聚合硅酸铁处理低温低浊水的效果研究*

张 毅 裴厚龙 方正梅 方正琼

（云南梓康廷环保科技有限公司，云南 昆明650203）

0 前言

低温低浊水是水处理技术中的一大难题。由于水温低，水的粘度大，水中微粒浓度低，尺寸小且分布均匀，导致絮凝反应慢，生成的絮凝体（矾花）小而不易沉降[1]。混凝处理是低温低浊水净化处理中的一个重要过程。之前曾有研究表明[2]用聚合氯化铝铁处理低温低浊水，存在投加量较大，生成的絮凝体轻而细小，沉淀慢，絮体破碎严重等缺点。所以急需开发更经济、更有效的絮凝剂来处理低温低浊水。

活化硅酸作为助凝剂在给水处理中应用已有几十年的历史，在强化低温水的混凝、提高除浊效率、降低混凝剂的用量等方面效果显著，在给水处理领域具有很好的应用空间。但由于配制时易凝胶化、保存期短等缺点，限制了它的广泛使用[3]。

本公司研制出贮存期明显延长的聚合硅酸铁（PSF），本实验用聚硅酸铁处理低温低浊水，并与市售聚合氯化铝（聚合氯化铝（PAC））的混凝效果相比较。

1 实验部分

1.1 主要仪器及药品

ZR4-2混凝实验搅拌机、721型可见分光光度计、SGZ-B图像便携式浊度仪、FA2204B电子天平、COD-11型化学需氧量速测仪、PHS-3C上海精科pH计。

市售聚合氯化铝（PAC），Al2O3%为10.53%，盐基度48%

自制Si/Fe摩尔比为1:1的聚合硅酸铁（PSF）

1.2 溶液配置

分别称取上述液体样品混凝剂1g，稀释至1000ml容量瓶，配成1g/L浓度溶液，摇匀，备用。

1.3 实验步骤

水样取自昭通大渔洞水库，取10份1000图像ml水样，加入一定量的混凝剂，在转速为500r/min下搅拌1图像min，然后在50图像r/min下搅拌10图像min，搅拌停止后静止沉降20图像min，图像期间观察絮凝体形成时间、形状、大小和沉降状况，在液面下2～3图像cm处吸取上清液，图像用浊度计测浊度，用铂钴标准比色法测定色度，用重铬酸钾氧化法测定化学需氧量（COD），用pH计测定其pH值。

表1 原水条件Tab.1 The conditions of raw water

2 实验结果与讨论

2.1 处理低温低浊水剩余浊度对比

聚合硅酸铁（PSF）与同等剂量的聚合氯化铝（聚合氯化铝（PAC））处理后的剩余浊度进行对比，实验结果如表2和图1所示。

表2 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对剩余浊度的影响Tab.2 Influence of PAC and PSF to residual turbidity

图1 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对剩余浊度的影响Fig.1 Influence of PAC and PSF to residual turbidity

由表2和图1可以看出，聚合硅酸铁（PSF）不仅能很好地降低低温低浊水的浊度，而且与目前常用的聚合氯化铝（PAC）混凝效果相比有明显的优越性：用量少，在相同投加量情况下，剩余浊度远低于聚合氯化铝（PAC）。而且在实验过程中观察到，聚合硅酸铁（PSF）在水处理过程中较聚合氯化铝（PAC）产生的矾花大，沉降时间更短。可能是由于聚合硅酸铁（PSF）能形成更长的分子链，具有更强的电中和作用和网捕作用，沉降速度也就更快。

2.2 处理低温低浊水色度对比

聚合硅酸铁（PSF）与同等剂量的聚合氯化铝（PAC）处理后的色度进行对比，实验结果如表3和图2所示。

表3 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对色度的影响Tab.3 Influence of PAC and PSF to chroma

图2 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对色度的影响Fig.2 Influence of PAC and PSF to chroma

由表3和图2可见，聚合硅酸铁（PSF）去除色度的能力比聚合氯化铝稍强一些，最佳投加量在4.5mg/L-9mg/L，均符合饮用水标准（低于 15）。

2.3 处理低温低浊水COD变化

聚合硅酸铁（PSF）与同等剂量的聚合氯化铝（PAC）处理后的COD进行对比，实验结果如表4和图3所示。

表4 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对COD的影响Tab.4 Influence of PAC and PSF to COD

图3 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对COD的影响Fig.3 Influence of PAC and PSF to COD

由表4和图3可看出，聚合硅酸铁（PSF）对COD的去除效果明显优于聚合氯化铝（PAC），在投加量为4.5mg/L到6mg/L效果最好。

2.4 PSFC对处理后水pH值的影响

考虑到饮用水在处理后的pH值影符合饮用水标准pH=6.5～8.5，为此，专门测定了聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）投加后对水处理后的PH的影响，原水样的pH值为8.1。

表5 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对水样PH的影响Tab.5 Influence of PAC and PSF to PH

图4 聚合氯化铝（PAC）和聚合硅酸铁（PSF）对水样PH值的影响Fig.4 Influence of PAC and PSF to PH

由表5和图4可看出，随着PSF投加量的增加，虽然处理后水样的pH值逐渐降低，但均符合饮用水标准。

3 结论

温度较低时，而聚合硅酸铁（PSF）助凝的主要机理为高分子链的吸附架桥作用，受温度的影响很小，可以把颗粒连接起来形成大的矾花，从而保证混凝和沉淀的效果。因此聚合硅酸铁（PSF）是一种新型的无机高分子混凝剂，混凝能力强、矾花大、沉降快、水温和pH值适应范围广，能有效地处理低温低浊水，效果优于聚合氯化铝（PAC）作混凝剂时的混凝效果。而且处理前后pH值基本无变化，可以在水处理中大量用于低温低浊水的处理。同时还可缩短水样在处理系统中的停留时间，因而可提高系统的处理能力，并有望取代铝盐处理饮用水而根除水中残余铝对人体健康的影响。

［1］龚云峰,吴春华,丁桓如.低温低浊水处理技术[J].华东电力,2004(11):14-16.

［2］徐锰,李风亭,张冰如.处理水库低温低浊水混凝剂的优选[J].净水技术,2009(03):69-72.

［3］黄正杰,张楠.活化硅酸的制取和保存[J].山西建筑,2013(12):111-113.

［4］胡子斌,王向明,付红亮.聚硅酸铁处理低温低浊水的研究[J].工业用水与废水,2004(04):21-22.