中水处理中混凝沉淀效果的研究

赵凯　 袁园

　　摘要：中水处理是将二级生化处理出水进行进一步处理的过程，其水质成分复杂。针对北石桥中水处理中的混凝沉淀过程，由于缺乏可参考的经验，提出专题研究，以确定影响因素及最佳投加量。
　　主题词：中水　 混凝　 PAC PAM　 研究

　 中水处理是将二级生化处理出水进行进一步处理的过程，其原水水质较普通给水处理成分复杂。北石桥中水有限责任公司中水处理采用混凝＋沉淀＋过滤＋消毒或微絮凝过滤＋消毒，两种工艺运行流程。由于针对二级出水的混凝沉淀缺乏可参考的经验，特提出专题研究，以正在使用中的洛阳富安产的PAC和阴离子型PAM为混凝和助凝剂，确定中水处理中混凝沉淀效果的影响因素及最佳投加量。

一、试验所用仪器

　　1、烘干的小烧杯2个；2、天平；3、温度计；4、玻璃棒；5、500ml容量瓶2个；6、500ml烧杯2个；7、精确到0.5ml的移液管1支；8、搅拌器。

二、实验步骤

1、配置溶液
　　分别称取10gPAC、10mgPAM（阴离子型）固体药剂用蒸馏溶解于小烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀，倒入两个500ml容量瓶并将水加满至刻度线，混合均匀，配制成浓度为20g/l和20mg/l的药液。
2、取水样
　　取两个500ml水样倒入烧杯中，编号为1^#和2^#。
3、试验内容
　　用移液管分次取PAC溶液和PAM溶液加入1^＃、2^＃烧杯中，观察溶液的变化情况。
4、实验记录
　　如下表所示。

