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聚硅酸鐵處理低溫低濁水的研究

論文類(lèi)型 技術(shù)與工程 發(fā)表日期 2004-08-01
來(lái)源 《工業(yè)用水與廢水》
作者 胡子斌,王向明,付紅亮
摘要 胡子斌，王向明，付紅亮 (中原油田設(shè)計(jì)院，河南　 濮陽(yáng)　 457001) 　　摘要：用自制的聚硅酸鐵(PSF)作混凝劑進(jìn)行低溫低濁水的燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)，考察其混凝性能，并與硫酸鐵混凝劑進(jìn)行對(duì)比。蛄果表明，水溫低于8℃，pH值為7.03，濁度為7.1度時(shí)，PSF、硫酸鐵+聚硅酸、硫酸鐵在投加量相同時(shí)，PSF用量最少，且PS ...

胡子斌，王向明，付紅亮
(中原油田設(shè)計(jì)院，河南　 濮陽(yáng)　 457001)

　　摘要：用自制的聚硅酸鐵(PSF)作混凝劑進(jìn)行低溫低濁水的燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)，考察其混凝性能，并與硫酸鐵混凝劑進(jìn)行對(duì)比。蛄果表明，水溫低于8℃，pH值為7.03，濁度為7.1度時(shí)，PSF、硫酸鐵+聚硅酸、硫酸鐵在投加量相同時(shí)，PSF用量最少，且PSF投藥范圍廣，水樣沉降性能好；PSF投加量低于40mg L時(shí)，對(duì)處理后的水的PH值影響較小，pH值符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
　　關(guān)鍵詞：聚硅酸鐵；混凝；低溫低濁水
　　中圈分類(lèi)號(hào)：TU991.22　　 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B　　 文章編號(hào)：1004—2455(2004)04—0021—02

　　低溫低濁水的混凝處理是凈水處理中的一個(gè)難題，應(yīng)用活化硅酸作助凝劑有利于解決這一難題。但是活化硅酸易于成為硅酸凝膠，失去活性，故需在現(xiàn)場(chǎng)配制，限制了它的使用。針對(duì)此問(wèn)題，哈工大應(yīng)用化學(xué)系研制出貯存期可達(dá)一個(gè)月以上的改性活化硅酸助凝劑[1]，已應(yīng)用于哈爾濱市日處理30×104t的自來(lái)水廠，并可節(jié)省Al2(SO4)320％-40％，但是需要2次投藥。本文利用自制的聚硅酸鐵(PSF)處理低溫低濁水，并與單獨(dú)投加硫酸鐵及投加硫酸鐵+硅酸助凝劑進(jìn)行對(duì)比。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 PSF的制備
　　取一定量模數(shù)(M)為3.40的水玻璃溶液用自來(lái)水稀釋到一定濃度，加硫酸調(diào)pH值，放置一定時(shí)間使硅酸聚合，然后加入定量的硫酸鐵，陳化一定時(shí)間后得PSF混凝劑。用黏度法測(cè)量得相對(duì)分子質(zhì)量[2]大于40×104。
1.2 混凝實(shí)驗(yàn)方法
　　取500mL水樣，加入一定量的混凝劑，在轉(zhuǎn)速為200r／min下攪拌2min，然后在50r／min下攪拌10min，攪拌停止后靜止沉降10min，在液面下2-3 cm處吸取上清液，用濁度計(jì)測(cè)濁度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 投加量對(duì)濁度的影響
　　原水水質(zhì)：水溫低于8℃，pH=7.03，濁度為7.1度。采用三種投加混凝劑方案，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1　 混凝劑投加量對(duì)剩余濁度的影響
混凝劑名稱(chēng) 投加量（以Fe2(SO4)3計(jì)/（mg·L-1）
8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
PSF 7.0 7.0 1.7 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Fe2(SO4)3+聚硅酸 7.0 7.0 1.2 0.2 0.1 0.0 0.5 1.5 3.1 4.3
Fe2(SO4)3 7.0 7.1 3.5 0.7 0.7 0.7 2.1 2.1 2.9 8.5

