复合絮凝剂-PAC混凝处理黄河水的研究

复合絮凝剂-PAC混凝处理黄河水的研究王俊，田振邦，黄作华，黄伟庆（河南省科学院化学研究所有限公司，郑州450002）摘要：将复合絮凝剂（HNHX-5）与PAC复配，用于混凝处理黄河水。结果表明：HNHX-5投加量为15mg/L、PAC投加量为15mg/L，静置沉降30min时，水样浊度2.06NTU、CODMn2.36mg/L、UV2540.1458mg/L、NH3-N0.182mg/L。与PAC相比：絮体沉降速度快，对水样的浊度、CODMn、UV254、NH3-N去除率高，可显著提高对黄河水的混凝处理效果，较少水中残余铝含量。关键词：复合混凝剂；聚合氯化铝；混凝处理；黄河水中图分类号：X522文献标识码：ACompositeFlocculantandPACCoagulationPurificationtheYellowRiverWaterWANGJun,TIANZhen-bang,HUANGZuo-hua,HUANGWei-qing(InstituteofChemistry,HenanAcademyofSciences,Zhengzhou450002,China)Abstract:Thecompositeflocculant(HNHX-5)combinedwithPACusedforcoagulationpurificationtheYellowRiverwater.Theresultsshowthat,ThedosageoftheHNHX-5is15mg/L,thePACdosageis15mg/L,settling30min.Thewaterturbidityis2.06NTU,CODMnis2.36mg/L,UV254is0.1458mg/L,NH3-Nis0.182mg/L.ComparedwithPAC,theflocsedimentationfast.Thewaterturbidity,CODMn,UV254andNH3-Nremovalrateishigher,cansignificantlyimprovethecoagulationeffectoftheYellowRiverwater,lesscontentoftheresidualaluminuminwater.Keywords:compositeflocculant;PAC;coagulationtreatment;YellowRiverwater混凝是水处理的重要单元之一，且往往是必不可少的步骤。在给水处理中，以地表水和地下水为水源，经自然沉淀、混凝、沉淀、过滤、消毒，出水达到生活用水和工业用水要求。其中，混凝主要以中和电荷及架桥吸附等作用，使水体中的胶体及悬浮物脱稳、絮凝，可通过沉淀、过滤或气浮等工艺使絮体与水分离[1,2]。影响混凝效果的因素包括混凝沉淀设施和絮凝剂、絮凝剂投加量等，在混凝沉淀设施已定的情况下，选用性能良好的絮凝剂，对于改善供水水质，提高供水的安全可靠性，降低制水成本意义重大。在给水处理行业，应用最为广泛的絮凝剂为聚合氯化铝（PAC），PAC具有絮体形成快、沉降速度快、净水成本低等优点。但PAC的使用会增加水体中残余铝的含量。如何在满足混凝要求的同时，较少水体中残余铝含量，及如何在水源来水浊度偏高的情况下，稳定保障出水浊度，直接关系着供水水质及供水安全等问题。本文以自主合成的用于净水处理的新型无机高效复合絮凝剂（HNHX-5）与PAC复配，用于混凝处理黄河水，考察了HNHX-5与PAC的复配比例及投加量对黄河水混凝处理效果的影响，并与PAC的混凝效果进行对比。1材料与方法1.1试验用水试验所用黄河水取自郑州花园口，原水浊度为115.0NTU，pH值7.80，水温28℃左右。原水中含有少量泥沙，经静置沉降5h后，水样浊度33.08NTU、CODMn3.63mg/L、UV2540.2249mg/L、NH3-N0.452mg/L。本文以静置沉降5h后的上层清液为试验水样。1.2仪器与试剂仪器：YP6001型电子天平；AR2140型电子分析天平；DW-3型数显电动搅拌器；pHS-3c型数字酸度计；WGZ-20S浊度计；722N型可见分光光度计；UV-1800紫外分光光度计。试剂：聚合氯化铝，市售工业级；草酸钠，优级纯；硫酸肼、六次甲基四胺、高锰酸钾、硫酸等均为分析纯。1.3试验方法每次取1000ml水样做烧杯试验。水样浊度的测定采用WGZ-20S浊度计，CODMn的测定采用高锰酸盐酸性法[3]，UV254的测定采用紫外分光光度法，NH3-N的测定采用纳氏试剂光度法[4]。1.3.1PAC混凝试验取1000ml水样于烧杯中，加入一定量的PAC，以200r/min的搅拌速度搅拌2min，再以100r/min的搅拌速度搅拌10min，静置沉降，取上层清液测浊度。取静置沉降60min的水样过滤，测CODMn、UV254和NH3-N。1.3.2HNHX-5复配PAC混凝试验取1000ml水样于烧杯中，加入一定量的HNHX-5与PAC，以200r/min的搅拌速度搅拌2min，再以100r/min的搅拌速度搅拌10min，静置沉降，取上层清液测浊度。