密云水庫(kù)水源水強(qiáng)化絮凝試驗(yàn)研究

趙志軍 方先金 郄燕秋

　　提要：針對(duì)近幾年密云水庫(kù)水質(zhì)發(fā)生的變化，結(jié)合北京市第九水廠現(xiàn)有水處理工藝的實(shí)際運(yùn)行情況及存在問題，擬通過強(qiáng)化絮凝試驗(yàn)研究，篩選出適用于密云水庫(kù)水源水的助凝劑，并優(yōu)化出凝聚劑與助凝劑的最佳投加量、投加點(diǎn)等。
　　關(guān)鍵詞：強(qiáng)化絮凝 凝聚劑 助凝劑

1 前言

　　密云水庫(kù)是北京市城市供水最重要的地表水水源，近幾年來由于干旱，進(jìn)庫(kù)水量不斷減少，帶來水庫(kù)水質(zhì)的變化，總氮和藻類含量明顯增加。總氮已由原來的地表水Ⅰ-Ⅱ類，變成現(xiàn)在的地表水Ⅱ-Ⅲ類，個(gè)別季節(jié)總氮超標(biāo)達(dá)Ⅲ-Ⅳ類。水源水質(zhì)的變化對(duì)北京市第九水廠工藝運(yùn)行及供水水質(zhì)產(chǎn)生了一定影響。第九水廠二、三期工程均采用波形板水力絮凝和波形斜板沉淀工藝，該池型具有效率高、占地省等優(yōu)點(diǎn)。但水源水質(zhì)的變化，影響了絮凝效果，加藥后形成的絮體細(xì)小、密實(shí)度差，沉淀池污泥沉降性能降低，從而引起沉淀池斜板堵塞、濾池工作周期縮短等問題。針對(duì)上述問題，在對(duì)原水水質(zhì)及沉淀污泥綜合分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合第九水廠現(xiàn)有水處理工藝的實(shí)際運(yùn)行情況，開展了投加助凝劑，強(qiáng)化絮凝，以改善污泥沉降性能，降低沉淀池出水濁度，減輕濾池負(fù)擔(dān)，提高出水水質(zhì)為主要目的的試驗(yàn)研究。
　　本文主要介紹該課題的部分研究成果。試驗(yàn)研究中通過比選三種不同類型的聚丙烯酰胺助凝劑，篩選出適用于目前密云水庫(kù)水源水的助凝劑，并優(yōu)化出凝聚劑與助凝劑的最佳投加量、投加點(diǎn)等。

2 試驗(yàn)方案

　　整個(gè)試驗(yàn)研究分燒杯試驗(yàn)和生產(chǎn)性小試兩個(gè)階段進(jìn)行，試驗(yàn)參數(shù)按第九水廠二、三期工程現(xiàn)有工藝參數(shù)確定，凝聚劑和助凝劑選擇目前第九水廠正在使用或具備大規(guī)模生產(chǎn)條件安全可靠的產(chǎn)品。
2.1 試驗(yàn)原水水質(zhì)
2.1.1 燒杯試驗(yàn)原水水質(zhì)
　　燒杯試驗(yàn)期間原水為密云水庫(kù)水，其水質(zhì)詳見表1。

燒杯試驗(yàn)原水水質(zhì)一覽表　　　　　　　　　 表1

2.1.2 生產(chǎn)性小試原水水質(zhì)
　　因受取水和第九水廠凈水廠來水的影響，生產(chǎn)性小試期間試驗(yàn)原水有所變化。2004年4月5日～2004年6月8日為密云水庫(kù)水，2004年6月9日～2004年8月4日為密云水庫(kù)水（預(yù)加高錳酸鉀），8月25日～9月16日為混摻水[3/4密云水庫(kù)水（預(yù)加氯），1/4平谷地下水]。試驗(yàn)原水水質(zhì)詳見表2。

