趙凱　 袁園

　　摘要：中水處理是將二級生化處理出水進行進一步處理的過程，其水質成分復雜。針對北石橋中水處理中的混凝沉淀過程，由于缺乏可參考的經驗，提出專題研究，以確定影響因素及最佳投加量。
　　主題詞：中水　 混凝　 PAC PAM　 研究

　 中水處理是將二級生化處理出水進行進一步處理的過程，其原水水質較普通給水處理成分復雜。北石橋中水有限責任公司中水處理采用混凝＋沉淀＋過濾＋消毒或微絮凝過濾＋消毒，兩種工藝運行流程。由于針對二級出水的混凝沉淀缺乏可參考的經驗，特提出專題研究，以正在使用中的洛陽富安產的PAC和陰離子型PAM為混凝和助凝劑，確定中水處理中混凝沉淀效果的影響因素及最佳投加量。

一、試驗所用儀器

　　1、烘干的小燒杯2個；2、天平；3、溫度計；4、玻璃棒；5、500ml容量瓶2個；6、500ml燒杯2個；7、精確到0.5ml的移液管1支；8、攪拌器。

二、實驗步驟

1、配置溶液
　　分別稱取10gPAC、10mgPAM（陰離子型）固體藥劑用蒸餾溶解于小燒杯中，用玻璃棒攪拌均勻，倒入兩個500ml容量瓶并將水加滿至刻度線，混合均勻，配制成濃度為20g/l和20mg/l的藥液。
2、取水樣
　　取兩個500ml水樣倒入燒杯中，編號為1^#和2^#。
3、試驗內容
　　用移液管分次取PAC溶液和PAM溶液加入1^＃、2^＃燒杯中，觀察溶液的變化情況。
4、實驗記錄
　　如下表所示。

