚硫氯化鋁的效果優于原液體硫酸鋁，并且未出現采用液體硫酸鋁無法解決的冬天跑礬花現象，凈水效果良好。同時，本試驗還對采用聚硫氯化鋁后出水的鋁指標進行了考察，其濃度范圍為0.01 ～0.20 mg/L，雖低于國家標準0.3 mg/L 的限值，但在實際生產運行中仍需嚴格控制混凝劑的使用量。

2.3 生產成本核算

查看表1 各混凝劑的價格，發現聚硫氯化鋁的成本顯著高于傳統的液體硫酸鋁。如果全年使用，水廠凈水原材料費用勢必增加，而通過水廠歷史生產數據，發現僅冬季液體硫酸鋁的投加量高，考慮根據原水濁度季節性變化的特點，采取5 月～10 月投加液體硫酸鋁，其余時間投加聚硫氯化鋁，通過近一年的生產試驗，發現年均單位凈水成本增長僅0.004 元/m3，因此對總凈水成本影響不大。

3 結論

通過對四種混凝劑投加量比較的中試試驗，發現在處理低溫低濁的原水方面，聚硫氯化鋁的混凝效果要顯著優于傳統的液體硫酸鋁。生產試驗表明采用聚硫氯化鋁作為混凝劑，其沉淀池出水的濁度和顆粒物數顯著降低。

［1］周虹云，應培琪.聚硫氯化鋁和硫酸鋁混凝劑在閘北水廠的應用對比分析［J］.上海水務，2007，23(3):10-11.

［2］李思，江雨航，張金輝，等.水處理劑聚硫氯化鋁(PACS)的研究進展［J］.當代化工，2013，42(9):1243-1245.

［3］何元春，許超偉. 顆粒物計數儀在生物活性炭工藝中的應用［J］.中國給水排水，2004，20(4):71-73.