生產(chǎn)性小試試驗(yàn)原水水質(zhì)一覽表　　　　　　　　　　　　 表2

　?。?）混合： 快速攪拌1min，轉(zhuǎn)速380轉(zhuǎn)/分，G=163s^-1；
　　（2）絮凝： 中速攪拌2min，轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分，G=87s^-1；
　　慢速攪拌4min，轉(zhuǎn)速140轉(zhuǎn)/分，G=37s^-1；
　　慢速攪拌8min，轉(zhuǎn)速90轉(zhuǎn)/分，G=19s^-1；
　　總GT值約38000
　?。?）靜沉5、10、15、20、25、30min。
2.2.2 生產(chǎn)性小試

　　試驗(yàn)規(guī)模為1m³/h，試驗(yàn)裝置主要參數(shù)參照第九水廠二、三期生產(chǎn)工藝確定，試驗(yàn)流程如圖1所示。

2.2.3 檢測(cè)項(xiàng)目
　　日常檢測(cè)項(xiàng)目有濁度、水溫、PH、色度、嗅味、顆粒數(shù)。
　　不定期檢測(cè)：藻類、水質(zhì)全分析。

3 試驗(yàn)內(nèi)容、結(jié)果

3.1 燒杯試驗(yàn)內(nèi)容、結(jié)果
　　燒杯試驗(yàn)分夏季試驗(yàn)和冬季試驗(yàn)兩個(gè)階段，共進(jìn)行了500多組，取得了約6000多個(gè)濁度數(shù)據(jù)、30多組藻類數(shù)據(jù)等。
　　3.1.1 聚丙烯酰胺投加量對(duì)去濁效果的影響
　　通過對(duì)國(guó)內(nèi)目前凝聚劑、助凝劑使用情況的調(diào)查，結(jié)合第九水廠實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀，并經(jīng)初步摸索，確定PAC投加量為1.0mg/L，PAM投加量為0.05～0.10mg/L。試驗(yàn)中先投加PAC，投加量為1.0mg/L，混合后1.5min（第一絮凝階段前端）投加PAM，投加量分別為0.05、0.06、0.08、0.10mg/L，試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。
　　原水中僅投加PAC 1.0mg/L，不投加PAM，試驗(yàn)中觀察到：水中絮體細(xì)小、輕飄，既便是形成較大的絮體，也是結(jié)構(gòu)松散，較難沉淀。冬季試驗(yàn)，對(duì)于低溫低濁水，細(xì)小的絮體懸浮在水中，更不易沉淀。

陰離子聚丙烯酰胺（PAM-）投加量試驗(yàn)結(jié)果　　　　　　　　　 表3

　　陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（PAM+）投加量試驗(yàn)結(jié)果　　　　　　　　　　　 表4

　　原水中先投加PAC 1.0mg/L，1.5min后（第一絮凝池前端）投加少量PAM，經(jīng)觀察：水中絮體明顯增大，沉淀速度加快，靜沉5min后，絮體明顯下沉，上清液很快變清。上清液濁度均低于不投加PAM的情況。對(duì)于試驗(yàn)原水，陰離子聚丙烯酰胺（PAM-）或陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（PAM+）投加量為0.05～0.10mg/L時(shí)，均有一定的助凝效果。其中PAM-夏季試驗(yàn)投加量為0.06mg/L時(shí)效果最好，去除率達(dá)到85%以上；冬季試驗(yàn)投加量為0.10mg/L時(shí)效果最好，去除率接近60%。而PAM+無(wú)論是夏季試驗(yàn)還是冬季試驗(yàn)，均是投加量為0.06mg/L時(shí)效果最好，夏季的去除率能達(dá)到88%以上，冬季的去除率在65%以上。
　　從表3與表4試驗(yàn)結(jié)果比較可知：無(wú)論是夏季還是冬季，在相同條件下，投加PAM+比投加PAM-的出水效果要好，其靜沉30min的上清液濁度平均約低0.15NTU。
3.1.2 聚丙烯酰胺投加點(diǎn)對(duì)去濁效果的影響
　　試驗(yàn)中先投加PAC，投加量為1.0mg/L，然后在PAC投加后0.5、1.5、3.5、7.5min（對(duì)應(yīng)混合、第一絮凝、第二絮凝、第三絮凝階段前端）分別投加PAM，投加量均為0.06mg/L，試驗(yàn)結(jié)果見表5。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，PAM不宜在混合階段投加，而宜在第一、二絮凝階段前端投加，此時(shí)投加助凝效果較好，出水上清液濁度降低較為顯著，其去除率可達(dá)85%以上。

