國內(nèi)水廠在處理低濁度原水時(shí)，絮凝反應(yīng)一般采用鋁系或鐵系無機(jī)絮凝劑[1]。鋁鹽水解過程產(chǎn)生的礬花大，絮體卷掃和夾雜作用明顯，工藝路線成熟[2]。但鋁鹽的水解是吸熱反應(yīng)，溫度低時(shí)投藥量較大，且鋁鹽作為混凝劑有時(shí)會(huì)使出廠水中鋁含量增加[3]，對(duì)人體造成毒害。鐵鹽具有操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、受溫度影響小、絮體對(duì)微生物的親和力強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用[4]。

　　低濁度水因含有的顆粒數(shù)量少，顆粒發(fā)生碰撞的幾率降低，容易產(chǎn)生絮凝體較小、不易沉降等問題[5]。為提高沉淀效率，節(jié)約制水成本，通常投加生石灰[6]、聚丙烯酰胺[7]、活化硅酸[8, 9]等助凝劑來提高混凝效果。

　　某水廠原水為低濁度的水庫水，考慮采用絮凝、沉淀、過濾及消毒的常規(guī)工藝進(jìn)行處理，為確定合理的絮凝劑投加量及助凝劑，需進(jìn)行絮凝試驗(yàn)。筆者根據(jù)低濁水的特點(diǎn)，以氯化鐵為絮凝劑，投加氫氧化鈉來確定反應(yīng)的最佳pH，并進(jìn)一步確定氯化鐵的最佳投加量，最后考察了聚丙烯酰胺、高嶺土和硅藻土的助凝效果，旨在找出適合低濁、低堿度水的助凝技術(shù)，以服務(wù)于工程實(shí)踐。

　　1 試驗(yàn)材料與方法

　　(1)原水水質(zhì)。主要水質(zhì)指標(biāo)：色度<15度，濁度2~4 NTU，pH為6.5~7，高錳酸鹽0.9~1.2 mg/L，無異臭、異味。

　　(2)絮凝試驗(yàn)條件。在MY3000-6六聯(lián)攪拌器上進(jìn)行靜態(tài)燒杯試驗(yàn)，參數(shù)根據(jù)水廠絮凝池設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置，如表1所示。

　　(3)試驗(yàn)方法。分別取若干1 L水樣置于1 L燒杯中，用1.0 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)水樣pH，投加10 g/L的FeCl3作為絮凝劑，并分別投加高嶺土、硅藻土、PAM溶液(1 g/L)作為助凝劑，將其置于六聯(lián)攪拌機(jī)上，按上述絮凝試驗(yàn)條件進(jìn)行試驗(yàn)。

　　(4)分析方法。pH使用HQ30 d型pH計(jì)(美國哈希公司)測(cè)定;濁度使用DR890濁度儀(美國哈希公司)檢測(cè);肉眼可見物由直接觀察法檢測(cè);嗅和味由嗅氣和嘗味法檢測(cè)。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 pH對(duì)FeCl3絮凝效果的影響

　　pH對(duì)絮凝效果有較大影響。Mingquan Yan等[10]利用CaO調(diào)節(jié)原水pH，再配合低鹽基度聚合氯化鋁處理低堿度水，可大大提高對(duì)天然有機(jī)物和顆粒物的去除效果。王桂榮等[11]先加入適量氫氧化鈉調(diào)節(jié)原水pH，再加入聚合氯化鋁，可大幅降低出水濁度，形成的礬花較大且密實(shí)，達(dá)到理想的處理效果。

　　試驗(yàn)中水樣pH約為6.9，水溫18 ℃，初始濁度約為2~4 NTU。FeCl3投加量為3.6 mg/L，投加NaOH溶液調(diào)節(jié)原水pH，按表1參數(shù)進(jìn)行絮凝沉淀試驗(yàn)。不同pH下的絮凝沉淀效果如表2所示。

　　由表2可見，pH為7.0時(shí)燒杯中產(chǎn)生的絮體顆粒極為細(xì)小，絮凝效果較差;pH為8.0、9.0時(shí)則有大量肉眼可見的絮體產(chǎn)生并存在大粒徑礬花，絮凝效果明顯較好。由此可見原水pH對(duì)FeCl3的絮凝效果有一定影響，考慮到pH調(diào)至9.0時(shí)NaOH溶液投加量較大，故絮凝試驗(yàn)最優(yōu)pH取8.0。