　　由表1可以看出，PSF不僅能很好地處理低溫低濁水，而且與單投Fe2(SO4)3，和加入Fe2(SO4)3+聚硅酸的混凝效果相比有明顯的優(yōu)越性：
　?、儆昧可?，在相同投加量(以Fe2(SO4)3計(jì))時(shí)，剩余濁度遠(yuǎn)低于Fe2(SO4)3，略?xún)?yōu)于Fe2(SO4)3+聚硅酸，而它僅需一次投加；
　　②投藥范圍寬，不論是Fe2(SO4)3，或是Fe2(SO4)3+聚硅酸處理水時(shí)剩余濁度均隨混凝劑用量的增加而減少，但隨之又增加，投藥范圍遠(yuǎn)比PSF為窄；
　?、蹖?shí)驗(yàn)表明，PSF的沉降性能好，礬花形成的時(shí)間短，而且形態(tài)粗大易于沉降，這在下面靜態(tài)沉降時(shí)間的實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。
2.2 不同混凝劑的沉降性能
　　在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，筆者通過(guò)混凝過(guò)程靜態(tài)沉降的時(shí)間來(lái)比較PSF，F(xiàn)e2(SO4)3，與Fe2(SO4)3+聚硅酸的沉降性能?；炷齽┩都恿恳訤e2(SO4)3計(jì)，均為32ms／L，結(jié)果如表2所示。

表2　 靜沉?xí)r間對(duì)剩余濁度的影響
混凝劑名稱(chēng) 靜沉?xí)r間/min
2 4 6 8 10 14
PSF 0.7 0.6 0.3 0.2 0.1 0.0
Fe2(SO4)3+聚硅酸 4.5 1.4 0.8 0.4 0.2 0.2
Fe2(SO4)3 5.8 2.3 1.0 0.8 0.7 0.6

　由表2可知，PSF的沉降性能最好，其產(chǎn)生礬花粗大且形成的時(shí)間短，沉降速度快，如以處理效果低于3度為標(biāo)準(zhǔn)，投加PSF混凝劑所需靜沉?xí)r間最短（不到2min），這樣可使水樣在處理系統(tǒng)中停留時(shí)間縮短，有利于提高系統(tǒng)的處理能力。
2.3 PSF對(duì)處理后水pH值的影響
　　考慮飲用誰(shuí)處理的目的，混凝劑處理后水pH值的影響應(yīng)符合飲用用水的標(biāo)準(zhǔn)，pH=6.5-8.5，為此，筆者考察了PSF投加量對(duì)處理后水的pH值的影響，原來(lái)水樣為低溫低濁水，pH=7.03，結(jié)果如表3所示。

表3　 PSF投加量對(duì)處理后水的pH值的影響
PSF投加量（以Fe2(SO4)3）/（mg·L-1） 8 16 24 28 32 40 48
處理后pH值 7.07 7.02 6.71 6.64 6.64 6.50 6.24

　　由表3可知，隨著PSF投加量的增加，處理后水樣的pH值逐漸降低，當(dāng)投加量小于40mg/L時(shí)，可認(rèn)為PSF對(duì)pH值的影響較小。另外，實(shí)驗(yàn)表明用PSF處理常溫濁度比較高的水樣時(shí)，其投加量不會(huì)超過(guò)40mg/L因而，可以認(rèn)為PSF的投加量對(duì)處理水的pH值基本無(wú)影響。

3 結(jié)論

　　聚硅酸鐵（PSF）是一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑，能有效地處理東北地區(qū)的低溫低濁水。與投加Fe2(SO4)3或Fe2(SO4)3+聚硅酸助凝劑相比，PSF投加量少，投加范圍寬，形成礬花迅速而粗大，沉降速度快，可縮短水樣在處理系統(tǒng)中的停留時(shí)間，因而可提高系統(tǒng)的處理能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡萬(wàn)里. 聚硅酸鐵混凝性能研究[J].中國(guó)給水排水，1997，9（3）：16-17.

作者簡(jiǎn)介：胡子斌（1973-），男，河南濮陽(yáng)人，工程師，yuner-hzb@163.net。

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