聚丙烯酰胺投加點(diǎn)對(duì)去濁效果的影響　　　　　　　　　　　　 表5

3.1.3 投加聚丙烯酰胺對(duì)污泥沉降性能的影響
　　在試驗(yàn)中可以觀察到：投加聚丙烯酰胺，水中絮體增大，絮體明顯下沉，上清液很快變清。為考察污泥沉降性能變化，在靜沉過程中，每間隔5min取樣測(cè)上清液濁度，不同沉淀時(shí)間上清液濁度變化如圖2所示。

圖2 不同沉淀時(shí)間上清液濁度變化曲線之一

　　從圖2可知：投加PAM+，前5min濁度的降低速率明顯高于僅投加PAC的工況，濁度降低速度較大說明污泥沉降性能較好。從圖中還可以看出，投加PAM+，靜沉7min后就接近最終上清液濁度，說明此時(shí)沉淀效率較高。而僅投加PAC，大約需要20min后上清液濁度才趨于穩(wěn)定，這種情況說明沉淀效率較低。同時(shí)可以看出，不投加PAM+時(shí)的濁度降低速率明顯低于投加PAM+時(shí)的情況，且穩(wěn)定后的上清液濁度也較高。
3.1.4強(qiáng)化絮凝與藻類去除的關(guān)系
　　試驗(yàn)中對(duì)強(qiáng)化絮凝與藻類去除的關(guān)系進(jìn)行了研究，經(jīng)強(qiáng)化絮凝、沉淀，藻類的去除效果見表6。

強(qiáng)化絮凝與藻類去除效果的關(guān)系　　　　　　　　 表6

　　從表6試驗(yàn)結(jié)果可以看出，藻類總數(shù)與上清液濁度呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)藻類總數(shù)低時(shí)，上清液濁度也相應(yīng)低，反之，當(dāng)藻類總數(shù)高時(shí)，上清液濁度也相應(yīng)較高，可見藻類對(duì)出水濁度影響較大。通過計(jì)算分析，藻類總數(shù)與上清液濁度呈線性關(guān)系，R²=0.9616。強(qiáng)化絮凝既能降低上清液濁度，也能提高藻類的去除率，減少藻類的門屬。檢測(cè)結(jié)果表明，上清液中殘留的藻類以綠藻居多，藍(lán)藻基本去除，殘留少量隱藻、硅藻。
3.2 生產(chǎn)性小試試驗(yàn)內(nèi)容、結(jié)果
　　為了考察燒杯試驗(yàn)成果對(duì)第九水廠水質(zhì)改善的可能性，在燒杯試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了生產(chǎn)性小試。試驗(yàn)根據(jù)聚丙烯酰胺的分類，選用陽(yáng)離子、陰離子、非離子型三種聚丙酰銑胺作為助凝劑分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)混凝沉淀試驗(yàn)。生產(chǎn)性小試從2004年4月初開始，連續(xù)運(yùn)行至9月末，10份又進(jìn)行了補(bǔ)充試驗(yàn)。共安排進(jìn)行了50多個(gè)濾程試驗(yàn)，取得了包括濁度、色度、嗅味、顆粒數(shù)、PH值等上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)，此外還進(jìn)行了50多組藻類檢測(cè)和不同工況的試驗(yàn)原水、沉淀池出水、濾池出水的水質(zhì)全分析。
3.2.1 聚丙烯酰胺投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響
　　（1）陽(yáng)離子聚丙烯酰胺投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響
　　本試驗(yàn)考察了PAC投加量為0.7mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L時(shí)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺不同投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

