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聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁誰更適合處理東江原水

    發布時間:2019年4月4日        【

聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁都是常用凈水劑,本文研究聚合硫酸鐵的混凝效果及其優缺點,并與聚合氯化鋁混凝效果及藥耗成本作對比,考察其對東江原水的適用性,為給水處理廠選擇混凝劑提供參考。

1、試驗條件與內容

1.1試驗藥品和水樣:

聚合硫酸鐵樣品,其指標如下:

全鐵含量,%,≥19.1

還原性物質(以Fe2+計)含量%,≤0.15

鹽基度,%9.0~14.0

pH(1%水溶液)2.0~3.0

砷含量,%,≤0.0002

鉛含量,%,≤0.001

不溶物含量,%,≤0.5

固體聚氯化鋁樣品,其指標如下:

有效鋁(%)29.80

鹽基度(%)73.99

Ala(%)21.30

Alb(%)38.09

Alc(%)40.61

試驗水樣采用東江常規水質和運河水質。

1.2檢測指標

濁度測定采用哈希2100N2100P濁度儀;TOC測定采用島津TOC-VCPH總有機碳分析儀;COD測定采用酸性高錳酸鉀滴定法;UV254測定采用紫外可見分光光度計(將水樣經0.45μm濾膜過濾后,取濾液檢測);THMs測定采用Tekmar3100吹掃捕集濃縮器富集進樣,Agilent7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀。

1.3試驗內容

(1)考察聚合硫酸鐵的投加量及其混凝效果。

(2)考察聚合硫酸鐵混凝沉淀后出水pH值和色度的影響。

(3)在同一原水的前提下,與聚氯化鋁混凝劑作對比,通過調整混凝劑投加量考察聚合硫酸鐵的混凝效果。

(4)考察混凝沉淀后的水質情況,比較達到同一出水水質標準,聚合硫酸鐵與聚氯化鋁的藥耗成本。

1.4混凝試驗

采用六聯六聯攪拌機對原水進行批次試驗?;炷龜嚢柙囼瀰挡捎猛ㄓ贸绦騾担旱谝欢?,轉速500r/min,保持1min;第二段,轉速150r/min,保持15min;第三段靜止沉淀30min。按照試驗內容進行混凝沉淀后,取各試驗杯中樣品上清液進行相關水質指標的檢測。

2.結果與討論

2.1聚合硫酸鐵的投加量確定

東江常規水質相對穩定,原水濁度在7~30NTU之間,TOC一般在1.5~2.5mg/L之間,UV254在0.018-0.035cm-1之間。根據南方多個原水取自東江的水廠固體聚氯化鋁投加量數據,針對常規水質,常規投加量為4~6mg/L(以固體計)左右。本試驗原水濁度為17.2NTU,采用固體聚氯化鋁投加量為4、6、8mg/L(以固體計)作為參比,考察聚合硫酸鐵的投加量。由圖1可知,在投加量為4~20mg/L時,聚合硫酸鐵隨著投加量的增加,濁度有下降趨勢,當投加量為20mg/L以上時,隨著投加量的增加,濁度并沒有明顯下降。聚合氯化鋁投加量為6mg/L時,混凝沉淀后出水為1.85NTU;聚合硫酸鐵投加量為16mg/L時,混凝沉淀后出水為1.62NTU。因此,聚合硫酸鐵處理要達到聚合氯化鋁出水濁度的效果,聚合硫酸鐵的投加量約是聚合氯化鋁的2.5~3倍,針對東江常規水質,聚合硫酸鐵的適宜投加量約為16~20mg/L(以固體計)。

2.2色度的影響

聚合氯化鋁處理后的出水基本不存在色度問題,但在聚合硫酸鐵投加量為20mg/L以上時,處理后出水色度較為明顯,呈淡黃色。取聚合硫酸鐵投加量為20mg/L和30mg/L的試驗出水,檢測色度并考察濾池對色度的去除效果,結果如表3所示。結果顯示,試驗原水色度為15度,聚合硫酸鐵投加量為20mg/L和30mg/L的試驗出水色度分別為13和20度,出水色度高;經過炭濾池或砂濾池處理后的出水色度均小于5度,與出廠水沒有明顯差別。