　　2.2 FeCl3投加量對(duì)絮凝效果的影響

　　試驗(yàn)條件：水樣初始濁度為3.02 NTU，調(diào)節(jié)pH至8.0，不加入助凝劑，以FeCl3溶液為絮凝劑，投加量取1.2~4.0 mg/L，在一定水力條件下反應(yīng)一段時(shí)間，靜置15 min，考察FeCl3投加量對(duì)絮凝效果的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：FeCl3投加量<1.6 mg/L時(shí)，無礬花產(chǎn)生;當(dāng)投加量為1.8~2.6 mg/L時(shí)，每只燒杯內(nèi)均有礬花產(chǎn)生，但顆粒粒徑普遍偏小;投加量在2.8~3.0 mg/L時(shí)礬花明顯增多，但顆粒粒徑偏小;投加量在3.2~3.8 mg/L時(shí)礬花多而密實(shí)，粒徑較大。投加量超過3.8 mg/L后礬花數(shù)量無明顯增加，但出水濁度有所上升，且色度明顯上升;投加量>5.2 mg/L后出水色度>50度，呈淡紅褐色。

　　由試驗(yàn)結(jié)果可以看出FeCl3溶液的最佳投加量為3.2~3.8 mg/L，此時(shí)最小剩余濁度為0.73 NTU，濁度去除率為75.8%。

　　2.3 高嶺土投加量對(duì)FeCl3絮凝效果的影響

　　為提高FeCl3的絮凝效果，采用當(dāng)?shù)爻Ｒ姷母邘X土作為助凝劑。試驗(yàn)條件：水樣初始濁度為2.21 NTU，水溫18 ℃，pH調(diào)至8.03，F(xiàn)eCl3投加量為3.6 mg/L。改變高嶺土投加量進(jìn)行試驗(yàn)，取上清液測(cè)定剩余濁度，測(cè)定結(jié)果如圖1所示。

??圖1 高嶺土投加量對(duì)絮凝效果的影響

　　從圖1可以看出：隨著高嶺土投加量的增大，剩余濁度先逐漸減小后逐漸增加，高嶺土最佳投加范圍為3~4 mg/L，投加3 mg/L的高嶺土?xí)r最小剩余濁度為0.55 NTU，濁度最大去除率為75.1%。試驗(yàn)中，投加高嶺土后礬花的形成時(shí)間明顯縮短，礬花顆粒較大，但投加高嶺土與不投加高嶺土的剩余濁度無顯著性區(qū)別。

　　2.4 硅藻土投加量對(duì)FeCl3絮凝效果的影響

　　試驗(yàn)條件：水樣初始濁度為2.35 NTU，水溫18 ℃，pH調(diào)至8.08，F(xiàn)eCl3投加量為3.6 mg/L。以硅藻土為助凝劑，投加量為0.5~3.0 mg/L，測(cè)定上清液的剩余濁度，結(jié)果如圖2所示。

?圖2 硅藻土投加量對(duì)絮凝效果的影響

　　從圖2可以看出，隨著硅藻土的逐漸投加，剩余濁度先減小后逐漸增加，硅藻土最佳投加量為2 mg/L，相應(yīng)的最小剩余濁度為0.57 NTU，濁度最大去除率為75.7%。試驗(yàn)中，投加硅藻土后礬花形成時(shí)間明顯縮短，礬花顆粒粒徑較大，但投加硅藻土與不投加硅藻土的剩余濁度無顯著性區(qū)別。

　　2.5 PAM投加量對(duì)FeCl3絮凝效果的影響

　　試驗(yàn)條件：水樣初始濁度為2.72 NTU，水溫18 ℃，pH調(diào)至8.0，F(xiàn)eCl3投加量為3.6 mg/L。以PAM為助凝劑，其投加量為0.1~0.4 mg/L，測(cè)定上清液的剩余濁度，結(jié)果如圖3所示。

?圖3 PAM投加量對(duì)絮凝效果的影響

　　由圖3可以看出，PAM最佳投加量為0.2~0.3 mg/L，綜合礬花產(chǎn)生情況，PAM最佳投加量取0.2 mg/L，相應(yīng)的最小剩余濁度為0.35 NTU，最大濁度去除率為87.1%。試驗(yàn)中投加PAM后礬花形成時(shí)間明顯縮短，礬花顆粒粒徑較大，且剩余濁度進(jìn)一步降低。具體參見污水技術(shù)資料更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結(jié)論

　　(1)原水濁度為2~4 NTU時(shí)需調(diào)節(jié)pH，pH為8.0時(shí)絮凝效果最好。

　　(2)在最佳pH下，F(xiàn)eCl3的最佳投加量為3.2~3.8 mg/L，此時(shí)絮凝沉淀后出水濁度最低可達(dá)0.73 NTU，色度在10度以下。

　　(3)在絮凝反應(yīng)過程中投加高嶺土、硅藻土和PAM都有一定促進(jìn)作用，其中投加PAM后濁度去除率最大，效果最好，推薦使用PAM作為助凝劑。