時間 1^#、2^#溶液中絮體顆粒的形成及變化情況 藥液體積△V(ml) 1^＃
PAC+PAM 2^＃
PAC+PAM 第一次，起始時間：14：20
水溫：9.2℃ 無明顯現象。 0.5+0 0.5+0.5 第二次，14：30 無明顯現象。 0.5+0 0.5+0.5 第三次，14：40 無明顯現象。 0.5+0 0.5+0.5 第四次，14：50 攪拌約3分鐘，靜置片刻，溶液逐漸混濁但無任何沉降現象，1^＃和2^＃沒有明顯差別。 0.5+0 0.5+0.5 第五次，15：10 攪拌約3分鐘，靜置片刻，明顯可以看到小顆粒的絮體出現；3分鐘后，絮體顆粒逐漸變大，在水中分布比較均勻，開始出現緩慢沉降；
5分鐘后，沉降現象明顯，且2^＃優于1^＃；
5分鐘后，杯底可以看到沉降絮體與上部溶液間的界限，2^＃的比1^＃更清晰，二者沉降量均＞70％；3分鐘后，2^＃沉降量＞80％＞1^＃。 0.5+0 0.5+0.5 第六次，15：30 攪拌約3分鐘，靜置片刻，明顯可以看到絮體顆粒出現；1分鐘后，絮體顆粒逐漸聚集，開始沉降；1分鐘后，沉降現象明顯，且2^＃沉降速度明顯大于1^＃沉降量均＞70％，杯底可以看到沉降絮體與上部溶液間的界限，2^＃的比1^＃更清晰；5分鐘后，2^＃沉降量＞80％＞1^＃； 0.5+0 0.5+0.5 第七次，15：45 攪拌約3分鐘，2^＃在攪拌過程中即看到絮體顆粒大量聚集；停止攪拌靜置片刻，2^＃開始沉降；
1分鐘后，2^＃沉降量＞80％，上部溶液清澈，而1^＃卻無此現象，僅是優于上一次的1^＃溶液。 0.5+0 0.5+0.5 第八次，14：30 攪拌約3分鐘，2^＃在攪拌過程中即看到絮體顆粒大量聚集；停止攪拌2^＃即開始沉降；
1分鐘后，2^＃沉降量＞90％，上部溶液清澈，而1^＃卻無此現象，僅是優于上一次的1^＃溶液。 0.5+0 0.5+0.5 第一次，起始時間：09：45
水溫：10.2℃ 均無明顯現象。 1＋0 1＋1 第二次，10：05 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。
停止攪拌靜置3分鐘后，均能看到似霧狀的絮體顆粒；
3分鐘后，絮體顆粒明顯，但沒有明顯的沉降；
5分鐘后，沉降現象明顯，沉降量＞50％；
5分鐘后，沉降量＞70％，但杯底上部的溶液仍略有混濁；
在整個過程中，2^＃的現象略強于1^＃。 1＋0 1＋1 第三次，10：25 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。在攪拌過程中即開始出現絮體顆粒，2^＃的絮體顆粒更清晰，分明，且沉降速度大于1^＃；停止攪拌靜置片刻，均能看到沉降現象；3分鐘后，沉降量＞70％，杯底上部的絮體量及分布范圍均是1^＃＞2^＃；5分鐘后，沉降量＞80％。 1＋0 1＋1 第四次，10：20 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。停止攪拌，在2^＃未靜止的溶液中就可看到大片的絮體凝聚，溶液稍微穩定后即開始沉降；1分鐘后，2^＃沉降量＞80％，上部溶液很清澈，而1^＃的情況略強于上一次的1^＃；1分鐘后，1^＃沉降量＞90％。 1＋0 0＋1 第五次，10：25 1^＃的情況與上一次2^＃的情況相似，2^＃的現象較上一次則略強，但不明顯，整個過程，1^＃的現象略優于2^＃。 0＋3 0＋1 第一次，起始時間：08：45
水溫：10.1℃
水較渾濁 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。停止攪拌靜置片刻，均有明顯的絮體顆粒；1分鐘后，在杯底看到沉降的絮體但與上層溶液無明顯界限，1^＃沉降偏快，且絮體量較2^＃多；3分鐘后，1^＃杯底的沉降量多于2^＃，二者沉降量均＞80％，可以看到明顯的界限；5分鐘后，沉降量＞90％，沉降速度變慢；10分鐘后，幾乎完全沉降。 2＋1 1＋2 第二次，09：10 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。停止攪拌靜置片刻，均能看到絮體顆粒，1^＃的小而密，2^＃的大而疏且開始沉降；3分鐘后，2^＃出現明顯界限，界限之上的溶液較1^＃清澈，沉降量均＞50％；
3分鐘后，2^＃的界限十分明顯，沉降量＞70％＞1^＃，1^＃界限明顯；5分鐘后，2^＃＞90％＞1^＃；
8分鐘后，二者均完全沉降。 1＋0 1＋0 第三次，09：45 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。停止攪拌靜置片刻，二者在攪拌結束即形成沉淀條件并開始沉降；2分鐘后，兩者幾乎完全沉降，上層溶液很清澈。 0＋1 0＋0 第一次，起始時間：09：45
水溫：10.2℃
水較渾濁 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。在攪拌過程中即開始出現絮體顆粒；停止攪拌靜置片刻，絮體顆粒開始凝聚，變大，1^＃和2^＃沒有明顯差別；
2分鐘后，二者均開始沉降，絮體在杯底聚集，沉降量1^＃＞2^＃，杯底上部絮體顆粒1^＃較小、較密，2^＃較大、較疏；5分鐘后，沉降量＞70％；
7分鐘后，沉降量＞80％，溶液中仍有少量（1^＃＞2^＃）細小的絮體顆粒分布在整個水體中。 1＋0 1＋1 第二次，10：00 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。在攪拌過程中即開始出現絮體顆粒；停止攪拌靜置片刻，均能看到沉降現象；3分鐘后，沉降量＞70％：
5分鐘后，沉降量＞80％，在沉降量相同的條件下，與第一次相比，上部溶液較清澈；在整個過程中，2^＃的現象略強于1^＃。 1＋0 1＋1 第三次，10：10 加入藥劑后，攪拌約3分鐘。在攪拌過程中即開始出現絮體顆粒，2^＃的絮體顆粒更清晰，分明，且沉降速度大于1^＃；停止攪拌靜置片刻，均能看到沉降現象；3分鐘后，沉降量＞70％，杯底上部的絮體量及分布范圍均是1^＃＞2^＃；
3分鐘后，沉降量＞80％。 1＋0 1＋1 第四次，10：20 整個過程現象非常明顯，絮體顆粒在1＃溶液加入藥劑稍微攪拌即在溶液中大片聚集；1分鐘后，沉降量＞80％，上部溶液很清澈，而2^＃的情況同上一次，1＃在約1分鐘后沉降量＞90％。 0＋2 0＋0 第五次，10：25 1^＃和2^＃的情況均與上一次1^＃的相似，但整個過程，2^＃的現象略優于1^＃。 0＋0 0＋1

