海藻酸鈉-聚合氯化鋁復(fù)配混凝劑應(yīng)用于電廠原水預(yù)處理的研究

高 楓，閆柄屹，苗 宇，何明思

（大唐東北電力試驗(yàn)研究院有限公司，吉林長春 130102）

1 概述

隨著國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的日益嚴(yán)格和各大電力集團(tuán)全力推進(jìn)“節(jié)水及零排放”改造進(jìn)程，混凝劑的使用已經(jīng)成為了燃煤電廠水處理過程中最為重要的環(huán)節(jié)之一。目前電廠預(yù)處理階段所采用的混凝劑主要有硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵等，在處理原水時(shí)用量大、處理效果一般，隨著節(jié)水及零排放的推進(jìn)，為減小末端廢水的處理壓力，對(duì)于預(yù)處理階段的處理要求越來越高。

長春某熱電廠所用原水為水庫水，平均濁度通常情況下低于60NTU，其水體主要污染物是氮磷等含量超標(biāo)，水質(zhì)富營養(yǎng)化狀態(tài)在中營養(yǎng)與輕度富營養(yǎng)化之間徘徊，多年來長春某熱電廠采用聚合氯化鋁（PAC）作為混凝劑去除濁度和有機(jī)污染物，但其投加量主要依靠經(jīng)驗(yàn)。此外，夏季投加聚合氯化鋁電廠對(duì)電廠原水的處理效果也未見報(bào)道

因此，有必要研究PAC-SA復(fù)配混凝劑對(duì)火電廠原水的混凝效果并優(yōu)化出配方及用量，保證高效的原水預(yù)處理，避免對(duì)設(shè)備造成影響，減小末端廢水的處理壓力，為廢水零排放的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)原水為長春市水庫水，其水溫為 21.2～25.4℃，pH為8.1～8.3，濁度為54.3NTU。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

儀器：MY3000-6F智能型混凝試驗(yàn)攪拌儀器，武漢市梅宇儀器有限公司；WGZ-200濁度計(jì)，上海昕瑞儀器儀表有限公司；便攜式pH計(jì)，浙江力辰儀器科技有限公司。

試劑：聚合氯化鋁（PAC），河南鞏義滕達(dá)供水材料廠，其氧化鋁（以Al2O3計(jì)）為30%，鹽基度為 40%～90%，pH（1%水溶液）為 3.5～5.0。海藻酸鈉（SA），北京化工廠有限責(zé)任公司，分析純，純度大于99%。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）稱取一定量的PAC固體粉末，加入去離子水進(jìn)行溶解，然后攪拌，配制濃度為10g/L的PAC溶液。

（2）稱取一定量的SA固體粉末，將其放入到60～65℃的去離子水中溶脹一段時(shí)間，然后攪拌20～30min，使其完全溶解，配制濃度為1g/L的SA溶液。

（3）維持500～1000r/min快速攪拌至少30s后加入PAC溶液，繼續(xù)快速攪拌30～60s，然后加入一定量的SA繼續(xù)快速攪拌30～60s，接下來以20～200r/min慢速攪拌10～30min，最后沉淀30min。

3 結(jié)果與討論

3.1 PAC-SA最佳投藥量確定

為得到在pH為8.3左右下，不同水溫下處理效果最好時(shí)的最佳加藥量，選取PAC投加量為5mg/L、10mg/L、15mg/L，PAC-SA投加量為PAC5mg/L+SA0.5mg/L、PAC5mg/L+SA1mg/L、PAC10mg/L+SA0.5mg/L、PAC10mg/L+SA1mg/L、PAC15mg/L+SA0.5mg、PAC15mg/L+SA1mg/L進(jìn)行考察，如圖1所示。結(jié)果表明，單獨(dú)投加PAC時(shí)隨著PAC投加量的增加，當(dāng)投加量為15mg/L時(shí)達(dá)到最佳處理效果余濁為5.5NTU，當(dāng)投加PAC-SA時(shí)，投加量為：PAC10mg/L、SA1mg/L時(shí)達(dá)到最佳處理效果余濁為2.3NTU，說明將PAC與SA復(fù)配可有效減少PAC的用量，并且可以達(dá)到更佳的處理效果，同時(shí)，溫度對(duì)混凝劑的處理效果影響較大，最佳處理效果溫度為20～25℃。