陽(yáng)離子聚丙烯酰胺投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響　　　　　　 表7

　　注：試驗(yàn)日期6月9日～8月4日，試驗(yàn)原水水溫17.5～22.5，其它詳見表2。
　　從表7中可以看出，當(dāng)PAC投加量為0.7mg/L，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺投加量為0.10mg/L，濾程較短為33.5h；當(dāng)PAC投加量為1.0mg/L時(shí)，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺投加量為0.05mg/L時(shí)，沉淀池出水濁度為0.46NTU，濾池出水濁度為0.038NTU，去濁效果較好，煤濾池濾程可達(dá)52h，過濾周期較長(zhǎng)。試驗(yàn)還表明，當(dāng)PAC投加量為1.0mg/L，若陽(yáng)離子聚丙烯酰胺由0.05mg/L增加至0.10mg/L時(shí)，濾程分別為52h和36h，過濾周期減少16h；當(dāng)PAC投加量為1.5mg/L時(shí)，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺投加量為0.05mg/L和0.10mg/L時(shí)，則濾程分別為47.5h和28h，過濾周期減少14.5h。由此結(jié)果可以看出，以陽(yáng)離子聚丙烯酰胺作助凝劑時(shí)，在低投加量0.05mg/L時(shí)去濁效果較好，且濾程長(zhǎng)。
　?。?）陰離子聚丙烯酰胺投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響
　　本試驗(yàn)考察了PAC投加量為1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L時(shí)，陰離子聚丙烯酰胺不同投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

　　陰離子聚丙烯酰胺投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響　　　　　　 表8

　　注：試驗(yàn)日期6月9日～8月4日，試驗(yàn)原水水溫17.5～22.5，其它詳見表2。

　　 試驗(yàn)結(jié)果表明，陰離子聚丙烯酰胺作助凝劑時(shí)，其投加量宜為0.10mg/L，煤濾池出水濁度較好，過濾周期較長(zhǎng)。
　　 （3）非離子型聚丙烯酰胺投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響
　　 本試驗(yàn)還考察了PAC投加量為0.7mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L時(shí)，非離子型聚丙烯酰胺不同投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

非離子聚丙烯酰胺投加量對(duì)出水濁度和濾程的影響　　　　　 表9

　　注：試驗(yàn)日期6月9日～8月4日，試驗(yàn)原水水溫17.5～22.5，其它詳見表2。

　　從表9可以看出，當(dāng)PAC投加量為2.0mg/L，非離子型聚丙烯酰胺投加量為0.05mg/L時(shí)，煤濾池出水濁度為0.052，濾程可達(dá)46h，過濾周期較長(zhǎng)效果好。
3.2.2 聚丙烯酰胺投加點(diǎn)對(duì)出水濁度和濾程的影響
　　試驗(yàn)中先投加凝聚劑，PAC投加量分別為1.0mg/L和1.5mg/L，在投加PAC 0min 、1.13min、5.5min、9.9min后（分別對(duì)應(yīng)混合、第一絮凝、第二絮凝、第三絮凝階段前端）再分別投加PAM+，投加量為0.05mg/L，試驗(yàn)結(jié)果見表10。
　　從表10中可以看出，PAM作為助凝劑與凝聚劑同時(shí)投加效果不好，不宜在混合階段投加，也不宜在第三絮凝階段前端投加；而宜在第一絮凝、第二絮凝階段前端投加。在第一絮凝、第二絮凝階段前端投加PAM效果較好，煤濾池出水濁度較低，分別為0.038NTU、0.050NTU，煤濾池出水每L中2μm和5μm粒徑的顆粒物也最少，表明出水水質(zhì)好，同時(shí)煤濾池的濾程可長(zhǎng)達(dá)52h和47.5h。

