强化混凝在处理低温低浊水中的应用

Posted 2023-01-12 应用

篇首语：学而不厌，诲人不倦。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了强化混凝在处理低温低浊水中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

低温低浊水的混凝效果差，处理难度增大，影响水处理的效果，因而低温低浊水的处理一直以来都是专家学者研究的重要课题。介绍了用强化混凝技术处理低温低浊水的方法和应用实例，分析了各种方法的优势和不足，指出了铁盐类混凝剂、复合混凝剂和改性活化硅酸将会得到广泛的应用以及纳米材料的引入将会给低温低浊水的处理提供新的方向。
当前，普遍接受的低温低浊水的定义为：温度低于10 ℃、浊度低于30NTU 的地表水。低温低浊水的混凝效果差，因而提高其混凝效果成为了专家学者们研究的重要课题。低温低浊水混凝效果差是与混凝的机理相关的。温度低时，无机混凝剂的水解困难；水中杂质颗粒的布朗运动强度减弱，颗粒之间碰撞的机会减少，不利于胶体脱稳凝聚；水流的剪力增大，不利于絮凝体成长；胶体的水化作用增强，不利于胶体凝聚。浊度低时，胶体颗粒碰撞的速率大大减少，混凝效果降低。
目前，提高低温低浊水处理技术有：强化混凝和絮体分离(包括浮沉池、浮滤池、超滤膜深层净化分离技术、粉末活性炭- 淹没式膜生物反应器、微絮凝接触过滤法和增效澄清池)。强化混凝作为一种简单易行的处理技术一直被专家学者们探究分析。强化混凝包括：混凝剂选择和助凝剂的使用。
1.混凝剂
1.1 聚合氯化铝(PAC)
聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂。郭伟峰等在处理滦河低温低浊水的试验中，对混凝剂聚合氯化铝和FeCl3混凝效果进行研究，试验时原水的平均温度为2.73 ℃，平均浊度为8.28NTU，试验结果表明：聚合氯化铝对浊度和COD 的去除效果均优于FeCl3。
1.2 聚合氯化铁(PFC)
聚合氯化铁也是一种无机高分子混凝剂，由于水处理中铝盐混凝剂的使用而引起的饮用水中铝含量超标的问题越来越严重，铁盐类混凝剂使用开始受到重视。王红宇等对聚合氯化铁絮凝处理低温低浊水进行研究，其采用模拟水样，水温为4 ℃，浊度为5NTU。实验结果表明：由于温度的降低，聚合氯化铝多羟基络合物中间体的水解程度减小，因而其可以长时间保持原来形态，所以混凝剂聚合氯化铁比FeCl3处理低温低浊水的效果更好。
1.3 聚硅酸硫酸铝
聚硅酸硫酸铝是一种新型无机高分子混凝剂，是聚硅酸和铝盐的复合产物，去浊除色效果好，絮凝沉降性能好。王德英等人对聚硅酸硫酸铝处理低温低浊水进行试验，试验水样温度为(2 ± 0.5)℃，浊度为9.5 mg/L，研究结果表明：聚硅酸硫酸铝对低温低浊水具有良好的混凝效果，且混凝剂的使用量少；聚硅酸硫酸铝有较宽的pH 使用范围，混凝最佳pH 为7 ～10。
1.4 聚硅酸铁(PSF)
聚硅酸铁是在聚硅酸中引入铁离子，或在铁离子中引入低聚合度的聚硅酸而形成的无机复合高分子混凝剂。胡翔等对聚硅酸铁处理低温低浊水进行实验研究，原水水样取自哈尔滨第三自来水厂原水，水温< 8 ℃，浊度为7.1NTU，实验结果表明：聚硅酸铁能有效处理低温低浊水，且处理前后pH 值基本不变；与硫酸亚铁或硫酸亚铁+ 聚硅酸相比较，加药量减少，矾花形成迅速，且矾花粗大。