时间 1^#、2^#溶液中絮体颗粒的形成及变化情况 药液体积△V(ml) 1^＃
PAC+PAM 2^＃
PAC+PAM 第一次，起始时间：14：20
水温：9.2℃ 无明显现象。 0.5+0 0.5+0.5 第二次，14：30 无明显现象。 0.5+0 0.5+0.5 第三次，14：40 无明显现象。 0.5+0 0.5+0.5 第四次，14：50 搅拌约3分钟，静置片刻，溶液逐渐混浊但无任何沉降现象，1^＃和2^＃没有明显差别。 0.5+0 0.5+0.5 第五次，15：10 搅拌约3分钟，静置片刻，明显可以看到小颗粒的絮体出现；3分钟后，絮体颗粒逐渐变大，在水中分布比较均匀，开始出现缓慢沉降；
5分钟后，沉降现象明显，且2^＃优于1^＃；
5分钟后，杯底可以看到沉降絮体与上部溶液间的界限，2^＃的比1^＃更清晰，二者沉降量均＞70％；3分钟后，2^＃沉降量＞80％＞1^＃。 0.5+0 0.5+0.5 第六次，15：30 搅拌约3分钟，静置片刻，明显可以看到絮体颗粒出现；1分钟后，絮体颗粒逐渐聚集，开始沉降；1分钟后，沉降现象明显，且2^＃沉降速度明显大于1^＃沉降量均＞70％，杯底可以看到沉降絮体与上部溶液间的界限，2^＃的比1^＃更清晰；5分钟后，2^＃沉降量＞80％＞1^＃； 0.5+0 0.5+0.5 第七次，15：45 搅拌约3分钟，2^＃在搅拌过程中即看到絮体颗粒大量聚集；停止搅拌静置片刻，2^＃开始沉降；
1分钟后，2^＃沉降量＞80％，上部溶液清澈，而1^＃却无此现象，仅是优于上一次的1^＃溶液。 0.5+0 0.5+0.5 第八次，14：30 搅拌约3分钟，2^＃在搅拌过程中即看到絮体颗粒大量聚集；停止搅拌2^＃即开始沉降；
1分钟后，2^＃沉降量＞90％，上部溶液清澈，而1^＃却无此现象，仅是优于上一次的1^＃溶液。 0.5+0 0.5+0.5 第一次，起始时间：09：45
水温：10.2℃ 均无明显现象。 1＋0 1＋1 第二次，10：05 加入药剂后，搅拌约3分钟。
停止搅拌静置3分钟后，均能看到似雾状的絮体颗粒；
3分钟后，絮体颗粒明显，但没有明显的沉降；
5分钟后，沉降现象明显，沉降量＞50％；
5分钟后，沉降量＞70％，但杯底上部的溶液仍略有混浊；
在整个过程中，2^＃的现象略强于1^＃。 1＋0 1＋1 第三次，10：25 加入药剂后，搅拌约3分钟。在搅拌过程中即开始出现絮体颗粒，2^＃的絮体颗粒更清晰，分明，且沉降速度大于1^＃；停止搅拌静置片刻，均能看到沉降现象；3分钟后，沉降量＞70％，杯底上部的絮体量及分布范围均是1^＃＞2^＃；5分钟后，沉降量＞80％。 1＋0 1＋1 第四次，10：20 加入药剂后，搅拌约3分钟。停止搅拌，在2^＃未静止的溶液中就可看到大片的絮体凝聚，溶液稍微稳定后即开始沉降；1分钟后，2^＃沉降量＞80％，上部溶液很清澈，而1^＃的情况略强于上一次的1^＃；1分钟后，1^＃沉降量＞90％。 1＋0 0＋1 第五次，10：25 1^＃的情况与上一次2^＃的情况相似，2^＃的现象较上一次则略强，但不明显，整个过程，1^＃的现象略优于2^＃。 0＋3 0＋1 第一次，起始时间：08：45
水温：10.1℃
水较浑浊 加入药剂后，搅拌约3分钟。停止搅拌静置片刻，均有明显的絮体颗粒；1分钟后，在杯底看到沉降的絮体但与上层溶液无明显界限，1^＃沉降偏快，且絮体量较2^＃多；3分钟后，1^＃杯底的沉降量多于2^＃，二者沉降量均＞80％，可以看到明显的界限；5分钟后，沉降量＞90％，沉降速度变慢；10分钟后，几乎完全沉降。 2＋1 1＋2 第二次，09：10 加入药剂后，搅拌约3分钟。停止搅拌静置片刻，均能看到絮体颗粒，1^＃的小而密，2^＃的大而疏且开始沉降；3分钟后，2^＃出现明显界限，界限之上的溶液较1^＃清澈，沉降量均＞50％；
3分钟后，2^＃的界限十分明显，沉降量＞70％＞1^＃，1^＃界限明显；5分钟后，2^＃＞90％＞1^＃；
8分钟后，二者均完全沉降。 1＋0 1＋0 第三次，09：45 加入药剂后，搅拌约3分钟。停止搅拌静置片刻，二者在搅拌结束即形成沉淀条件并开始沉降；2分钟后，两者几乎完全沉降，上层溶液很清澈。 0＋1 0＋0 第一次，起始时间：09：45
水温：10.2℃
水较浑浊 加入药剂后，搅拌约3分钟。在搅拌过程中即开始出现絮体颗粒；停止搅拌静置片刻，絮体颗粒开始凝聚，变大，1^＃和2^＃没有明显差别；
2分钟后，二者均开始沉降，絮体在杯底聚集，沉降量1^＃＞2^＃，杯底上部絮体颗粒1^＃较小、较密，2^＃较大、较疏；5分钟后，沉降量＞70％；
7分钟后，沉降量＞80％，溶液中仍有少量（1^＃＞2^＃）细小的絮体颗粒分布在整个水体中。 1＋0 1＋1 第二次，10：00 加入药剂后，搅拌约3分钟。在搅拌过程中即开始出现絮体颗粒；停止搅拌静置片刻，均能看到沉降现象；3分钟后，沉降量＞70％：
5分钟后，沉降量＞80％，在沉降量相同的条件下，与第一次相比，上部溶液较清澈；在整个过程中，2^＃的现象略强于1^＃。 1＋0 1＋1 第三次，10：10 加入药剂后，搅拌约3分钟。在搅拌过程中即开始出现絮体颗粒，2^＃的絮体颗粒更清晰，分明，且沉降速度大于1^＃；停止搅拌静置片刻，均能看到沉降现象；3分钟后，沉降量＞70％，杯底上部的絮体量及分布范围均是1^＃＞2^＃；
3分钟后，沉降量＞80％。 1＋0 1＋1 第四次，10：20 整个过程现象非常明显，絮体颗粒在1＃溶液加入药剂稍微搅拌即在溶液中大片聚集；1分钟后，沉降量＞80％，上部溶液很清澈，而2^＃的情况同上一次，1＃在约1分钟后沉降量＞90％。 0＋2 0＋0 第五次，10：25 1^＃和2^＃的情况均与上一次1^＃的相似，但整个过程，2^＃的现象略优于1^＃。 0＋0 0＋1