聚丙烯酰胺投加點(diǎn)對(duì)出水濁度和濾程的影響　　　　　　　 表10

　　注：試驗(yàn)日期6月9日～8月4日，試驗(yàn)原水水溫17.5～22.5，其它詳見表2。

3.2.3 不同類型聚丙烯酰胺對(duì)出水濁度和濾程的影響
　　本試驗(yàn)考察了三種不同類型聚丙烯酰胺對(duì)出水濁度和濾程的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表11。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：
　?。?）當(dāng)PAC投加量1.0mg/L，聚丙烯酰胺（陽(yáng)、陰、非）投加量為0.05 mg/L時(shí)，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺去濁效果和煤濾柱濾程均優(yōu)于陰離子和非離子聚丙烯酰胺。
　?。?）當(dāng)PAC投加量0.7mg/L，聚丙烯酰胺（陽(yáng)、陰、非）投加量增大至0.10 mg/L時(shí)，則陰離子聚丙烯酰胺的去濁效果和濾程優(yōu)于陽(yáng)離子和非離子聚丙烯酰胺。
　?。?）在PAC投加量0.7mg/L、1.0mg/L，聚丙烯酰胺（陽(yáng)、陰、非）投加量0.05 mg/L、0.10 mg/L時(shí)，非離子聚丙烯酰胺的去濁效果和濾程均低于陽(yáng)離子型和陰離子型聚丙烯酰胺。

