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1、处理低温海河水的混凝剂筛选高丽琼1,2，张宇峰1,2，张朝晖2，杨林洋2，经倩楠21 天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室, 天津（300160）2 天津工业大学材料科学与化学工程学院，天津（300160）E-mail: gaoliqiong8284摘要 ：选择聚合氯化铝（PAC ）和聚合硫酸铁（PFS ）作为混凝剂，聚丙烯酰胺（PAM）作为助凝剂对海河水在低温条件下的浊度去除及CODMn去除进行了研究。结果表 明，PFS对于海河水浊度和CODMn 去除性能较好，其最佳投加量为20mg/L。添加助凝剂 PAM可以改善絮凝体的沉降性能，但不能提高混凝沉淀过程对水体浊度和CODMn的
2、去除性 能。关键词：低温混凝；海河；聚合氯化铝（PAC）；聚合硫酸铁（PFS）1. 引言海河水是天津市工业用水的主要来源，该水源在冬春季节为低温低浊水。低温条件 时，由于水粘度变大，水中杂质热运动减慢影响絮凝体的成长，使得传统混凝剂的混凝除 浊效能明显低于常温时，因此有必要筛选适合于处理低温海河水的混凝剂1。本文针对天 津海河水质特点，通过试验探讨在低温条件下对海河水浊度和 CODMn 去除性能较好的混 凝剂及其投加条件。2. 试验部分2.1 试验水质试验用水均采自天津海河，试验期间海河取水口水质变化情况见表 1：表 1 试验期间海河取水口主要水质参数Tab.1 water quality o
3、f the Haihe River in experiment数 值原水水 质指标最大值最小值平均值温度()9.64.36.0PH7.06.26.7浊度(NTU)19.15.2812.90CODMn(mg/L)17.095.0110.12电导率(s/cm)445511263004.5Cl-（mg/L）984.66161.79632.282.2 试验方法混凝试验在 MY3000-6 智能型混凝试验搅拌仪上进行，整个试验过程分为三个阶段： 快速混合阶段：搅拌速度：120r/min，混合时间：1min，GT 值 2436.0；絮凝阶段：搅拌速度：30r/min，混合时间：20min， GT 值 84
4、36.0； 沉降阶段：静置沉降时间：15 min。 沉降阶段结束后，取上清夜分别测定浊度和 CODMn。2.3 测试方法用 HX-S026-B 型浊度仪直接测定浊度，用高锰酸钾法测定 CODMn。- 5 -3. 结果与讨论3.1 不同混凝剂投加量的探讨聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）是两种常用的混凝剂，图 1 反映了低温条件 下两种混凝剂单独投加时的混凝效果。由图 1 可看出，在相同的投加量下，投加 PFS 的水体矾花沉降速度明显快于 PAC。随 着 PAC 投加量的增加，矾花主体沉降速度总体上呈加快趋势。当投加量大于 80mg/L 时， 矾花沉降速度基本不再变化。而随着 PFS 投
5、加量的增加，矾花主体沉降时间逐渐缩短，在 投加量 40 mg/L 时沉降速度达到最快，之后又呈现逐渐增加的趋势。当 PFS 投加量增大到80mg/L 时，出现明显的胶体过稳现象，矾花沉降性能变差。PFS沉降时间PAC沉降时间主体渣层沉降时间（min）87654321051020406080100120PAC、PFS投加量（mg/l）图1 PAC、PFS不同投加量对矾花沉降时间的影响Fig1 The effect of PAC PFS dosage on blowball sedimentation time图 2，3 反映了在相同投加量下，PAC 与 PFS 对浊度和 COD 的去除效果。由图
6、 2 可以 看出，随着 PAC 投加量的增加，其对浊度的去除率一直呈上升趋势,当投加量为 60mg/L 时，去除率已达到 78.71%，之后去除率缓慢上升。而 PFS 的投加量为 20mg/L 时对浊度的 去除率就已迅速上升至 81.07%，之后随着 PFS 投加量增大去除率的变化趋于平缓。当投加 量达到 60mg/L 时，去除率增加至 86.29%，之后去除率急剧下降,其原因还是 PFS 投加量过 大引起水体过稳现象，从而导致出水水质恶化，浊度升高。PFS对浊度的去除 PAC对浊度的去除10090浊度去除率(%)8070605040302010051020406080100120PAC、PF
7、S投加量(mg/l)图2 PAC、PFS不同投加量对浊度去除率的影响Fig2 The effect of PAC PFS dosage on turbidity removalPFS对COD的去除PAC对COD的去除6050COD去除 率(%)4030201001020406080100120PAC、PFS投加量(mg/l)图3 PAC、PFS不同投加量对COD去除率的影响Fig3 The effect of PAC PFS dosage on turbidity removal图 3 表明：随着 PFS 投加量的增加，CODMn 的去除效果呈现不断上升的趋势，且在投 加量 20mg/L 时去
8、除率已迅速上升至 31.81%，之后变化趋于平缓。而对于投加 PAC 的试 验，CODMn 的去除率较低，最高去除率仅 17.44%，且去除效果不是很稳定，去除率出现先 增加后下降，而且下降趋势很快的情况。两种混凝剂对 CODMn 的最大去除率均出现在投加 量为 80 mg/L 时，但 PFS 比 PAC 的去除率高两倍。综合以上试验结果分析，不论是对矾花沉降效果还是对浊度和 CODMn 的去除率，低温 条件下的最佳混凝剂均为 PFS ，综合考虑处理效果及经济性，确定其最佳投加量为20mg/l。3.2 助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）对浊度及 CODMn 去除的影响主体渣层沉降时间浊度去除率COD去
