CN103613227A

CN103613227A - 一种给水原水的处理方法

Info

Publication number: CN103613227A
Application number: CN201310681627.3A
Authority: CN
Inventors: 郑春明; 孙晓红; 陈佩佩; 朵志福; 鲍守民
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明涉及一种对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水应用的絮凝剂，属于给水原水的处理工艺技术领域。将给水原水加入石灰乳，调节pH值在8.0～8.5，再经过高速搅拌器加入硅酸钠和硫酸混合所得的液体，加入原水比例为0.01～0.05wt％，保持该混合液的即时粘度小于50mPa·S，保持pH值在8.0～8.5约2分钟后，鼓入空气或二氧化碳将pH值降至7.5～7.8，将原水放入沉降池或气浮池分离出水和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤。本发明强化混凝主要是通过改善混凝条件使有机物去除范围和去除率进一步扩大和提高。本方法处理污染物范围广，效果好，生产原料来源广，成本低，性能稳定，不产生任何环境污染。

Description

一种给水原水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水应用的絮凝剂，属于给水原水的处理工艺技术领域。

背景技术

饮用水常规处理工艺的主要去除对象是水源水中的悬浮物、胶体杂质和细菌。其净化技术是人们在治理污染的过程中出现的，并不断地得到发展、提高和完善。随着工业的迅速发展，水体污染也日益严重，水中有害物质逐年增多，同时随着水质分析技术逐渐改进，水源水和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加。为满足人们的生活需求及与国际接轨，2001年6月7日国家卫生部制订了《生活饮用水卫生规范》，新规范将水质指标由原来的35项参数增加到96项，首次对饮用水中的有机物含量提出了标准。同时，面对水源水质的变化(除了原有的泥沙、胶体物质和病原微生物外，还有有机污染物、高氨氮、消毒副产物、水质生物稳定性等)，常规饮用水处理工艺(只能去除水中有机物20～30％，且由于溶解性有机物存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果也明显下降，仅为50～60％)已显得力不从心。因此，在现有常规处理技术与工艺的基础上，发展新的水处理技术与工艺势在必行。

常规净水工艺的改造有以下几种方法：增加深度处理构筑物，如活性炭吸附技术；增加预处理构筑物，如生物预处理(接触氧化池或生物滤池)；不增加常规工艺前、后的净化构筑物，在现有工艺上改造，如强化混凝、强化过滤、优化消毒等。其中，强化混凝(enhancedcoagulation简称EC)是指在常规处理工艺流程中在混凝处理时投加过量的混凝剂、新型混凝剂或助凝剂或者是其他的药剂并控制一定的pH值，通过加强混凝与絮凝作用，从而提高常规处理中天然有机物(NOM)的去除效果，最大限度地去除消毒副产物的前体物(DBPFP)，保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准的方法。与增加深度处理及生物预处理相比，强化常规水处理具有投资省、不需建造新的构造物、不占土地以及经常运行费用低等优点，更适合对原有系统的改造。

针对以上优特点，为了提高絮凝剂的稳定性和处理效果，降低经生化处理后出水质量，得到一种新型絮凝工艺，使之在使用剂量小，单一操作环节下就能将出水的絮凝效果达到国家使用标准的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水应用的絮凝剂。本发明对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法是：

将给水原水加入石灰乳，调节pH值在8.0～8.5，再经过高速搅拌器加入硅酸钠和硫酸混合所得的液体，加入原水比例为0.01～0.05wt％，保持该混合液的即时粘度小于50mPa.S，保持pH值在8.0～8.5约2分钟后，鼓入空气或二氧化碳将pH值降至7.5～7.8，将原水放入沉降池或气浮池分离出水和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤。

其中所述的硅酸钠和硫酸混合液具体制备方法为：将浓度为5～15wt％的硅酸钠，加入50～500ppm的二氧化硅粉末，用做凝结核心，在常见的高速搅拌装置下剧烈搅拌，保持搅拌过程中液体的雷诺数大于6000，即出现紊流态，然后用10～30wt％浓度的稀硫酸酸化至溶液pH为9～11，同时用在线粘度计测定该混合液的即时粘度，使该混合液的即时粘度小于50mPa.S，即制备成聚硅酸微凝胶；该聚硅酸凝胶由于加入了二氧化硅粉末作为凝结核心，配合剧烈的搅拌速度，从而控制了溶液的胶凝情况，制备出的聚硅酸凝胶具有良好的流动性。

本发明强化混凝主要是通过改善混凝条件使有机物去除范围和去除率进一步扩大和提高。碳酸钙和硅酸钙混凝剂的微小颗粒对水中胶体进行电中和、使其脱稳，从而形成细小的颗粒，继而絮凝为大而密实的矾花，并通过吸附架桥或网捕作用使脱稳的胶体生成粒度较大的絮凝体，再通过沉淀与过滤进行分离去除。而水中分子质量较小、溶解度较大的有机物(主要是腐殖酸类中的富里酸等)在一般混凝条件下去除率很低，主要原因是由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物-金属氢氧化物所吸附，有机物不但增加了胶体表面电荷，而且造成空间位阻效应。而本发明通过改善混凝处理条件，即加入新的碳酸钙和硅酸钙混凝剂，改变絮凝的pH和用量，形成强化混凝条件，得到大量金属氢氧化物，改善混凝剂水解产物的形态且使其正电荷密度上升，同时影响有机物离解度和改变水中有机物存在形态。有机物质子化程度提高，电荷密度降低，进而降低其溶解度及亲水性，成为较易被吸附的形态。本方法处理污染物范围广，效果好，生产原料来源广，成本低，性能稳定，不产生任何环境污染，有较好的经济和社会效益。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1：