圖1 體系余濁-投藥量-溫度曲線

3.2 PAC-SA混凝沉淀后殘余鋁的變化

研究表明，鋁鹽混凝劑的使用是水中鋁含量升高的主要原因[3]。水中的殘留鋁對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體的危害已引起人們的高度重視[4]。選取PAC投加量為5mg/L、10mg/L、15mg/L，PAC-SA投加量為PAC5mg/L+SA0.5mg/L、PAC5mg/L+SA1mg/L、PAC10mg/L+SA0.5mg/L、PAC10mg/L+SA1mg/L、PAC15mg/L+SA0.5mg、PAC15mg/L+SA1mg/L在 pH8.3左 右考察不同投加量對(duì)殘留鋁的影響，如圖2所示。結(jié)果表明，隨著溫度的升高，余鋁去除效果逐漸加強(qiáng)，最佳余鋁去除溫度為20～25℃，當(dāng)將單獨(dú)投加PVC和投加PAC-SA進(jìn)行比較，當(dāng)PAC-SA投加量為PAC5mg/L、SA1mg/L時(shí)余鋁剩余濃度最低為0.28mg/L，PAC-SA投加量為PAC5mg/L、SA0.5mg/L時(shí)余鋁剩余濃度最低為0.58mg/L，而單獨(dú)投加PAC5mg/L時(shí)余鋁濃度為0.89mg/L；當(dāng)PAC-SA投加量為PAC10mg/L、SA1mg/L時(shí)余鋁剩余濃度最低為0.56mg/L，PAC-SA投加量為PAC：10mg/L、SA0.5mg/L時(shí)余鋁剩余濃度最低為0.59mg/L，而單獨(dú)投加PAC10mg/L時(shí)余鋁濃度為0.95mg/L；當(dāng)PAC-SA投加量為PAC：15mg/L、SA1mg/L時(shí)余鋁剩余濃度最低為0.68mg/L，PAC-SA投加量為PAC15mg/L、SA0.5mg/L時(shí)余鋁剩余濃度最低為0.72mg/L，而單獨(dú)投加PAC15mg/L時(shí)余鋁濃度為1.22mg/L，說明SA對(duì)余鋁的去除有極大的促進(jìn)作用。

圖2 體系余鋁-投藥量-溫度曲線

3.3 G值和Gt值

選取最佳水力條件下經(jīng)分析計(jì)算得到的G值和Gt值列于表1中。在絮凝階段，攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間直接影響絮凝過程中的水力條件，進(jìn)而影響最終的絮凝效果。G值和Gt值能將抽象的水力條件定量描述。由實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，得知綜合考慮攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間后，Gt值宜取104～105，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得G值和Gt值結(jié)果均與經(jīng)驗(yàn)值相吻合。說明本實(shí)驗(yàn)對(duì)PACSA復(fù)配混凝劑所產(chǎn)生的極佳處理效果既有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)論證、經(jīng)驗(yàn)值依托又有理論依據(jù)。

表1 最佳水力條件下計(jì)算得到的G值和Gt值

4 結(jié)論

1）PAC-SA的最佳投加量為：PAC10mg/L、SA1mg/L，將PAC與SA復(fù)配可有效減少PAC的用量。溫度對(duì)PAC的混凝處理效果影響非常顯著，溫度較低時(shí)時(shí)，PAC-SA的混凝處理效果很差，當(dāng)水體溫度為20～25℃時(shí)，PAC-SA的混凝處理效果較好，最佳溫度為20～25℃。

2）隨著溫度的升高，余鋁去除效果逐漸加強(qiáng)，最佳余鋁去除溫度為20～25℃，比較單獨(dú)投加PAC和投加PAC-SA。在單獨(dú)投加PAC情況下，隨著PAC投加量的增加，水中的殘留鋁量逐漸升高，當(dāng)PAC投加量為15mg/L時(shí)水中余鋁量高達(dá)1.38mg/L，當(dāng)投加PAC-SA時(shí)可以明顯看出海藻酸鈉的添加對(duì)余鋁的去除具有促進(jìn)效果。綜合考慮混凝效果和余鋁去除效果選取PAC-SA的最佳投加量為：PAC10mg/L、SA1mg/L，余鋁為0.56mg/L時(shí)作為最佳加藥量。

3）PAC-SA處理夏季長春某熱電廠原水效果很好。復(fù)合凝劑體系投藥降時(shí)間短，絮凝效果更好，污泥濕基重量輕，是較理想的絮凝劑。最佳水力條件研究表明：復(fù)合絮凝劑體系所需水力條件要求較高。

綜上所述，在夏季投加PAC-SA對(duì)長春某熱電廠原水進(jìn)行強(qiáng)化混凝處理，效果較顯著，為長春某熱電廠及相似電廠處理低濁、高天然有機(jī)質(zhì)原水提供了一定參考依據(jù)。