5、水质分析

　 取500ml水样共4份，平行作搅拌试验，分别按照12 mg/l和0.08 mg/l加入相应量的PAC和PAM，分别测定原水水样和沉淀后的上清液的浊度值，得到以下数据：

水样 原水浊度值（NTU） 上清液浊度值（NTU） 浊度去除率（％） 水样1（沉淀1min） 7.63 1.75 77.06 水样1（沉淀3min） 1.12 85.32 水样2（沉淀1min） 7.56 1.65 78.17 水样2（沉淀3min） 1.03 86.38 水样3（沉淀1min） 7.85 1.62 79.36 水样3（沉淀3min） 1.10 85.99 水样4（沉淀1min） 8.11 1.86 77.07 水样4（沉淀3min） 1.01 87.55

　　取500ml水样共4份，平行作搅拌试验，分别按照实际运行中的投药量22 mg/l加入相应量的PAC，分别测定原水水样和沉淀后的上清液的浊度值，得到以下数据：

水样 原水浊度值（NTU） 上清液浊度值（NTU） 浊度去除率（％） 水样1（沉淀1min） 7.63 2.75 63.96 水样1（沉淀3min） 1.85 75.75 水样2（沉淀1min） 7.56 2.82 62.70 水样2（沉淀3min） 1.80 76.19 水样3（沉淀1min） 7.85 2.66 66.11 水样3（沉淀3min） 1.76 77.58 水样4（沉淀1min） 8.11 2.70 66.71 水样4（沉淀3min） 1.78 78.05

　　根据以上水质分析数据，可以得到以下曲线：

三、研究分析及结论

　　1、 在PAC相同的前提下，加入PAM后溶液的混凝效果优于未加入的。
　　2、 原水水质的好坏影响混凝效果，由于水质越差，引入的混凝体的核心物质越多，所需投加药剂量越少且混凝效果越明显；水质越好，所需的药剂越多。
　　3、 实验室得到的理论最佳投药量为，PAC 12 mg/l和PAM 0.08 mg/l，对应于生产生产运行中实际仅投加PAC 22 mg/l，沉淀效果平均要高10%以上；考虑价格因素，PAC以2500元/吨，PAM以25000元/吨计算，PAC＋PAM混加成本约为0.032元/m³，现行单加PAC成本约为0.055元/m³，经济效益也很明显，需要尽快在生产实践中应用检验。
　　4、 当PAC的加入量为12mg/l、PAM为0.08mg/l时，混凝效果发生明显变化，趋于理想化；其投药量分别在12～20mg/l、0.08～0.16mg/l之间时，混凝效果的变化没有明显改变，二者的理想投加比例为300：2。
　　5、 实验中所使用的PAC、PAM溶液放置0～15天不影响其混凝的药理作用；放置3天之后，由于药剂已经充分混合溶解，此时的混凝效果更理想，尤其是PAM溶液；要注意的是，PAC与PAM略有不同，静置较长一段时间后，其药剂会沉淀，所以使用前，要充分摇匀。

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