不同類型聚丙烯酰胺對(duì)出水濁度和濾程的影響　　　　 表11

　　注：試驗(yàn)日期8月25日～9月16日，試驗(yàn)原水水溫20.5～24.5，其它詳見表2。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 不同類型的聚丙烯酰胺投加量分析
　　有機(jī)高分子聚丙烯酰胺（PAM）分子量從300萬(wàn)～2000萬(wàn)不等，按其所帶電荷的不同又分為陽(yáng)離子、陰離子和非離子型。
　　 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺具有很長(zhǎng)的分子鏈，由于分子側(cè)鏈上含有極性酰胺基團(tuán)（-CONH₂），這種極性酰胺基團(tuán)具有一定的活性，可與許多物質(zhì)親和，易于借氫鍵作用在顆粒表面吸附與架橋，形成大顆粒絮體而加速沉淀。由于陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺具有正電荷，正電荷對(duì)膠體顆粒有強(qiáng)烈的電中和作用，陽(yáng)離子型分子量又高于其他類型，分子長(zhǎng)度大，可以在較遠(yuǎn)距離的膠體顆粒間架橋，同時(shí)又能利用大數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)鏈在水中巨大的比表面積，可在吸附粒子之間架橋，增大吸附與架橋機(jī)率，使數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)粒子連接在一起，易形成大顆粒絮體從而加速沉淀。所以即使密云水庫(kù)水源水濁度低，可供吸附與架橋的顆粒少，但當(dāng)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在低投加量0.05mg/L時(shí)就能提高沉淀池去濁效果，減輕濾池負(fù)荷，還能使煤濾池出水濁度降低，從而延長(zhǎng)煤濾池的過濾周期。
　　 陰離子聚丙烯酰胺屬陰離子有機(jī)高分子聚合物，水中的膠體顆粒帶負(fù)電荷，通常處于穩(wěn)定狀態(tài)。投加陰離子聚丙烯酰胺后可壓縮雙電層，使膠體顆粒的穩(wěn)定性降低，在分子引力作用下，通過吸附膠體顆粒在大分子長(zhǎng)鏈的架橋作用，使數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)粒子連在一起形成絮團(tuán)，易于沉淀。密云水庫(kù)為低濁水，可供吸附與架橋顆粒少，陰離子聚丙烯酰胺投加量過少（如0.05mg/L），不足以將膠體顆粒架橋連接，只有投加量增至0.10mg/L時(shí)，才能有較好的效果。該試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工程中陰離子聚丙烯酰胺投加量比陽(yáng)離子聚丙烯酰胺高的事實(shí)是一致的。因此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，建議對(duì)于密云水庫(kù)為水源的水處理中陰離子聚丙烯酰胺投加量為0.10mg/L，以保證良好的去濁效果，延長(zhǎng)濾池工作周期。
　　非離子型聚丙烯酰胺不帶離子型官能團(tuán)，它與陽(yáng)、陰離子聚丙烯酰胺相比，絮凝性能受原水PH值和鹽波動(dòng)的影響小，在中性或堿性條件下，其絮凝效果不如陽(yáng)、陰離子型，但若在酸性條件下，其絮凝效果較好。密云水庫(kù)水PH為7.84～8.72，偏于堿性，所以非離子型聚丙烯酰胺的絮凝效果較陽(yáng)離子和陰離子型聚丙烯酰胺差。
4.2 聚丙烯酰胺投加點(diǎn)分析
　　無(wú)論是燒杯試驗(yàn)還是生產(chǎn)性小試，試驗(yàn)結(jié)果均表明，PAM不宜在混合階段投加，而宜在第一、二絮凝階段前端投加。
　　這是因?yàn)橹齽┚郾０吩诨旌想A段投加時(shí)，由于劇烈的攪拌，過強(qiáng)的剪切力會(huì)使高聚合物分子鏈斷裂，另外過早投入PAM，水中的細(xì)小絮體尚未形成，PAM無(wú)法吸附絮體，不能發(fā)揮其架橋能力，從而影響絮凝效果。過遲投加則由于輸入能量不足，卷曲狀的大分子鏈不能充分展開拉長(zhǎng)，使聚丙烯酰胺的吸附架橋網(wǎng)捕作用及時(shí)間不充分，不能得到充分的發(fā)揮，效果也欠佳。而在第一絮凝、第二絮凝階段細(xì)小的絮體已經(jīng)形成，并仍保留有足夠的輸入能量，這時(shí)投加PAM能充分發(fā)揮聚丙烯酰胺的吸附架橋網(wǎng)捕作用，因而效果較好。
