浅谈PAC和PAM联合作用处理高浊度低碱度水体

浅谈PAC和PAM联合作用处理高浊度低碱度水体

刘亚会

摘要：本文对成都某水厂出现的原水高浊度低碱度水体进行试验分析，研究低碱度对高浊水体处理的影响，确定PAC和PAM联合投加的方式和投加量，完善原水高浊度处理的投药控制参数。

关键字：高浊度  低碱度  PAC  PAM

1、概述

成都某水厂原水取自岷江水系都江堰下游的沙河，原水水质符合地表水随季节变化的特点，每年6-9月雨季，因上游降雨会出现原水浊度升高的情况，加之大量土壤随着地表径流汇集到河流，水中酸性物质增加，PH值和碱度有所降低，水色呈发白现象，混凝效果受到影响，其他季节水质相对稳定。

生产工艺采用常规处理工艺：进水→沉砂→混凝沉淀→过滤→消毒→出水，主要处理工艺池有：斜管预沉池、水力混合池、网格絮凝池和平流斜管沉淀池。混凝剂为聚合氯化铝PAC，助凝剂为固体粉末PAM、30%浓度氢氧化钠溶液。

2、原水水质情况

统计近三年原水平均浊度56NTU、PH值7.75、碱度115mg/L。其中，某年6月25日-7月22日该水厂原水平均浊度430NTU、PH值7.66、碱度93mg/L。最大浊度值8572NTU，达近三年原水浊度峰值，PH值和碱度较日常水体均有所下降。

2.1浊度和PH值变化

持续性降雨后，出现典型原水水质变化趋势，原水浊度呈上涨快、持续时间短、下降也快的特点，原水浊度变化的过程并伴随原水PH值有所下降。但原水PH值的下降幅度小，下降后仍在聚合氯化铝PAC反应的最佳PH值范围内，理论上是不会对混凝效果造成明显影响。

原水浊度升高，出现悬浮物含量过高，为使悬浮物达到电中和脱稳作用，所需混凝剂量相应地大大增加。加之，水的PH值对混凝效果有影响，虽视混凝剂品种而异，但从铝盐水解反应可知，水解过程中不断产生H-，从而导致水的PH值不断下降，直接影响铝离子水解后生成物结构和继续聚合的反应。因此，应使水中有足够的碱性物质与H-中和，才能有利于混凝①。

2.2碱度变化

碱度平均值较日常水体下降19%。碱度作为影响混凝效果的主要因素之一，由于混凝剂加入原水中后，发生水解反应，反应过程中要消耗水中的碱度，当原水中碱度很低时，投入混凝剂因消耗水中的碱度而使水的PH值降低，如果PH值超出混凝剂最佳混凝PH值范围，将使混凝剂效果受到显著影响②。

3、低碱度下不同原水浊度的混凝实验分析

在水处理中，当原水碱度充足时，投加混凝剂后pH略有下降，不致影响混凝效果，作为混凝剂使用的大部分铝能以不溶性铝盐的形式通过沉淀或过滤而被除去。如果原水碱度不足，则可能导致pH值大幅度下降，造成混凝条件的恶化。据不完全统计，该水厂目前采用的工艺及实际生产处理效果来看，原水碱度低于100mg/L，混凝效果会有一定程度的影响，提高混凝剂投加量或增加絮凝剂投加可确保混凝效果；当原水碱度低于80mg/L，混凝效果将难于保障，必须采取有效措施投加助凝剂才能确保混凝效果。

针对原水碱度较常态偏低的情况，分别通过开展混凝搅拌试验和生产试验，尝试对比PAC单独投加、PAC和PAM联合投加的混凝效果。

3.1 PAC单独投加和PAC-PAM联合投加对比分析

原水碱度在80-100mg/L范围内，原水浊度小于1000NTU，通过单独投加PAC和PAC-PAM联合投加进行混凝搅拌试验，进行对比。

原水浊度230NTU、碱度90mg/L时，仅使用PAC进行混凝，投加量增加40%，混凝效果并不理想，且继续加大混凝剂投加量，并没有改善混凝效果。从而可得出，原水低碱度情况下，原水浊度小于1000NTU，仅依靠单独投加PAC难以保证混凝效果。