改性聚硅酸微凝胶絮凝剂按以下方法制备：

在高速搅拌条件下，将二氧化硅浓度为2wt％的硅酸钠200kg，加入80ppm的二氧化硅粉末，在筒式搅拌装置中剧烈搅拌，保持搅拌过程中液体的雷诺数为10000，然后用20wt％重量百分比浓度的稀硫酸酸化至溶液pH为10，同时用在线粘度计测定该混合液的即时粘度为20mPa.S，即制备成聚硅酸微凝胶。

原水选用湖水，浊度为10-15NTU，pH为7.2，水温14℃。将原水加入石灰乳，调节pH值在8.5，再经过高速搅拌器加入硅酸钠和硫酸混合所得的液体，加入污水比例为0.05wt％，保持该混合液的即时粘度小于50mPa·S，保持pH值在8.5约2分钟后，鼓入空气或二氧化碳将pH值降至7.8，将污水放入沉降池或气浮池分离出水和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤。设定六联混凝搅拌仪程序为：500rpm，0.5min；300rpm，2min；200rpm，2min；100rpm，2min；60rpm，10min。当转速达到500rpm，同步加药，搅拌结束后静置沉淀10分钟。取上清液，测定其浊度。

取自来水厂常用的药剂PAC和聚铝铁PFS与本发明中实施例产品作混凝性能对比。

1、投加量对混凝效果的影响，如表1所示。

从表1结果可看出，本发明实施例制备的絮凝剂产品的平均去浊率可达到95％，随着投加量的增大，除浊率比较稳定。熟化时间对絮凝剂的混凝性能也具有较大的影响，结果显示，常温下熟化的产品，其混凝性能更佳，且省去了加温熟化所耗的能量，适合工业化生产的需要。

实施例2：

改性聚硅酸微凝胶絮凝剂按以下方法制备：

在高速搅拌条件下，将二氧化硅浓度为4wt％的硅酸钠400kg，加入150ppm的二氧化硅粉末，在筒式搅拌装置中剧烈搅拌，保持搅拌过程中液体的雷诺数为12000，然后用20wt％浓度的稀硫酸酸化至溶液pH为9，同时用在线粘度计测定该混合液的即时粘度为22mPa.S，即制备成聚硅酸微凝胶。

原水选用湖水，浊度为10-15NTU，pH为7.2。将原水加入石灰乳，调节pH值在8.5，再经过高速搅拌器加入硅酸钠和硫酸混合所得的液体，加入污水比例为0.05wt％，保持该混合液的即时粘度小于50mPa·S，保持pH值在8.5约2分钟后，鼓入空气或二氧化碳将pH值降至7.8，将污水放入沉降池或气浮池分离出水和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤。设定六联混凝搅拌仪程序为：500rpm，0.5min；300rpm，2min；200rpm，2min；100rpm，2min；60rpm，10min。当转速达到500rpm，同步加药，搅拌结束后静置沉淀10分钟。取上清液，测定其浊度。

原水温度对混凝效果的影响(原水浊度15.4NTU，投加量为7mg/L，以SiO₂计算)如表2所示。

由表2结果可看出，PAC与聚铝铁的最佳温度在15-23℃间，而本发明絮凝剂尤其是实施例2，在低温和常温条件下具有相同的絮凝效果，几乎不随温度变化，说明本发明中所制得的产品温度效应不明显，适用范围较宽。相同投加量，相同温度条件下，本发明絮凝剂的除浊率高于PAC及聚铝铁。说明本发明制备的絮凝剂在常温及低温条件下对低浊水絮凝效果很好。

总的看来，本发明所制得的絮凝剂产品与聚合氯化铝和硫酸硅铁相比，在处理低温低浊度水上具有明显的优势，且适应的pH值范围很广。

Claims

1.一种对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水的处理方法，其特征在于：将给水原水加入石灰乳，再经过高速搅拌器加入硅酸钠和硫酸混合所得的液体，鼓入空气或二氧化碳，采用碳酸钙和硅酸钙官能团的集合体，对多种污染物絮凝聚集。

2.根据权利要求1所述的对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水的处理方法，其特征在于：将给水原水加入石灰乳，调节pH值在8.0～8.5，再经过高速搅拌器加入硅酸钠和硫酸混合所得的液体，加入原水比例为0.01～0.05wt％，保持pH值在8.0～8.5约2分钟后，鼓入空气或二氧化碳将pH值降至7.5～7.8，将原水放入沉降池或气浮池分离出水和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤。

3.根据权利要求2所述的对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水的处理方法，其特征在于：聚硅酸微凝胶絮凝剂的制备过程中，二氧化硅浓度为5～15wt％，加入50～500ppm的二氧化硅粉末，将上述硅酸钠溶液进行剧烈搅拌，然后用10～30wt％浓度的稀硫酸酸化至溶液pH为9～11。

4.根据权利要求2所述的对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水的处理方法，其特征在于：硅酸钠溶液剧烈搅拌过程中，液体的雷诺数保持大于6000。

5.根据权利要求2所述的对城市水域及自来水厂给水原水进行处理的方法，特别是用于低温低浊度给水原水的处理方法，其特征在于：硅酸钠溶液与硫酸的混合物，需用在线粘度计测定混合液的即时粘度，使该混合液的即时粘度小于50mPa·S。