1.5 纳米复合絮凝剂
张承飞等对纳米复合混凝剂处理低温低浊水进行研究，其采用了纳米材料SiO2和聚合硫酸铁制成的复合混凝剂(纳米SiO2 - PFS)，所取水样的温度为0 ～ 5 ℃，浊度为4.5 ～9.6NTU，实验结果表明，该纳米复合混凝剂对低温低浊水的处理效果较好，在相同的条件下，与FeCl3混凝剂相比，其对原水浊度和COD 的去除效果更好；该纳米复合材料对pH 的适应范围更宽，形成的矾花大且易沉降。
1.6 复合型生物混凝剂
李立欣等对复合型生物混凝剂处理低温低浊水进行研究，该种复合型生物絮凝剂是一种绿色净水剂，其主要成分是多聚糖，原水取自松花江，平均温度为1.4 ℃，平均浊度为16.32NTU，实验结果表明：在最佳絮凝条件下，浊度的去除率为88.34%，残余率去除率为92.43%，其远低于《生活饮用水卫生标准》的规定。
2 .助凝剂
2.1 活化硅酸(水玻璃)
活化硅酸是一种粒状高分子物质，其作为助凝剂用于水处理时，需要现场制备，否则容易形成冻胶而失去助凝作用。梅丹对助凝剂活化硅酸处理低温低浊水进行试验研究，该试验使用聚合氯化铝(PAC)为混凝剂，水样取自长江，水温为2 ～7 ℃，浊度为30 ～ 40NTU，结果表明：对低温低浊长江水的处理中，活化硅酸能有效地帮助降低出水浊度；在优水平投加组合的条件下，矾花大而密实，出水浊度比不添加助凝剂时低1NTU 左右。
2.2 改性活化硅酸
改性活化硅酸是一种新型助凝剂，其在活化硅酸的基础之上添加了阻聚剂，因而其具有保存时间长等优点。王银涛等对助凝剂改性活化硅酸处理低温低浊水进行了试验研究，该试验采用聚合氯化铝为混凝剂(PAC)，分别对PAC + 改性活化硅酸、PAC 和PAC + 活化硅酸的混凝效果进行探究，原水浊度20 ～ 30NTU，温度2.5 ～ 3 ℃，结果表明： PAC + 改性活化硅酸混凝效果最好，处理费用最低，改性活化硅酸可以有效帮助混凝剂提高混凝效果。徐静等也对改性活化硅酸的助凝效果进行研究，研究发现使用PAC + 改性活化硅酸处理低温低浊水时，矾花大，易沉淀，pH 值稳定，出水浊度低，净水效果显著提高。
2.3 骨胶
骨胶是一种动物胶，属于高分子物质，易溶于水，无腐蚀性，无毒，是一种较为经济的助凝剂。胡万里等对骨胶在低温低浊水中的应用进行了研究，水样取自冬季松花江，浊度在20NTU 左右，水温在0 ～ 2 ℃，混凝剂选用硫酸铝，实验结果表明：当骨胶与硫酸铝联合使用时，絮凝效果好，矾花大而密实，出水浊度在5NTU 以下，可以有效解决低温低浊水处理问题。
2.4 纳米SiO2
施周等纳米SiO2对低温低浊水的强化混凝作用进行了研究，首先纳米SiO2和双蒸水在超声波的作用下，形成纳米SiO2分散液，其次纳米分散液与硫酸铝配合使用，研究其对高岭土配制成的低温低浊的混凝处理效果，结果表明：纳米SiO2可以显著降低出水浊度，提高矾花的沉降性能。
3 .结语
通过上述改变混凝剂或者使用助凝剂的方法，可以很好的提高低温低浊水的混凝处理效果，但随着人们对饮用水质量要求的不断提高，铁盐类混凝剂和复合混凝剂因其优越的混凝效果会得到广泛使用，改性活化硅酸因其解决了活化硅酸保存时间短的缺陷且助凝效果显著提高也会得到广泛应用，纳米材料引入也将会给低温低浊水的处理提供新的方向。