而相同原水水样，控制PAC投加量，通过增加絮凝剂PAM投加的措施，即采用PAC-PAM联合投加，混凝效果大大改善，从实验过程观察，矾花形成大而密实，沉降速度快。实际生产中某年6月25日上游降雨后，出现首次原水浊度上涨情况，26日原水碱度正常，采用PAC-PAM联合作用，PAC和PAM耗量均较少，27日原水PH值和碱度均下降，原水浊度相同状况下，通过PAC-PAM联合作用，混凝效果达到预期，但PAC和PAM耗量均有所上涨。可见，原水碱度对混凝效果有一定影响。

通过以上对比PAC单独投加和PAC-PAM联合投加，可得出，在原水碱度较低情况下，原水浊度小于1000NTU，使用PAC-PAM联合投加可改善混凝效果，能达到保证水质的目标，且PAC投加量得到了一定控制。

3.2 PAM-PAC联合投加和PAC-PAM联合投加对比分析

以某年7月20日低碱度原水水样开展的混凝搅拌试验结果进行分析，当天原水浊度持续稳定在1200NTU左右，PAM前投加后，预沉出口浊度在预设范围内，通过投加PAC，混凝效果不理想，且持续加大混凝剂投加量至2倍，混凝效果改善不甚明显。

基于岷江水系原水高浊度水质特性，大胆设想低碱度原水下，通过预处理降低沉砂池出口浊度至小于1000NTU，大颗粒物质被去除后，胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子，减少胶体颗粒间的静电斥力效果不佳，不能完全中和胶体颗粒本身所带部分电荷，使胶体颗粒聚沉。进一步分析验证原水低碱度情况下，原水浊度1000-2000NTU的PAC-PAM联合作用处理效果。从实验结果可以看出，某年6月27日仅1、2#工艺池采用PAM-PAC的方式，沉淀效果虽然可控，但并不理想，并且PAC投加量较历史用量增加明显，而相同3、4#工艺池采用PAC-PAM的方式，混凝效果得到大大改善，PAC投加量可控，且沉淀出水浊度稳定。

综上，在原水碱度较低情况下，原水浊度小于2000NTU，使用PAC-PAM联合投加可改善混凝效果，能达到保证水质的目标，且PAC投加量得到了一定控制。

3.3 PAM-PAC-PAM投加模式的分析

根据以往实验和生产经验，当原水浊度大于2000NTU时， PAM-PAC模式比PAC-PAM模式的产水率分别上涨2.2-19.2%不等。因此，在低碱度原水情况下，原水浊度大于2000NTU仍考虑使用PAM-PAC模式进行处理，并结合3.1和3.2实验对比分析结果，PAM前投加量不宜过大，控制沉砂池出口浊度在1000-2000NTU范围内为佳，且在PAC后120s投加PAM进行助凝作用。生产实验数据显示，低碱度原水情况下，原水浊度大于2000NTU，采用指导投加方式PAM-PAC-PAM，絮凝效果好，矾花形成密实易沉降，沉淀水浊度超出预期处理效果，浊度可控制在1-2NTU范围内，较预期提升约50%，PAC投加量也较指导参数下降5%左右。

4、结论

4.1 原水浊度200-2000NTU范围内，需要在PAC后投加PAM进行助凝作用，即PAC-PAM联合投加方式，尤其原水碱度偏低（80-100mg/L）时，才可改善混凝效果，达到保证水质的目标。

4.2 原水浊度大于2000NTU，需要采用PAM前投加进行预处理，但投加量不宜过大，参考投加量0.02-0.05mg/L，具体以混凝搅拌试验结果为依据，保证沉砂池出口浊度必须控制在1000-2000NTU之间，有利于后续混凝效果。伴随原水碱度偏低时，在混凝剂PAC后120s投加PAM进行助凝作用，改善混凝效果的同时，沉淀水浊度超预期控制下PAC耗量可节约约5%。

参考文献

【1】李圭白,张杰主编.水质工程学[M].北京：中国建筑工业出版社,2013.