低温低浊原水处理的混凝剂筛选试验及水厂生产应用实例

王海青，胡 翔，陈玲瑚，张 璐，蒋福春

(苏州市自来水有限公司，江苏苏州 215002)

液体硫酸铝和聚合氯化铝是水处理工艺常用的混凝剂，主要是依靠Al3+水解形成长链的铝聚合体，沉淀水中的污染物，然而在低温时水解缓慢，混凝沉淀效果下降，导致硫酸铝的投加量增加，影响到制水成本［1］。聚硫氯化铝是一种新型的无机高分子絮凝剂，它可在不加碱性助剂或其他助凝剂的条件下，起到传统无机絮凝剂无法比拟的效果［2］。为解决苏州地区冬天低浊度原水的处理问题，本试验对聚硫氯化铝的混凝性能进行考察，并与传统混凝剂液体硫酸铝与聚氯化铝进行比较。

1 材料与方法

1.1 混凝剂

液体硫酸铝、高纯硫酸铝、聚合氯化铝和聚硫氯化铝均购自太仓市新星轻工助剂厂，其具体参数及价格如表1 所示。

表1 混凝剂的规格参数和价格Tab.1 Specifications and Price of Coagulants

1.2 水质情况

试验选择在冬天低温时间段进行，其原水浊度为5 ～15 NTU，水温为4 ～8℃。

1.3 水处理流程

X 水厂采用臭氧活性炭深度处理工艺，工艺流程示意图如图1 所示。

1.4 水质指标检测方法

浑浊度采用哈希2100P 浊度仪测定，颗粒物采用IBR 便携式颗粒物计数仪检测，铝参照GB/T 5750.6—2006(1.5)，采用Varian 820 型电感耦合等离子体质谱仪检测。

图1 X 水厂工艺流程示意图Fig.1 Flow Chart of Treatment Process in X Waterworks

2 结果与讨论

2.1 中试试验

在常规水处理工艺中，沉淀池担负着去除原水中大量悬浮物的任务，是必不可少的主体工艺。在水厂运行中混凝剂的投加需随时根据出水水质、原水水量和沉淀池出水浊度进行调整，而混凝剂投加的关键控制参数就是沉淀池出水的浊度目标值。为确保水质，同时控制和降低制水成本，本试验预先进行了中试研究，分别考察了4 种混凝剂在不同投加范围沉淀池出水浊度去除率，结果如图2 所示。

图2 四种混凝剂对原水浑浊度的去除率比较Fig.2 Comparison of Removal Efficiency of Raw Water Turbidity by Four Coagulants

由图2 可知采用高纯硫酸铝时，沉淀池出水浊度去除率没有显著增加，而采用聚合氯化铝和聚硫氯化铝时，沉淀池出水浊度的去除率较为明显，其中聚硫氯化铝的效果优于聚合氯化铝。在低投加量条件下，采用聚硫氯化铝，浊度去除率已达到40% ～50%。在处理低温低浊原水方面，聚硫氯化铝的优势很快体现出来，在相同沉淀池出水水质的目标要求下，其投加量明显减少。

2.2 生产试验

通过中试试验，验证了聚硫氯化铝的混凝效果相对较好，对其进行生产试验验证，对沉淀池出水水质进行取样检测，并与传统净水剂液体硫酸铝进行比较。试验中，除了关注水质浊度指标以外，还对较浑浊度更敏感反应水质状况的颗粒物指标［3］进行了检测，检测结果如图3 所示。

图3 生产试验期间沉淀池出水2 μm 颗粒物数和浑浊度Fig.3 2 μm Particle Count and Turbidity of Effluent from Sedimentation Tank during Production Test

由图3 可知采用聚硫氯化铝混凝剂进行生产试验，沉淀池出水浑浊度指标显著低于采用液体硫酸铝作为混凝剂时，同时2 μm 颗粒物数也显著降低，表明采用聚硫氯化铝的效果优于原液体硫酸铝，并且未出现采用液体硫酸铝无法解决的冬天跑矾花现象，净水效果良好。同时，本试验还对采用聚硫氯化铝后出水的铝指标进行了考察，其浓度范围为0.01 ～0.20 mg/L，虽低于国家标准0.3 mg/L 的限值，但在实际生产运行中仍需严格控制混凝剂的使用量。

2.3 生产成本核算

查看表1 各混凝剂的价格，发现聚硫氯化铝的成本显著高于传统的液体硫酸铝。如果全年使用，水厂净水原材料费用势必增加，而通过水厂历史生产数据，发现仅冬季液体硫酸铝的投加量高，考虑根据原水浊度季节性变化的特点，采取5 月～10 月投加液体硫酸铝，其余时间投加聚硫氯化铝，通过近一年的生产试验，发现年均单位净水成本增长仅0.004 元/m3，因此对总净水成本影响不大。

3 结论

通过对四种混凝剂投加量比较的中试试验，发现在处理低温低浊的原水方面，聚硫氯化铝的混凝效果要显著优于传统的液体硫酸铝。生产试验表明采用聚硫氯化铝作为混凝剂，其沉淀池出水的浊度和颗粒物数显著降低。

［1］周虹云，应培琪.聚硫氯化铝和硫酸铝混凝剂在闸北水厂的应用对比分析［J］.上海水务，2007，23(3):10-11.

［2］李思，江雨航，张金辉，等.水处理剂聚硫氯化铝(PACS)的研究进展［J］.当代化工，2013，42(9):1243-1245.

［3］何元春，许超伟. 颗粒物计数仪在生物活性炭工艺中的应用［J］.中国给水排水，2004，20(4):71-73.