某水廠以黃河水為源水,由于地處北方,黃河水在冬季有4~5個(gè)月的時(shí)間處于低溫低濁水階段,此時(shí)水溫在10℃以下,濁度低于10NTU｡低溫對(duì)絮凝過程的影響主要體現(xiàn)在導(dǎo)致混凝劑水解不徹底;同時(shí)低濁度水源水由于雜質(zhì)較少,凝聚､碰撞機(jī)會(huì)也少,因此不容易形成絮體｡由于絮體形成不明顯導(dǎo)致水中余鋁含量升高,人體攝取過量的鋁可能引起嚴(yán)重缺鈣,且體內(nèi)過高的殘余鋁可能引發(fā)帕金森綜合癥､老年癡呆､脫發(fā)等疾病[1]｡

　　許多研究結(jié)果表明,絮體破碎后不可完全恢復(fù)｡張忠國(guó)等[2]研究發(fā)現(xiàn),絮體破碎后再絮凝能力與混凝劑的投加量有關(guān)｡Yukselen等[3,4]研究硫酸鋁和聚合氯化鋁形成的絮體,只能表現(xiàn)出有限的再絮凝能力,這表明絮體破碎過程具有顯著的不可逆性,而且絮體破碎再絮凝后剩余濁度增加｡Li等[5]和Hermawan等[6]也得出了類似的結(jié)論,即當(dāng)硫酸鋁為混凝劑時(shí),破碎絮體較難恢復(fù)｡Solomentseva等[7]研究認(rèn)為,絮體形成､破碎和再絮凝過程重復(fù)多次后,每次破碎后絮凝的絮體尺寸均比該次破碎前要小｡有研究表明,當(dāng)硫酸鋁和聚丙烯酰胺作為混凝劑時(shí),破碎絮體在高剪切速率下發(fā)生破碎后,就很難再絮凝[8]｡

　　本文針對(duì)低溫低濁水源水處理難度大,水質(zhì)不易達(dá)標(biāo)的問題,研究了幾種不同混凝劑的處理效果,并同時(shí)監(jiān)測(cè)混凝過程中絮體的破碎與再生長(zhǎng)､剩余濁度以及余鋁,以期為水廠更加高效地處理低溫低濁水提供指導(dǎo)｡

　　1 材料與方法

　　1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

　　六聯(lián)攪拌儀用來進(jìn)行混凝燒杯實(shí)驗(yàn);濁度儀用于測(cè)定剩余濁度;分光光度計(jì)(UV-vis2910,Hita-chi)用來測(cè)量混凝劑中鋁形態(tài);馬爾文激光粒度儀(Mastersizer2000)用來測(cè)量混凝過程中的絮體粒徑;絮體沉降柱用于測(cè)定不同條件下絮體的沉降性;三維熒光光譜用于測(cè)定有機(jī)物組成｡

　　1.2 實(shí)驗(yàn)所用混凝劑及鋁形態(tài)

　　實(shí)驗(yàn)選擇氯化鋁(AlCl3),聚合氯化鋁(PACl),高效聚合氯化鋁(HPAC)3種鋁系混凝劑｡利用Ferron比色法[9]測(cè)定混凝劑中鋁形態(tài):取5.5mLFerron比色液加到25mL比色管中,采用去離子水定容至25mL,然后加入一定量(微升級(jí))的待測(cè)液,迅速搖勻并計(jì)時(shí),將盛有樣品的比色皿置于分光光度計(jì)中進(jìn)行自動(dòng)掃描,掃描區(qū)間為混合反應(yīng)后30s到2h,掃描波長(zhǎng)366nm,Ferron表征結(jié)果見表1,其中Ala是混凝劑中與Ferron試劑在1min內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的鋁形態(tài)部分,主要為單體鋁;Alb是混凝劑中與Ferron試劑在1~120min內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的鋁形態(tài)部分,主要為低聚態(tài)和中聚態(tài)的鋁;Alc是混凝劑中與Ferron試劑在120min內(nèi)仍不能反應(yīng)的鋁形態(tài)部分,主要為高聚態(tài)的鋁｡

　　1.3 混凝實(shí)驗(yàn)程序

　　本實(shí)驗(yàn)在500mL燒杯中進(jìn)行,混凝程序見表2,經(jīng)過0.5min的快速攪拌之后,加入所需的混凝劑｡本混凝實(shí)驗(yàn)均設(shè)3組平行樣,最終結(jié)果取平均值｡

　　1.4 絮體破碎與再生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　經(jīng)過10min慢攪結(jié)束后,提高攪拌速度到50､100､150､200和500r/min進(jìn)行5.0min的破碎,破碎后再經(jīng)過10min的40r/min的慢攪進(jìn)行絮體恢復(fù),利用馬爾文激光粒度儀測(cè)定混凝過程中的絮體粒徑｡絮體的強(qiáng)度因子(strengthfactor,Sf)､恢復(fù)因子(recoveryfactor,Rf)[10-12]的計(jì)算公式如下:

 　　式中:d1(μm)為破碎前絮體粒徑;d2(μm)為破碎后絮體粒徑;d3(μm)為重新絮凝后絮體粒徑｡

　　1.5 實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)原水水質(zhì)情況

　　實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)監(jiān)測(cè)原水水質(zhì),水溫為2.0~6.5℃,濁度為7.12~8.30NTU,pH值為8.1~8.6,UV254為0.041~0.045cm-1,CODMn為2.4~2.6mg/L,溶解氧為11.2~13.5mg/L｡

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