王桂榮¹，張杰²
(1.武漢科技學院，湖北 武漢 430073；2.武漢自來水公司，湖北 武漢 430034)

　　摘要：針對漢江水源冬季的低溫低濁水給水廠處理帶來的困難，研究了聚合二甲基二烯丙基氯化銨(簡稱HCA)、活化硅酸、聚丙烯酰胺三種不同助凝劑處理低溫低濁水的效果，結果表明先加助堿劑以調節pH值，再用HCA和聚合氯化鋁(PAC)配伍使用，大大改善了混凝效果且與其它助凝劑相比，該藥劑配制、投加方便，不會增加水廠土建費用，可廣泛應用于水廠低溫低濁水的處理。
　　關鍵詞：低溫低濁水；強化混凝；二甲基二烯丙基氯化銨(HCA)；活化硅酸；聚丙烯酰胺
　　中圖分類號：TU991.22　　 文獻標識碼：A　　 文章編號：1009—2455(2004)05—0020—03

A Study of Treatment of Low-Turbidity, Low-Temperature Water by Enhanced Coagulation by Enhanced Coagulation
WANC Gui—rong¹，ZHANG Jie²
(1.Wuhan lnstitute of Science and Technology,Wuhan 430073,china；2.Wuhan Water Supply Co.，Wuhan 430034，China)

　　Abstract：In view of the difficulties caused by the low-temperature，low-turbidity water source in Han River in winter to the water treatment in water plants，the results of treatment of low-temperature，low-turbidity water with three different coagulant aids，i.e.，Polymerized dially dimethyl ammonium chloride (HCA)，active silicic acid and Polyacrylamide (PAM) were studied.The resuhs showed that when basicity improver was added in first to adjust the pH value and then HCA and polymerized aluminum chloride (PAC) were used in combination，the results of coagulation were greatly improved，and tha，compared to other coagulant aids，the said agents are easy to dose and do not cause additional cost for civil works to the water plants and，therefore，can be widely used in water plants for the treatment of low-ternperature，low-turbidity water.
　　Key words：low-temperature，low-turbidity water；enhaneed coagulation；dially dimethyl ammonium chloride (HCA)；active silicic acid；polyacrylamide (PAM)

　　在冬季，水質的物理化學特性與其它季節相比具有溫度低、濁度低、耗氧量低、堿度低、水的粘度大等特點^[1]，這給不少自來水廠的冬季處理帶來了很大困難。在武漢市，主要是漢江在冬季會出現低溫低濁度水。其冬季水質特征為：12月至次年2月濁度經常在20 NTU 以下；水溫一般在4—7℃，最低可至4℃；pH值比其他季節略有降低，保持在7.3左右。在此期間，水廠采取增大聚合氯化鋁投加量的方法，但處理效果并不明顯，形成的礬花細小且輕，不利于后續沉淀。針對上述問題，擬采取投加聚合二甲基二烯丙基氯化銨^[2-3](簡稱HCA)、活化硅酸、聚丙烯酰胺作為助凝劑對漢江水源進行強化混凝，以選擇一種既經濟又實用的助凝劑來改進現有混凝工藝。

1 試驗方法

　　試驗用水水溫為4℃，濁度為18.6 NTU，pH 值為7.3，堿度為93mg／L.
　　燒杯攪拌試驗在六聯混凝攪拌機上進行，1000mL水樣中加入一定量的聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、HCA、活化硅酸，模擬凈水生產工藝的混合攪拌條件與絮凝反應攪拌條件，設定攪拌轉速和時間如下：
　　①模擬投加NaOH的混合條件，攪拌轉速200r／min、攪拌時間1 min；
　　②模擬投加聚合氯化鋁時的混合條件，攪拌轉速300r／rain、攪拌時間1 rain；
　　③模擬絮凝反應攪拌條件，攪拌轉速120r／min、攪拌時間4 rain(投加聚丙烯酰胺或活化硅酸)；攪拌轉速60 r／min、攪拌時間5 min。觀察礬花形成的情況。
　　④靜止沉淀10min，同時觀察和記錄礬花沉淀的情況以及檢測上清液的濁度。

2 試驗結果與討論

2.1 投加氫氧化鈉的影響
　　由于鋁離子的水解反應是吸熱反應，水溫低則水解速度慢。投加適量的氫氧化鈉能增加水中的堿度，增快水解反應速度。另一方面由于pH值上升可以改變混凝劑水解產物的形態。
　　從圖1的結果表明，加入適量的助堿劑氫氧化鈉能起明顯的助凝作用，但是投入量不能過量，投入8 mg／L反使混凝效果變壞，以2mg／L為宜。

2.2 聚丙烯酰胺和活化硅酸的助凝作用
　　聚丙烯酰胺和活化硅酸作為常用的陰離子絮凝劑處理難凈化處理水應用已久。
　　圖2的結果表明：在低溫低濁水中，聚丙烯酰胺或活化硅酸與聚合鋁配合使用，可提高絮凝體的強度和密度，但混凝效果依然不理想。圖3是考慮到助堿劑氫氧化鈉影響的試驗結果。從圖3的結果看，先加適量氫氧化鈉調節原水的pH值為8.2—8..5，再加聚合氯化鋁，然后投加陰離子型高分子助凝劑助凝，混凝效果好于不投加助堿劑的混凝效果。

2.3 助堿劑與陽離子助凝劑HCA
　　HCA是近年發展起來的新型凈水劑，國外應用較廣，它是以二甲基二烯丙基氯化銨(PDM-DAAC)均聚而成的高分子陽離子聚合物電解質，把NaOH與HCA配伍進行助凝試驗。從圖4的結果看，先加適量氫氧化鈉調節原水的pH值為8.2-8.5，再加注陽離子型高分子助凝劑HCA與聚合氯化鋁配伍使用混凝效果比較理想。聚合氯化鋁與HCA配伍使用是先改變了聚合鋁的一定的水解形態，可明顯提高濁度去除率，降低出水濁度，肉眼觀察到絮體密實且較大。聚合鋁投加量為32mg／L時，出水濁度為2.2 NTU左右，較圖3的3.5 NTU降低了40％左右，其混凝機理是吸附電中和和吸附架橋雙重作用，而陰離子型絮凝劑只有吸附架橋作用。

3 結論

　　①先加適量助堿劑氫氧化鈉調節原水的pH值，再加注陽離子型高分子助凝劑HCA與聚合氯化鋁配伍，使用強化混凝處理低溫低濁水的方案，較水廠現有單純投加聚合氯化鋁，可大幅降低沉淀出水濁度，形成的礬花較大且密實，是一種高效助凝劑。
　　②陽離子型高分子助凝劑HCA易水解，它和聚合氯化鋁復配操作簡單，不再需單獨的溶解，攪拌設備，直接在礬液池即可；而硅酸活化需加酸、聚丙烯酰胺需加堿。因此該藥劑較活化硅酸、聚丙烯酰胺配制簡單，投加方便，無需增加水廠土建費用，應用于水廠低溫低濁水的處理，是經濟、有效可行的。

參考文獻：
[1] 霍明昕，劉馨遠.低溫低濁水質特性的分析[J].中國給水排水，1998，14(6)：33—34.
[2] 嚴瑞碹.水處理劑應用手冊[MI.北京：化學工業出版社， 2001.
[3] 費渭泉.陽離子型有機高分子混凝劑HCA—1處理蘭州水[J].城鎮供水，1993，(1)：7—10.

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作者簡介：王桂榮(1977—)，女，湖北應城人，華中科技大學工學碩士畢業，現為武漢科技學院教師，研究方向為水處理，wgrl977@163.com。