混凝搅拌实验条件探讨和结论

混凝搅拌实验条件探讨和结论

刘泽文

乌鲁木齐水业集团有限公司 830000

摘要：随着国家和社会的发展，水厂的供水技术、工艺等方面也在提高。混凝搅拌实验是水厂供水技术当中的一项重要的改革，提高了水厂的供水效率和质量。本文结合乌鲁木齐市各水厂的进厂源水进行一系列的分析和讨论。

关键词：混凝搅拌实验，最优投加量，去除率

1.实验设计

以近两年红雁池水厂（东厂区）、石墩子山水厂、甘泉堡水厂的水源水为研究对象，对其浊度、搅拌速率和pH值范围进行统计分析后，取当地的源水用以实验。各地表水水厂源水水质参数如表1所示。

表1 乌鲁木齐各地表水水厂源水参数

根据水厂工艺经验，聚合氯化铝具有混凝效果好，对人体健康无害，使用方便，货源充足，价格低廉等优点，故采用聚合氯化铝作为试验用混凝剂。

本次试验选择源水pH值和水处理工艺中混凝剂投加量和减半前度三个参数作为实验研究对象，以源水浊度的去除率为评价标准，分析水处理工艺中混凝剂的使用条件。由于水厂源水的水温难以控制，水温的变化不大对实验的影响很小，因此此实验不考虑水温对混凝实验的影响。

1.1实验材料及设备

实验材料及设备包括：（1）六联搅拌机；（2）便携式浊度仪；（3）酸度计；（4）温度计；（5）1000mL烧杯6个；（6）聚合氯化铝（巩义市富源净水材料有限公司）：配制成5 g/L的溶液；（7）水厂的源水。

1.2试验方法

1.2.1单因素实验

1.2.1.1混凝剂投加量对源水浊度去除率的影响

首先确定形成矾花所用的最小混凝剂剂量，方法是通过慢速搅拌烧杯中1000 mL源水，并每隔10分钟投加0.5 mL混凝剂，直至出现矾花为止，这时的混凝剂用量作为形成矾花的最小投加量。

分别取6份1000 mL实验源水于六个烧杯中，向六个烧杯中分别投加不同量的聚合氯化铝（根据得出的形成矾花最小混凝剂投加量，取其0.25倍的投加量作为1号烧杯的混凝剂投加量，取其0.5，0.75，1.0，1.5，2.0倍作为2~6号烧杯的混凝剂投加量），以300 r/min的转速下快速搅拌2 min，再以60 r/min的转速下慢速搅拌10 min，静置沉降30 min，观察矾花的沉降情况，取其上清液测定其浊度。

1.2.1.2混凝剂搅拌强度对源水浊度去除率的影响

根据实验1.2.1选出的最佳投药量，改变慢速搅拌的转速，分别选取50 r/min、60 r/min、70 r/min、80 r/min、90 r/min、100 r/min进行实验。

1.2.1.3源水pH值对浊度去除率的影响

根据实验1.2.1和实验1.2.2选出的最佳投药量和最佳快速搅拌强度，分别选取pH值为7.00、7.25、7.50、7.75、8.00、8.25，进行实验。

1.2.1正交试验

按下述步骤进行正交试验，确定最优混凝条件。

1. 因素的选取：依据单因素实验确定对混凝效果影响较大的因素，作为实验因子。

2. 水平的选取：依据上述单因素实验所确定的各因素最佳范围，选取各因素的水平值。

3. 正交试验：按照所确定的实验因子和水平，设计正交表，并按照正交表进行实验。

2. 实验结果及分析

2.1单因素实验

2.1.1混凝剂的投加量对混凝效果的影响

采用聚合氯化铝作为混凝剂对水厂源水进行处理，其不同的投加量对混凝效果影响的实验结果如图1所示。

图1.混凝剂投加量对混凝效果的影响

由图1可知：聚合氯化铝投加量存在最佳值，其最佳值范围为0.01 g/L~0.015 g/L。

由混凝机理^[3]可知，若混凝剂投加量不足，则水中杂质不能充分失去稳定性（长期保持悬浮状态而不下沉的特性）而除去，加入太多，则会再稳定而难以下沉。

2.1.2搅拌强度对混凝效果的影响

不同搅拌强度对混凝效果影响的实验结果如图2所示。

图2. 搅拌强度对混凝效果的影响

图1. 混凝剂投加量对混凝效果的影响

图2. 搅拌强度对混凝效果的影响

由图2可知：搅拌强度去除率的影响比对浊度去除率的影响显著，最佳搅拌强度为60 r/min~80 r/min之间。由混凝机理

^[3]可知，如果搅拌速度过快，会打破已经形成的絮状物，从而降低混凝效果，如果速度过慢，则会使混凝剂和水中的固体颗粒不能充分接触，从而不利于混凝剂捕集胶体颗粒。

2.1.3 pH值对混凝效果的影响

不同pH值对混凝效果影响的实验结果如图3所示。

图3. pH值对混凝效果的影响

由混凝机理^[3]可知，pH值对混凝效果影响主要是由于水中的氢离子和氢氧根离子参与了混凝剂的水解反应，因此pH值会影响混凝剂的水解速度、产物的存在形态与性能。由图3可知：在pH=8.00~8.50范围内，去除率较高，且此时絮状物生成快，矾花大。当pH过高时，聚合氯化铝水解后生成的氢氧化铝胶体就会溶解，影响混凝效果。

2.2正交实验

2.2.1因素水平的确定

通过单因素实验，选取混凝剂的投加量、搅拌强度、pH值三个因素为正交因子，并依据单因素实验确定的最佳范围，对各因子选取三个水平，进行三因素三水平实验，因素水平表见表1.

表1.因素水平表

2.2.2正交实验结果

三因素三水平正交实验方案及结果见表2。

表2.正交试验表

根据9次正交试验结果剩余浊度和浊度去除率的结果，实验1的混凝实验效果最好，最优条件是1000 ml水中加入2.0 ml聚合氯化铝溶液（5g/L）,搅拌强度为60 r/min，pH值在8.00，此时的浊度去除率为86.4%，且源水的pH值为8.00，不用调节源水的pH值，实验条件更容易控制。