取静置沉降30min的水样过滤，测CODMn、UV254和NH3-N。2结果与讨论2.1PAC投加量对水样处理效果的影响按1.3.1节的试验方法，PAC投加量取0、10、20、30、40、50、60mg/L，静置沉降时间取10、20、30、40、50、60min，考察PAC投加量对水样处理效果的影响，结果见图1、图2。图1PAC投加量与沉降时间对水样浊度的影响Fig.1EffectofthePACdosageandthesettlingtimeontheturbidityofthewater图2PAC投加量对水样处理效果的影响Fig.2EffectofthePACdosageontreatmenteffecttothewater由图1、图2可知，增加PAC投加量，可显著降低水样浊度，且水样浊度随着静置沉降时间的增加而降低。PAC混凝对水样浊度、CODMn、UV254、NH3-N的去除率，随着PAC投加量的增加而升高。当PAC投加量达30mg/L时，水样静置沉降30min时浊度小于3NTU。继续增加PAC投加量，水样静置沉降30min后的浊度相差不大。考虑到投加PAC对水中残余铝的影响，取PAC最佳投加量为30mg/L，水样静置沉降60min时浊度为1.58NTU、CODMn为2.85mg/L、UV254为0.1621mg/L、NH3-N为0.238mg/L。2.2HNHX-5与PAC的复配比对水样浊度的影响按1.3.2节的试验方法，HNHX-5与PAC的投加总量取30mg/L，HNHX-5与PAC的复配比（以质量计）取4:0、3:1、1:1、1:3、0:4，对水样浊度的影响如图3。图3HNHX-5与PAC的复配比对水样浊度的影响Fig.3TheeffectofthewaterturbiditybythecompoundratiooftheHNHX-5andPAC由图3可知，当HNHX-5与PAC的复配比为4:0和3:1时，对水样浊度的去除效果相对较差，静置沉降60min时水样浊度仍在5NTU以上；当HNHX-5与PAC的复配比为1:1和1:3和0:4时，对水样浊度的去除效果比较接近，其中以HNHX-5与PAC的复配比为1:1时效果最佳。综合考虑对水样浊度的去除效果及水中残余铝的因素，取HNHX-5与PAC的复配比为1:1。当HNHX-5的投加量为15mg/L、PAC投加量为15mg/L，静置沉降30min时，水样浊度为2.06NTU。2.3絮凝剂投加量对水样处理效果的影响按1.3.2节的试验方法，将絮凝剂HNHX-5与PAC按质量比1:1复配，絮凝剂投加量取10、20、30、40、50、60mg/L，静置沉降30min，取上层清液过滤，测水样的浊度、CODMn、UV254和NH3-N，结果如图4。图4絮凝剂投加量对水样处理效果的影响Fig.4Effectoftheflocculatingdosageontreatmenteffecttothewater由图4可知，随着絮凝剂投加量的增加，对水样浊度、CODMn、UV254、NH3-N的去除率逐渐升高。当絮凝剂用量达30mg/L时，静置沉降30min，即可使水样浊度下降93%以上。综合考虑对水样的处理效果及水中残余铝的因素，絮凝剂投加量取30mg/L。当絮凝剂投加量为30mg/L、静置沉降30min时，水样浊度2.06NTU、CODMn2.36mg/L、UV2540.1458mg/L、NH3-N0.182mg/L。2.4pH值的影响HNHX-5与PAC的投加量分别取15mg/L，调节水样pH值分别为6、7、8、9，考察pH值对水样混凝处理效果的影响。结果表明：pH值为6-9范围内时，混凝处理后静置沉降30min，水样浊度波动不大，均稳定在93%以上。对水样CODMn、UV254、NH3-N的去除效果，也无明显区别。3结论将复合絮凝剂（HNHX-5）与PAC复配，用于混凝处理黄河水，当HNHX-5投加量为15mg/L、PAC投加量为15mg/L，静置沉降30min时，水样浊度2.06NTU、CODMn2.36mg/L、UV2540.1458mg/L、NH3-N0.182mg/L。HNHX-5与PAC复配，与PAC相比：絮体沉降速度快，对水样的浊度、CODMn、UV254、NH3-N去除率高，可显著提高对黄河水的混凝处理效果，较少水中残余铝含量。参考文献：[1]常青.水处理絮凝学[M].第二版.北京:化学工业出版社,2011[2]庞梅俊.硫酸铝、三氯化铁处理黄河水的混凝效果对比[J].中国科技信息,2010,(15):24-25[3]国家环境保护局.水质高锰酸盐指数的测定（GB1892-89）[S].北京，1989-12-25[4]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第四版.北京:中国环境科学出版社,2002作者简介：王俊（1982-），男，助理研究员，主要从事水处理及木质素应用开发工作；E-mail：[e-mail]，工作单位：河南省科学院化学研究所有限公司，通讯地址：河南省郑州市金水区红专路56号，邮政编码：450002，联系电话：[phone]。