低溫低濁原水處理的混凝劑篩選試驗(yàn)及水廠生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例

王海青，胡 翔，陳玲瑚，張 璐，蔣福春

(蘇州市自來(lái)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(zhǎng)鏈的鋁聚合體，沉淀水中的污染物，然而在低溫時(shí)水解緩慢，混凝沉淀效果下降，導(dǎo)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(wú)機(jī)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(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑無(wú)法比擬的效果［2］。為解決蘇州地區(qū)冬天低濁度原水的處理問(wèn)題，本試驗(yàn)對(duì)聚硫氯化鋁的混凝性能進(jìn)行考察，并與傳統(tǒng)混凝劑液體硫酸鋁與聚氯化鋁進(jìn)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(gòu)自太倉(cāng)市新星輕工助劑廠，其具體參數(shù)及價(jià)格如表1 所示。

表1 混凝劑的規(guī)格參數(shù)和價(jià)格Tab.1 Specifications and Price of Coagulants

1.2 水質(zhì)情況

試驗(yàn)選擇在冬天低溫時(shí)間段進(jìn)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(zhì)指標(biāo)檢測(cè)方法

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

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

2 結(jié)果與討論

2.1 中試試驗(yàn)

在常規(guī)水處理工藝中，沉淀池?fù)?dān)負(fù)著去除原水中大量懸浮物的任務(wù)，是必不可少的主體工藝。在水廠運(yùn)行中混凝劑的投加需隨時(shí)根據(jù)出水水質(zhì)、原水水量和沉淀池出水濁度進(jìn)行調(diào)整，而混凝劑投加的關(guān)鍵控制參數(shù)就是沉淀池出水的濁度目標(biāo)值。為確保水質(zhì)，同時(shí)控制和降低制水成本，本試驗(yàn)預(yù)先進(jìn)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(jié)果如圖2 所示。

圖2 四種混凝劑對(duì)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(shí)，沉淀池出水濁度去除率沒(méi)有顯著增加，而采用聚合氯化鋁和聚硫氯化鋁時(shí)，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(yōu)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(dá)到40% ～50%。在處理低溫低濁原水方面，聚硫氯化鋁的優(yōu)勢(shì)很快體現(xiàn)出來(lái)，在相同沉淀池出水水質(zhì)的目標(biāo)要求下，其投加量明顯減少。

2.2 生產(chǎn)試驗(yàn)

通過(guò)中試試驗(yàn)，驗(yàn)證了聚硫氯化鋁的混凝效果相對(duì)較好，對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)沉淀池出水水質(zhì)進(jìn)行取樣檢測(cè)，并與傳統(tǒng)凈水劑液體硫酸鋁進(jìn)行比較。試驗(yàn)中，除了關(guān)注水質(zhì)濁度指標(biāo)以外，還對(duì)較渾濁度更敏感反應(yīng)水質(zhì)狀況的顆粒物指標(biāo)［3］進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖3 所示。

圖3 生產(chǎn)試驗(yàn)期間沉淀池出水2 μm 顆粒物數(shù)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(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，沉淀池出水渾濁度指標(biāo)顯著低于采用液體硫酸鋁作為混凝劑時(shí)，同時(shí)2 μm 顆粒物數(shù)也顯著降低，表明采用聚硫氯化鋁的效果優(yōu)于原液體硫酸鋁，并且未出現(xiàn)采用液體硫酸鋁無(wú)法解決的冬天跑礬花現(xiàn)象，凈水效果良好。同時(shí)，本試驗(yàn)還對(duì)采用聚硫氯化鋁后出水的鋁指標(biāo)進(jìn)行了考察，其濃度范圍為0.01 ～0.20 mg/L，雖低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.3 mg/L 的限值，但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中仍需嚴(yán)格控制混凝劑的使用量。

2.3 生產(chǎn)成本核算

查看表1 各混凝劑的價(jià)格，發(fā)現(xiàn)聚硫氯化鋁的成本顯著高于傳統(tǒng)的液體硫酸鋁。如果全年使用，水廠凈水原材料費(fèi)用勢(shì)必增加，而通過(guò)水廠歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)僅冬季液體硫酸鋁的投加量高，考慮根據(jù)原水濁度季節(jié)性變化的特點(diǎn)，采取5 月～10 月投加液體硫酸鋁，其余時(shí)間投加聚硫氯化鋁，通過(guò)近一年的生產(chǎn)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)年均單位凈水成本增長(zhǎng)僅0.004 元/m3，因此對(duì)總凈水成本影響不大。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)四種混凝劑投加量比較的中試試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)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(yōu)于傳統(tǒng)的液體硫酸鋁。生產(chǎn)試驗(yàn)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(shù)顯著降低。

［1］周虹云，應(yīng)培琪.聚硫氯化鋁和硫酸鋁混凝劑在閘北水廠的應(yīng)用對(duì)比分析［J］.上海水務(wù)，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(jìn)展［J］.當(dāng)代化工，2013，42(9):1243-1245.

［3］何元春，許超偉. 顆粒物計(jì)數(shù)儀在生物活性炭工藝中的應(yīng)用［J］.中國(guó)給水排水，2004，20(4):71-73.