给水处理中传统混凝剂和新型混凝剂的对比

Posted 2023-01-12 给水处理

篇首语：捐躯赴国难，视死忽如归。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了给水处理中传统混凝剂和新型混凝剂的对比相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本文着重介绍了给水处理中传统混凝剂中的硫酸铝和新型混凝剂中的聚合氯化铝(PAC)的实验对比，根据实验结果，聚合氯化铝相比硫酸铝有诸多优势，用聚合氯化铝代替硫酸铝作为给水处理中的主要混凝剂是大势所趋。
随着社会经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，对饮用水水质的要求也随之水涨船高。因此，国家对生活饮用水的水质要求越来越严格，相继颁布了一系列新的规范和标准；我国新颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中就规定将浊度指标由3.0NTU降为1.0NTU，并将水质检测的项目从以前的35项提高到了106项，标准提高了，给水处理企业的生产工艺要跟上新标准，这必须对老工艺进行改进和更新。
混凝是给水处理诸多工序中的第一道工序，也是最重要的工序之一，混凝的效果如何，直接影响到下面几步工序的处理效果，进而影响到出厂饮用水的水质。
因此，提高混凝工艺的混凝效果应作为提高饮用水水质的首要措施。而不管哪种混凝工艺，都要使用混凝剂，通过混合混凝剂后对源水投加混凝剂来进行混凝工序。因此，优选混凝剂是目前迅速提高混凝效果的捷径之一。
1.传统的混凝剂
传统的混凝剂主要有无机铝盐混凝剂和无机铁盐混凝剂。
1.1无机铝盐混凝剂
目前使用较多的无机铝盐混凝剂主要有：硫酸铝(Al2(SO4).318H2O、Al2(SO4)3.14H2O)、明矾(KAl(SO4)2.12H2O、NH4.Al(SO4)2.12H2O)等。铝盐混凝剂使用方便，但在处理低温源水时，水解困难，形成的絮凝体比较松散，且其对源水的pH值适应范围较窄。
1.2无机铁盐混凝剂
目前使用较多的无机铁盐混凝剂主要有：三氯化铁(FeCl3.6H2O)、硫酸亚铁(FeSO.47H2O)等。铁盐混凝剂易溶于水，形成的矾花比重大，易沉降，处理低温、低浊水的效果比铝盐好，它适宜的pH值范围也较宽，但铁盐混凝剂的水溶液腐蚀性很强，使用时必须注意防腐。
2.新型的混凝剂
目前，新开发的混凝剂有聚合无机混凝剂和有机混凝剂，其中有机混凝剂由于造价高、适应环境范围不广、易产生有毒副产物，目前多数处于研究阶段，在生产中的应用还不是很广泛。而聚合无机混凝剂造价相对有机混凝剂来说要低很多，且副产物毒性小，适应环境范围广，目前在一些地区已应用于生产当中。
聚合无机混凝剂主要分为聚合铝盐混凝剂和聚合铁盐混凝剂。聚合铝盐混凝剂中具有代表性的是聚合氯化铝(PAC)，而聚合铁盐混凝剂中具有代表性的是聚合硫酸铁(PFS)。这两者目前在生产中都有所应有。从这些实际应用中发现它们的优点有以下几点：
2.1形成絮凝体的速度快，耗时短，形成的絮凝体大而密实，沉降性能优异。
2.2对源水的pH值适应范围宽，且出水的pH值与源水相比变化不大。
2.3出厂水的金属离子含量低，对水质影响小；
2.4对混凝设备的腐蚀性小。
3.实验对比
聚合氯化铝(PAC)在目前的应用较为广泛，而本地区使用的混凝剂主要是硫酸铝(Al2(SO4)3.18H2O、Al2(SO4)3.14H2O)，为了推广使用新型混凝剂，我们在不同的条件下对二者进行了实验对比，验证其在本地区给水处理中推广使用的可行性。
3.1实验方法
按照硫酸铝和聚合氯化铝的有效成分，用蒸馏水配置10%的硫酸铝溶液、5%的聚合氯化铝溶液(PAC)。再用蒸馏水配置0.1%的阳离子型丙烯酰胺作为助凝剂，分别以硫酸铝+助凝剂、聚合氯化铝+助凝剂的形式，模拟净水生产工艺的混合搅拌条件，用混凝剂量相同、助凝剂量不容的两种试剂同时投加到烧杯中进行试验。
3.2实验步骤
3.2.1采集源水水样。
3.2.2测定源水的温度、pH值及浊度。
3.2.3在每个烧杯中加入1000mL源水，将烧杯定位在混凝试验搅拌仪上，把药剂装入试剂架的试管中，开动搅拌仪。
3.2.4在搅拌速度为250转/min时加入加入浓度预先设定号的不同量的混凝剂。
3.2.5快速搅拌期：混合过程(250转/min，搅拌2min)。
3.2.6慢速搅拌期：形成絮凝体过程(40转/min，搅拌15min)。
3.2.7无搅拌期：沉降过程(20min)。
3.2.8在20min时取上层清液130mL。
3.2.9检测上清液的浊度、pH值，铝离子浓度。
3.3实验结果

3.4实验结果分析
从以上3个表格中的实验数据可以看出：
1)对比聚合氯化铝(PAC)、和硫酸铝，同样使出水浊度下降0.7个NTU，两者投加量的多少分别是：聚合氯化铝(PAC)<硫酸铝，而两者的出水pH值与源水pH值差值大小分别是：聚合氯化铝(PAC)<硫酸铝，而对于出水铝离子浓度大小，两者的排序则是：聚合氯化铝(PAC)<硫酸铝<；硫酸铝的处理效果明显低于聚合氯化铝(PAC)。
2)在处理低温低浊度源水的时候，将聚合氯化铝(PAC)和硫酸铝做对比实验发现：在达到相同出水浊度(降低0.3个NTU)的情况下：硫酸铝的投加量大，为聚合氯化铝(PAC)的4倍；出水pH值比源水的降低得多，降低了0.48，而聚合氯化铝(PAC)降低得很少，只有0.23，为硫酸铝的1/2；投加硫酸铝的上清液铝离子含量较高，为聚合氯化铝的3倍，且投加硫酸铝的絮凝颗粒较稀松，不易沉降，其用量受源水pH值的影响较大；而聚合氯化铝(PAC)处理低温低浊度水的混凝效果比硫酸铝要好很多，处理后出厂水的浊度较低，使用时受pH值的影响也较小。因此，处理低温低浊度源水时，聚合氯化铝(PAC)在投加量和出水水质方面均大大优于硫酸铝。
4.结论
通过实验结果可以看出，聚合氯化铝在处理本地区源水，尤其是处理处于低温低浊度状态下的源水的时候，相比硫酸铝要优越得多。鉴于聚合氯化铝相对于硫酸铝的优越性能，建议本地区的给水处理企业将混凝剂从硫酸铝更换为聚合氯化铝(PAC)。在处理低温低浊度水时，为提高混凝效果、降低混凝剂消耗量，可在使用聚合氯化铝的同时加入助凝剂。鉴于本地区源水和处理工艺、设备的情况，在某些特殊的情况下，聚合氯化铝(PAC)在处理某些源水时效果不如硫酸铝，故在更换聚合氯化铝(PAC)作为主要混凝剂以后，还需存储一定量的硫酸铝，以备未预料的情况下使用。[责任编辑：王洪泽]