4.3 投加聚丙烯酰胺對(duì)污泥沉降性能的影響分析
　　聚丙烯酰胺為高分子有機(jī)聚合物，具有較高的分子量，分子鏈較長(zhǎng)，它的酰胺基（-CONH2）可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵。由于其具有極性基團(tuán)——酰胺基，易于借氫鍵作用，在其表面吸附細(xì)小絮體。此外，PAM大分子量的長(zhǎng)鏈在水中具有巨大的吸附表面積，能利用長(zhǎng)鏈在絮體之間架橋，使絮體變得致密，從而改善輕小結(jié)構(gòu)的絮凝過程，加速絮體的沉淀，使上清液濁度明顯降低。
　　第九水廠二、三期的波形斜板沉淀池有效沉淀時(shí)間約13min左右，在現(xiàn)有工藝設(shè)計(jì)條件下，投加助凝劑可以改善污泥沉降性能，提高沉淀出水水質(zhì)。
　　4.4 投加聚丙烯酰胺對(duì)去濁和除藻的影響分析
　　藻類屬于膠體物質(zhì)，直徑約在6μm，天然水中的膠體通常是帶負(fù)電荷，凝聚劑（PAC）的水解物可壓縮藻類表面的雙電層，當(dāng)適量投加助凝劑（PAM）時(shí)，PAC水解物可在藻類顆粒之間吸附架橋，從而形成大的絮體而易于沉淀，故當(dāng)上清液濁度降低時(shí)，藻類總數(shù)也能相應(yīng)減少，所以藻類可通過強(qiáng)化絮凝得以較好的去除。
　　藻類總數(shù)與上清液濁度呈正相關(guān)關(guān)系，生產(chǎn)性小試試驗(yàn)結(jié)果表明：藻類與濁度的去除率均較高，尤其是藻類在出水中已檢測(cè)不出，比燒杯試驗(yàn)藻類的最高去除率高出9個(gè)百分點(diǎn)。燒杯試驗(yàn)原水是未預(yù)加氯的密云水庫(kù)水，且未經(jīng)過濾處理。而本次試驗(yàn)原水為預(yù)加氯1.0～1.2 mg/L的密云水庫(kù)水，經(jīng)過長(zhǎng)距離輸水后進(jìn)入凈水廠。氯是目前自來水廠應(yīng)用最為廣泛的預(yù)氧化劑，能抑制藻類的繁殖。所以通過預(yù)加氯后凈水廠進(jìn)水藻類數(shù)最高僅為189.5萬(wàn)個(gè)/L，再通過強(qiáng)化絮凝沉淀后經(jīng)過濾可以達(dá)到很好的處理效果。
4.5 強(qiáng)化混凝后Zeta電位變化分析
　　無(wú)機(jī)膠體顆粒與藻類都是帶負(fù)電的，其帶電性能可以用Zeta電位來表示。Zeta電位同PH值一樣是濁度和藻類去除的重要條件。國(guó)內(nèi)有研究表明，結(jié)合濁度和藻類這兩個(gè)指標(biāo)，混凝原水的PH值應(yīng)保持在中偏堿性（7.0～8.0），而密云水庫(kù)水的的PH值在這一范圍內(nèi)。深圳市水務(wù)公司的研究結(jié)果對(duì)于濁度的去除，混凝劑最佳劑量區(qū)Zeta電位在-14mv～14mv區(qū)域之間，藻類去除的最佳Zeta電位應(yīng)該在-8mv以上。本試驗(yàn)結(jié)果，混凝原水Zeta電位為-36.707，投加混凝劑和助凝劑后，沉淀出水Zeta電位均有所升高。其中以投加陽(yáng)離子聚丙烯酰胺Zeta電位升幅最大，為10.876，其沉淀出水濁度及藻類均為最佳。本次試驗(yàn)結(jié)果與其它國(guó)內(nèi)研究結(jié)果略有不同，分析其原因，可能是因?yàn)榕c原水水質(zhì)、考察重點(diǎn)指標(biāo)以及藥劑種類及投加量有關(guān)。
4.6 不同因素影響大小的分析
　　以沉淀池出水濁度、濾池出水濁度和煤濾池濾程為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察各因素的影響大小以及各因素較佳的水平條件。正交試驗(yàn)結(jié)果及分析詳見表12。
　　由表中各因素水平值的級(jí)差大小和均值可以看出：
　　影響沉淀池出水濁度的因素主次順序依次為凝聚劑投加量、助凝劑投加量、助凝劑類型及助凝劑投加點(diǎn)；凝聚劑投加量較佳的水平條件為1.5和2.0mg/L，助凝劑投加量較佳的水平條件為0.05和0.10mg/L，助凝劑類型較佳的水平條件為陽(yáng)離子和非離子，助凝劑投加點(diǎn)較佳的水平條件為第二和第三反應(yīng)室前。