2.3常規水質聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵的處理效果對比

參考2.1中的試驗結果,聚合硫酸鐵的投加量約是聚合氯化鋁的2.5~3倍,以聚合氯化鋁投加量為4、6、8mg/L,聚合硫酸鐵投加量為16、20、24mg/L,對比常規水質聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵的處理效果,結果如表4所示。結果顯示,聚合硫酸鐵投加量為16mg/L時,出水濁度較低,隨著投加量的增加,濁度有所下降但幅度不大,與聚合氯化鋁相比,高投加量的聚合硫酸鐵對濁度的處理效果比聚合氯化鋁顯著。經聚合硫酸鐵處理后出水pH值下降明顯,然而,由于pH值降低,使得水中的水解產物帶正電荷密度升高且水中有機物質的質子化程度也升高,對混凝過程中的水解產物吸附有機物大有好處[2]。因此,聚合硫酸鐵處理COD、TOC和UV254的效果優于聚合氯化鋁。研究表明,三鹵甲烷生成量與水中有機物含量密切相關,高投加量的聚合硫酸鐵較聚合氯化鋁而言,有效去除更多的有機物,但從三鹵甲烷生成勢數據看,聚合硫酸鐵沒有明顯優勢,可能的原因是,三鹵甲烷生成量與水中有機物種類和性質有關,聚合硫酸鐵去除的那部分有機物對三鹵甲烷生成量貢獻小。

2.4運河水質聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵的處理效果對比

試驗中運河水濁度以及pH值與常規水質相差不大,但有機物指標明顯高于常規水質。由表5可知,隨著混凝劑投加量的增大,濁度有下降趨勢,從聚合氯化鋁的數據看,投加量為8mg/L,出水濁度仍然較高,而聚合硫酸鐵盡管在處理常規水質需要較聚合氯化鋁更多的用量,但在運河水質的處理中,高投加量的聚合硫酸鐵在濁度處理方面比聚合氯化鋁有優勢,且COD、TOC處理效果優于聚合氯化鋁。運河水的UV254為0.082cm-1,該有機物指標較低,指示水中有機物多為中小分子有機物,該類有機物難以在混凝階段去除,兩種混凝劑在設定的投加量對試驗水的UV254基本沒有去除效果。值得關注的是pH值的數據,在處理常規水質時,聚合硫酸鐵處理后出水pH值會明顯下降,但處理運河水后,pH值基本變化不大,原因是運河水有機物含量好,有機物一般帶較高的表面電荷,吸附在膠體顆粒表面增加膠體表面的電荷密度,水中有機物存在能增加無機顆粒Zeta電位[3],使得膠體更加穩定,而試驗中聚合硫酸鐵的投加量還不足以與水中有機物電性中和與提高有機物的質子化程度。

2.5混凝藥耗成本分析

以南方某水廠為例,供水量約17000m3/h。分別采用聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵作為混凝劑,分析混凝成本,數據如表6所示。

由圖6知,達到同一出水水質標準,聚合硫酸鐵的混凝藥耗成本約是聚合氯化鋁的1.7倍。本分析僅為混凝階段的藥耗成本分析,如果加上由于聚合硫酸鐵出水pH的降低導致投堿量增加,并且濾池去除聚合硫酸鐵出水色度導致濾池負荷增加從而增加濾池的反沖洗頻率,聚合硫酸鐵在成本上沒有優勢。

3.結論

達到同一出水濁度的效果,聚合硫酸鐵的投加量約是聚合氯化鋁的2.5~3倍,針對東江常規水質,聚合硫酸鐵的適宜投加量約為16~20mg/L(以固體計)。

聚合硫酸鐵處理后出水存在色度問題,經過炭濾池或砂濾池處理后的出水色度均小于5度,與出廠水沒有明顯差別。

對于東江常規水質,高投加量的聚合硫酸鐵處理后出水pH值下降明顯,對COD、TOC和UV254的去除效果優于聚合氯化鋁,對三鹵甲烷生成勢的去除沒有明顯優勢。

對于高有機物的運河水質,高投加量的聚合硫酸鐵在濁度處理方面比聚合氯化鋁有優勢,且COD、TOC處理效果優于聚合氯化鋁,但對試驗水的UV254基本沒有去除效果。

聚合硫酸鐵的混凝藥耗成本約是聚合氯化鋁的1.7倍,聚合硫酸鐵在成本上沒有優勢。

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