[发明专利]一种处理低温低浊水的混凝沉降剂

说明书

技术领域

本发明属于应用化学领域，尤其是指低温低浊水的混凝沉降处理药剂领域。

背景技术

混凝沉降设备是工业水预处理的关键设备，目前采用混凝沉降设备处理低温低浊水（尤其是东三省）依然是水处理领域一个有待解决的课题，主要存在以下几个问题：（1）多采用单一的铝盐、铁盐混凝剂，导致澄清池、沉淀池运行出力低、出水水质不合格，尤其是出水用于生活饮用水时，单一铝盐会使自来水中引入过量的铝离子，产生二次污染（饮用水铝控制值为0.05～0.2mg/L）。（2）常用的混凝剂沉降性能差，絮凝反应时间长，容易引起后续系统混凝剂的胶体污染；（3）考虑到低温低浊水处理时存在的问题，在达到出水水质要求的前提下，设计单位通常采用加大设备处理额定的方式来保证企业正常用水水量，从而增加了预处理系统的占地面积和设备投资。（4）尤其对于用水量很大的热电联产电厂，混凝沉降设备出力不足或水质不合格很大程度上制约着水处理系统的安全、稳定运行，从而影响机组、热网补水，最终影响到用汽企业的生产和“暖房子”民生工程。（5）因水低温影响，铝盐的水解、扩散、絮凝过程及其絮凝体沉降速度均较慢，且由于进水浊度较低，混凝剂加药量过高致使铝盐水解产物随水流进入后续系统，在流速较低的区域（尤其是过滤器、超滤装置内部）发生析出污染，即铝盐的二次沉积污染。

采用常规混凝剂处理低温低浊水时，微小胶体以分散体系溶于水中,而且胶体颗粒比较均匀,胶体微粒具有很强的动力稳定性和凝聚稳定性,并且带负电的胶体微粒数量很小。所以,为达到电中和所需的混凝剂也很少,从而导致生成的絮凝体细、少、轻,难于沉淀,离子态的金属离子容易穿透过滤器等非除盐装置。造成低温低浊水混凝处理效果不佳的原因主要体现在两个方面：

（1）低温的不利影响：水温较低,胶体颗粒的ξ电位较高, 水的粘滞系数增大,胶体颗粒间的排斥势能较大,布朗运动动能减小,不利于颗粒碰撞、胶体颗粒脱稳，药剂加入后受低温影响聚合反应速度降低,水解产物的主要形态偏重于高电荷低聚合度,不利于在胶体颗粒间进行吸附架桥。

冬季胶体颗粒ξ电位是夏季的1.5～1.6倍, 平均在-40mV 左右, 较高的ξ电位值导致胶体颗粒之间的排斥势能较大,因此低温低浊水的处理往往要加大混凝剂投量, 以降低胶体颗粒ξ电位。同时水温较低时胶体的溶剂化作用增强,颗粒周围水化作用突出, 水的粘度大而沉降速度减小,妨碍其凝聚。此外低温时气体的溶解度大,溶解气体大量吸附在絮凝体周围,使形成的絮凝体密度降低,也不利于其沉淀。 

（2）低浊的不利影响：低浊水由于固相浓度很小,分散相的面积较小。低温低浊水中除亲水性胶体外,还存在溶解性天然有机物,因此混凝剂首先与带电密度大的腐殖酸和富里酸作用,只有加大投药量使混凝剂中和了溶液中颗粒表面的天然有机物电荷后,才开始表现出架桥作用。并且,水中天然有机物还会在无机胶体颗粒表面形成有机保护层,造成颗粒间空间位阻或双电层排斥作用,使低温低浊水形成一个稳定的物系。这是常规的混凝工艺在处理稳定性低温低浊水时效率不高,即使增加混凝剂投量除浊效果也不理想的主要原因。李圭白等(1996)以高锰酸盐复合药剂(PPO)强化混凝技术处理低温低浊时期的松花江水。生产性试验结果表明该技术是有效的,与原有的单一聚合铝(PAC)混凝工艺相比,可显著降低沉淀后和过滤后水的剩余浊度,同时可节省混凝药剂费用,降低制水成本。1997年又探讨了高铁酸盐复合药剂的处理效果,并与硫酸铝混凝效果进行了对比。结果表明,高铁酸盐复合药剂可显著地提高对低温低浊水的处理效果,并且有良好的消毒作用。张建弟等(2003)经过多次实验证明,原水预加氯投加量在2～4mg/L时,对浊度去除有明显效果。分析及实验结果说明,强氧化剂的加入对色度、浊度、有机物有明显去除作用，强氧化性破坏了水中溶解性有机物如腐殖酸、富里酸等对胶体颗粒表面形成的保护层,增加了胶体极性,使胶体发生凝聚,因而发生聚沉。以上说明,强氧化剂的加入使胶体颗粒易被脱稳,形成的絮体尺寸相对较大、密实、沉降性好,对低温低浊水的处理有很好的助凝作用。

二氧化氯具有极好氧化性，其氧化能力是氯气的10倍，0.1mg/L的二氧化氯即可灭杀所有细菌和致病菌，具有杀菌、氧化能力不受温度和pH值（2～10）影响、反应产物无毒无味、良好的除臭脱色效果，且100mg/L的二氧化氯会人体没有任何影响等优点，因此是一种高效、广谱的氧化型消毒杀菌剂。

鉴于国内尚未开发研究出一种广泛适用于低温低浊水混凝沉降处理的高效、环保混凝剂。

发明内容