5、水質分析

　 取500ml水樣共4份，平行作攪拌試驗，分別按照12 mg/l和0.08 mg/l加入相應量的PAC和PAM，分別測定原水水樣和沉淀后的上清液的濁度值，得到以下數據：

水樣 原水濁度值（NTU） 上清液濁度值（NTU） 濁度去除率（％） 水樣1（沉淀1min） 7.63 1.75 77.06 水樣1（沉淀3min） 1.12 85.32 水樣2（沉淀1min） 7.56 1.65 78.17 水樣2（沉淀3min） 1.03 86.38 水樣3（沉淀1min） 7.85 1.62 79.36 水樣3（沉淀3min） 1.10 85.99 水樣4（沉淀1min） 8.11 1.86 77.07 水樣4（沉淀3min） 1.01 87.55

　　取500ml水樣共4份，平行作攪拌試驗，分別按照實際運行中的投藥量22 mg/l加入相應量的PAC，分別測定原水水樣和沉淀后的上清液的濁度值，得到以下數據：

水樣 原水濁度值（NTU） 上清液濁度值（NTU） 濁度去除率（％） 水樣1（沉淀1min） 7.63 2.75 63.96 水樣1（沉淀3min） 1.85 75.75 水樣2（沉淀1min） 7.56 2.82 62.70 水樣2（沉淀3min） 1.80 76.19 水樣3（沉淀1min） 7.85 2.66 66.11 水樣3（沉淀3min） 1.76 77.58 水樣4（沉淀1min） 8.11 2.70 66.71 水樣4（沉淀3min） 1.78 78.05

　　根據以上水質分析數據，可以得到以下曲線：

三、研究分析及結論

　　1、 在PAC相同的前提下，加入PAM后溶液的混凝效果優于未加入的。
　　2、 原水水質的好壞影響混凝效果，由于水質越差，引入的混凝體的核心物質越多，所需投加藥劑量越少且混凝效果越明顯；水質越好，所需的藥劑越多。
　　3、 實驗室得到的理論最佳投藥量為，PAC 12 mg/l和PAM 0.08 mg/l，對應于生產生產運行中實際僅投加PAC 22 mg/l，沉淀效果平均要高10%以上；考慮價格因素，PAC以2500元/噸，PAM以25000元/噸計算，PAC＋PAM混加成本約為0.032元/m³，現行單加PAC成本約為0.055元/m³，經濟效益也很明顯，需要盡快在生產實踐中應用檢驗。
　　4、 當PAC的加入量為12mg/l、PAM為0.08mg/l時，混凝效果發生明顯變化，趨于理想化；其投藥量分別在12～20mg/l、0.08～0.16mg/l之間時，混凝效果的變化沒有明顯改變，二者的理想投加比例為300：2。
　　5、 實驗中所使用的PAC、PAM溶液放置0～15天不影響其混凝的藥理作用；放置3天之后，由于藥劑已經充分混合溶解，此時的混凝效果更理想，尤其是PAM溶液；要注意的是，PAC與PAM略有不同，靜置較長一段時間后，其藥劑會沉淀，所以使用前，要充分搖勻。

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