9、除率主体渣层沉降时间(min)54321001235PAM投加量(mg/l)1009080去除率(%)706050403020100图 4 PAC 投加量为 40mg/L,PAM 不同投加量对出水浊度 COD 去除率及矾花沉降时间的影响Fig4 The effect of PAM dosage on turbidity and COD removal and blowball sedimentation time主体渣层沉降时间 浊度去除率 COD去除率5 90主体渣层沉降时间(min)804 70去除率(%)603 502 40301 20100 00 1 2 3 5PAM投加量(mg/l)
10、图 5 PFS 投加量为 20mg/L,PAM 不同投加量对出水浊度 COD 去除率及矾花沉降时间的影响Fig5 The effect of PAM dosage on turbidity and COD removal and blowball sedimentation time聚丙烯酰胺是水处理中常用的助凝剂之一，图 4、5 反映了低温条件下添加 PAM 对混 凝效果的影响。试验发现，不论是对于 PAC 还是对于 PFS，添加 PAM 后矾花的沉降性能均有了一定 程度的改善，矾花主体沉降时间随着 PAM 投加量的增加都在逐渐减小，且 PAM 对投加 PAC 的沉降速度的改善颇为明显。但出
11、水浊度去除率随着 PAM 投加量的增加不但没有增 加，反而有降低的趋势。PAC 投加量一定时，出水浊度去除率随着 PAM 投加量的增加一 直在缓慢下降；而 PFS 投加量一定时，出水浊度去除率在 PAM 投加量为 1mg/L 时出现略 微升高，而后便持续下降。投加不同量 PAM 时对 CODMn 的去除率也没有出现明显的改 善。CODMn 的去除率随 PAM 投加量的增加呈现波动状态，但幅度不大。总体来看投加 PAM 不仅没有提高对 CODMn 的去除率反而使其略有下降。所以，采用 PFS 作混凝剂时，投加 PAM 对出水浊度和 CODMn 的去除效果没有明显改 善，只是在一定程度上改善了矾花
12、的沉降性能。同时考虑经济性，其投加量定为 1mg/L。4. 结论1、低温条件下，相同投加量时 PFS 对浊度和 CODMn 的去除效果明显好于 PAC，PFS矾花的沉降性能也明显好于 PAC 。2、添加助凝剂 PAM 能够明显改善絮凝体的沉降性能，但不能提高混凝沉淀过程对 水体浊度和 CODMn 的去除性能，反而会使 CODMn 的去除率略有降低。3、低温条件下，能够有效削减海河水浊度和 CODMn 的最佳混凝剂为 PFS。其最佳投加条件为： PFS20mg/L；PAM1mg/L。参考文献1 张跃 军 , 赵晓 蕾 , 李潇 潇 , 等 . 处 理 低 温 、 低 浊 宁 波 白溪水 库水 的
13、混 凝剂 优化 J. 中 国给水 排 水,2007,23(13):52-55.2 李为兵,金雪中,张红春.处理低温低浊水的混凝剂优选J. 中国给水排水,2006,22(13):49-52.3 皮新华,江霜英,李艳丽.PAFC与PAC饮用水处理的生产性对比实验研究J.江苏环境科技,2006,19(2):1-2. 4 李新杰,朱文菲,张跃军,等.聚铝、聚铁和阳离子聚丙烯酰胺用于长江原水除浊研究J.中国农村水利水 电,2007(12):64-66.5 杨海燕, 左金龙, 吴菁, 等. PAFS 混凝剂处理南方低 浊水的混凝实验 研究J. 哈尔滨商业大学学 报,2006,22(5):31-34.Opt
14、imizing Selection of Coagulant for Treatment of LowTemperature Raw Water of Tianjin Haihe RiverGao Liqiong1，2, Zhang Yufeng1，2, Zhang Zhaohui2, Yang Linyang2, Jing Qiannan21. Key Laboratory of HollowFiber Membrane Material and Membrane Process of Ministry ofEducation, Tianjin Polytechnic University,
15、 Tianjin (300160)2. School of Material Science and Chemical Engin-eering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin (300160)AbstractThe removal effects of turbidity and CODMn from raw water of the Haihe River in low temperature by poly-aluminum chloride(PAC)，poly-ferric sulfate(PFS)and cationic poly-a
16、crylamide (PAM) is studiedThe results indicate that PFS can efficiently remove turbidity and CODMn from raw waterand the best PFS dosage was 20 mgLWhen coagulant aid PAM was used，the sedimentation per-formance of floc was improved, but there was no obvious improvement for removal of turbidity andCODMnKeywords: coagulant under low temperature, the Haihe River, poly-aluminum chloride (PAC), poly- ferric sulfate (PFS)作者简介：高丽琼( 1982)，女， 硕士研究生；张宇峰( 1962)，男，教授，导师，E-mail：zyf9182.
