低溫低濁水強化混凝處理技術

當前，普遍接受的低溫低濁水的定義為：溫度低于10 ℃、濁度低于30 NTU 的地表水。
低溫低濁水的混凝效果差，因而提高其混凝效果成為了專家學者們研究的重要課題。低溫低濁水混凝效果差是與混凝的機理相關的。溫度低時，無機混凝劑的水解困難; 水中雜質(zhì)顆粒的布朗運動強度減弱，顆粒之間碰撞的機會減少，不利于膠體脫穩(wěn)凝聚; 水流的剪力增大，不利于絮凝體成長; 膠體的水化作用增強，不利于膠體凝聚。濁度低時，膠體顆粒碰撞的速率大大減少，混凝效果降低。
目前，提高低溫低濁水處理技術有: 強化混凝和絮體分離(包括浮沉池、浮濾池、超濾膜深層凈化分離技術、粉末活性炭－淹沒式膜生物反應器、微絮凝接觸過濾法和增效澄清池) 。強化混凝作為一種簡單易行的處理技術一直被專家學者們探究分析。強化混凝包括: 混凝劑選擇和助凝劑的使用。
1 混凝劑
1. 1 聚合氯化鋁(PAC)
聚合氯化鋁是一種無機高分子混凝劑。郭偉峰等在處理灤河低溫低濁水的試驗中，對混凝劑聚合氯化鋁和FeCl3混凝效果進行研究，試驗時原水的平均溫度為2. 73 ℃，平均濁度為8. 28 NTU，試驗結(jié)果表明: 聚合氯化鋁對濁度和COD 的去除效果均優(yōu)于FeCl3。
1. 2 聚合氯化鐵(PFC)
聚合氯化鐵也是一種無機高分子混凝劑，由于水處理中鋁鹽混凝劑的使用而引起的飲用水中鋁含量超標的問題越來越嚴重，鐵鹽類混凝劑使用開始受到重視。王紅宇等對聚合氯化鐵絮凝處理低溫低濁水進行研究，其采用模擬水樣，水溫為4 ℃，濁度為5 NTU。實驗結(jié)果表明: 由于溫度的降低，聚合氯化鋁多羥基絡合物中間體的水解程度減小，因而其可以長時間保持原來形態(tài)，所以混凝劑聚合氯化鐵比FeCl3處理低溫低濁水的效果更好。
1. 3 聚硅酸硫酸鋁
聚硅酸硫酸鋁是一種新型無機高分子混凝劑，是聚硅酸和鋁鹽的復合產(chǎn)物，去濁除色效果好，絮凝沉降性能好。王德英等人對聚硅酸硫酸鋁處理低溫低濁水進行試驗，試驗水樣溫度為(2 ± 0. 5) ℃，濁度為9. 5 mg /L，研究結(jié)果表明: 聚硅酸硫酸鋁對低溫低具有良好的混凝效果，且混凝劑的使用量少; 聚硅酸硫酸鋁有較寬的pH 使用范圍，混凝最佳pH 為7 ～10。
1. 4 聚硅酸鐵(PSF)
聚硅酸鐵是在聚硅酸中引入鐵離子，或在鐵離子中引入低聚合度的聚硅酸而形成的無機復合高分子混凝劑。胡翔等對聚硅酸鐵處理低溫低濁水進行實驗研究，原水水樣取自哈爾濱第三自來水廠原水，水溫＜8 ℃，濁度為7. 1 NTU，實驗結(jié)果表明: 聚硅酸鐵能有效處理低溫低濁水，且處理前后pH 值基本不變; 與硫酸亞鐵或硫酸亞鐵+ 聚硅酸相比較，加藥量減少，礬花形成迅速，且礬花粗大。
1. 5 納米復合絮凝劑
張承飛等對納米復合混凝劑處理低溫低濁水進行研究，其采用了納米材料SiO2和聚合硫酸鐵制成的復合混凝劑(納米SiO2-PFS) ，所取水樣的溫度為0 ～5 ℃，濁度為4. 5 ～9. 6 NTU，實驗結(jié)果表明，該納米復合混凝劑對低溫低濁水的處理效果較好，在相同的條件下，與FeCl3混凝劑相比，其對原水濁度和COD 的去除效果更好; 該納米復合材料對pH 的適應范圍更寬，形成的礬花大且易沉降。