不同因素影響大小及水平條件的分析　　　　　　　　 表12

　　影響濾池出水濁度的因素主次順序依次為凝聚劑投加量、助凝劑類型、助凝劑投加量及助凝劑投加點(diǎn)；凝聚劑投加量較佳的水平條件為1.5和2.0mg/L，助凝劑類型較佳的水平條件為陽(yáng)離子，助凝劑投加量較佳的水平條件為0.05和0.10mg/L，助凝劑投加點(diǎn)較佳的水平條件為第一和第二反應(yīng)室前。
　　影響濾程的因素主次順序依次為助凝劑類型、助凝劑投加量、凝聚劑投加量及助凝劑投加點(diǎn)；助凝劑類型較佳的水平條件為陰離子，助凝劑投加量較佳的水平條件為0.00mg/L，凝聚劑投加量較佳的水平條件為1.5和2.0mg/L，助凝劑投加點(diǎn)較佳的水平條件為第二反應(yīng)室前。
　　綜合上述各因素對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響分析以及本次整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果分析，可以得出影響處理工藝效果的因素主次順序依次為凝聚劑投加量、助凝劑類型、助凝劑投加量及助凝劑投加點(diǎn)。

5 成本分析

　　試驗(yàn)所用的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺，市場(chǎng)售價(jià)分別為4、2萬(wàn)元/噸。陽(yáng)離子聚丙烯酰胺按照最加投藥量0.05mg/L計(jì)算，則單位增加的藥劑成本為0.02元/m³。陰離子聚丙烯酰胺按照最加投藥量0.10mg/L計(jì)算，則單位增加的藥劑成本也為0.02元/m³。

6 結(jié)論與建議

　　對(duì)于低濁較高藻的密云水庫(kù)水處理，通過燒杯試驗(yàn)和生產(chǎn)性小試，得到如下結(jié)論：
　　（1）投加助凝劑的去濁效果要好于單獨(dú)投加凝聚劑。投加助凝劑，加強(qiáng)了除藻效果，不僅除藻率提高，而且藻類種屬也減少。投加助凝劑可提高污泥沉降性能。
　　（2）針對(duì)密云水庫(kù)水質(zhì)，PAC投加量1.0或1.5mg/L時(shí)，陽(yáng)離子投加量0.05mg/L，能改善混凝沉淀效果；陰離子投加量為0.10mg/L能得到滿意效果。
　?。?）助凝劑聚丙烯酰胺投加點(diǎn)宜在第一絮凝池或第二絮凝池前端。
　?。?）影響處理工藝效果的因素主次順序依次為凝聚劑投加量、助凝劑類型、助凝劑投加量及助凝劑投加點(diǎn)。
　?。?）投加聚丙烯酰胺助凝劑，藥劑成本增加很少。
　　（6）鑒于密云水庫(kù)水質(zhì)的變化，建議針對(duì)低濁高藻原水，開展調(diào)整混合絮凝GT值以及強(qiáng)化混凝與Zeta電位的試驗(yàn)研究。

　　參考文獻(xiàn)

[1] 章詩(shī)芳：聚丙烯酰胺應(yīng)用于飲用水處理研究，含藻水處理研究技術(shù)研討會(huì)，2000年。
[2] 戚盛豪：對(duì)給水常規(guī)處理技術(shù)改進(jìn)的一些設(shè)想，中國(guó)水協(xié)科技委擴(kuò)大會(huì)議。2001年。
[3] 黃曉東、王占生等：強(qiáng)化混凝處理微污染源水，《中國(guó)給水排水》2002年 第12期。
[4] 張莉、李本高等：水處理凝聚劑的研究進(jìn)展，《工業(yè)用水與廢水》2001年 第3期。
[5] 尹衛(wèi)紅等：鄭州市白廟水廠混凝沉淀除藻的研究，《工業(yè)用水與廢水》2000年 第4期。
[6] 龔云峰等：強(qiáng)化混凝在給水處理工程中的應(yīng)用，《中國(guó)給水排水》2000年 第12期。
[7] 曲久輝、湯鴻霄等：水廠高效絮凝技術(shù)集成系統(tǒng)研究方向，《中國(guó)給水排水》 1999年 第4期。
[8] 李京枝等：聚丙烯酰胺在凈水生產(chǎn)中的應(yīng)用，《中國(guó)給水排水》 1999年 第4期。
[9] 張錦、李圭白、馬軍：高錳酸鹽復(fù)合劑對(duì)給水處理中混凝的強(qiáng)化效應(yīng)，《工業(yè)用水與廢水》 2003年 第3期。
[10] 馬軍、陳忠林、李圭白等：高錳酸鹽復(fù)合劑助凝處理高穩(wěn)定性地表水，《中國(guó)給水排水》 1999年 第9期。
[11] Adsorption and flocculation behavior of cationic polyacrylamide and colloidal
[12] Improvement of coagulation–flocculation process using anionic polyacrylamide as coagulant aid
[13] The effects of salinity and temperature on the behaviour of polyacrylamide gels

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