1. 6 復合型生物混凝劑
李立欣等對復合型生物混凝劑處理低溫低濁水進行研究，該種復合型生物絮凝劑是一種綠色凈水劑，其主要成分是多聚糖，原水取自松花江，平均溫度為1. 4 ℃，平均濁度為16. 32 NTU，實驗結(jié)果表明: 在最佳絮凝條件下，濁度的去除率為88. 34%，殘余率去除率為92. 43%，其遠低于《生活飲用水衛(wèi)生標準》的規(guī)定。
2 助凝劑
2. 1 活化硅酸(水玻璃)
活化硅酸是一種粒狀高分子物質(zhì)，其作為助凝劑用于水處理時，需要現(xiàn)場制備，否則容易形成凍膠而失去助凝作用。梅丹對助凝劑活化硅酸處理低溫低濁水進行試驗研究，該試驗使用聚合氯化鋁(PAC) 為混凝劑，水樣取自長江，水溫為2 ～7 ℃，濁度為30 ～ 40 NTU，結(jié)果表明: 對低溫低濁長江水的處理中，活化硅酸能有效地幫助降低出水濁度; 在優(yōu)水平投加組合的條件下，礬花大而密實，出水濁度比不添加助凝劑時低1 NTU 左右。
2. 2 改性活化硅酸
改性活化硅酸是一種新型助凝劑，其在活化硅酸的基礎之上添加了阻聚劑，因而其具有保存時間長等優(yōu)點。王銀濤等對助凝劑改性活化硅酸處理低溫低濁水進行了試驗研究，該試驗采用聚合氯化鋁為混凝劑(PAC) ，分別對PAC + 改性活化硅酸、PAC 和PAC + 活化硅酸的混凝效果進行探究，原水濁度20 ～ 30 NTU，溫度2. 5 ～3 ℃，結(jié)果表明: PAC + 改性活化硅酸混凝效果最好，處理費用最低，改性活化硅酸可以有效幫助混凝劑提高混凝效果。徐靜等也對改性活化硅酸的助凝效果進行研究，研究發(fā)現(xiàn)使用PAC + 改性活化硅酸處理低溫低濁水時，礬花大，易沉淀，pH 值穩(wěn)定，出水濁度低，凈水效果顯著提高。
2. 3 骨膠
骨膠是一種動物膠，屬于高分子物質(zhì)，易溶于水，無腐蝕性，無毒，是一種較為經(jīng)濟的助凝劑。胡萬里等對骨膠在低溫低濁水中的應用進行了研究，水樣取自冬季松花江，濁度在20 NTU 左右，水溫在0 ～2 ℃，混凝劑選用硫酸鋁，實驗結(jié)果表明: 當骨膠與硫酸鋁聯(lián)合使用時，絮凝效果好，礬花大而密實，出水濁度在5 NTU 以下，可以有效解決低溫低濁水處理問題。具體參見更多相關技術文檔。
2. 4 納米SiO2
施周等納米SiO2對低溫低濁水的強化混凝作用進行了研究，首先納米SiO2和雙蒸水在超聲波的作用下，形成納米SiO2分散液，其次納米分散液與硫酸鋁配合使用，研究其對高嶺土配制成的低溫低濁的混凝處理效果，結(jié)果表明: 納米SiO2可以顯著降低出水濁度，提高礬花的沉降性能。
3 結(jié)語
通過上述改變混凝劑或者使用助凝劑的方法，可以很好的提高低溫低濁水的混凝處理效果，但隨著人們對飲用水質(zhì)量要求的不斷提高，鐵鹽類混凝劑和復合混凝劑因其優(yōu)越的混凝效果會得到廣泛使用，改性活化硅酸因其解決了活化硅酸保存時間短的缺陷且助凝效果顯著提高也會得到廣泛應用，納米材料引入也將會給低溫低濁水的處理提供新的方向。

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