強效絮凝劑與先進凈化設備合理匹配是確保優質高效安全供水的重要環節

張 巍 魏文章

[摘要]本文從混凝原理入手，用生產實例說明吉林市水務集團在水質凈化工作中，堅持科學發展觀，將強效絮凝劑與精良凈化設備相匹配，收到了水質好、消耗低、成效可觀的效果，取得了較好的社會經濟效益，為高效安全和諧供水做出了一定的貢獻。

[關鍵詞]絮凝劑；PH值；靜態混合器；GT值；吸附架橋作用；雙電層；節能降耗

1、采用強效混凝劑是制水工藝的先決條件

水是生命之源，百業之本。隨著國民經濟飛速發展和構建和諧社會的需要，近年來國家對自來水的質量要求越來越高，然而人們對自來水生產過程的了解并不是很多。通常所說的自來水，其實并不是“自來”的，就吉林市而言，供水廠是以松花江為水源，從江心取水口到用戶的水龍頭，要經過取、凈、送、配四個系統共22道工序，才能使成分復雜的松花江原水處理成符合GB5749－2006《生活飲用水衛生標準》要求的106項檢測指標均達標的飲用水。可見自來水的生產制造過程和凈化技術是比較復雜的。它是采用物理、化學、生物、水力等方法改善原水水質的過程，在這一過程中，除了具有既能手動又能自動控制的混合、絮凝、沉淀、過濾、加藥、計量、監測、取送水等構筑物與機電設備外，還要投加一種使膠體(在水凈化工藝中將未經處理難以沉淀的原水稱為膠體)失去穩定性和脫穩膠體相互聚集的藥劑，這種藥劑叫做混凝劑，也叫絮凝劑。投加混凝劑的原水通過一系列的水處理工序，便由濁變清，再經消毒后，即可飲用。近年來我們在水凈化工藝中，采用高效混凝劑與精良的設備相匹配，提高了凈化效果，延長了沉淀池的排泥周期和濾池的沖洗周期，節省了大量的自用水量和自用電量，使出廠水質全面達標，收到了良好的節能降耗效果。可見強效混凝劑是制水工藝的先決條件。

2、混凝原理與強效混凝劑的應用

2.1混凝原理。通常原水中大顆粒的懸浮物易于在重力作用下自然下沉，而粒徑微小的懸浮物以及膠體雜質因帶有大量的電荷，在靜電斥力和水化作用下，具有較頑固的分散顆粒穩定性，沒有外力的干擾是不會自然下沉的。一般采取向水中投入電解質，即混凝劑來降低電位壓縮雙電層，使顆粒失去穩定性而產生相互具有聚結的作用，簡稱雙電層作用，失去穩定性的作用稱為膠顆脫穩，脫穩膠粒相互聚結通常稱為凝聚。進而完成凝聚的膠體通過吸附架橋作用，即在一定的外力擾動下相互碰撞、聚集，以形成較大的絮狀顆粒。上述這種雜質顆粒的凝結現象——凝聚和絮凝總稱為混凝。這就是水凈化的混凝原理。

2.2高效混凝劑的應用。吉林市水務集團曾經使用過的混凝劑有明礬、三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鋁，均屬一般無機鹽混凝劑，效率低、投量大，易使投加設備及管網腐蝕，對人體健康很不利，制水成本又高。1996年我們從深圳中潤水工業發展有限公司引進了聚合氯化鋁的生產線，生產出的產品達到GBl5892—1995《水處理劑聚合氯化鋁》的標準，為國家優等品。其主要指標為相對密度≥1.27，氧化鋁含量(A1203)≥12％，鹽基度60％，PH值(1％水溶液)3.5－5.0。該藥劑顏色淡黃，腐蝕性較弱，可謂高效混凝劑，屬于無機高分子混凝劑。其特點是對各種水質適應性強，混凝過程中最優PH值范圍廣，特別對吉林松花江低溫低濁低堿、含高分子化合物多、耗氧量較高的原水效果更佳，絮凝體形成快捷且顆粒大而重，投加后原水堿度降低較少；對汛期高濁度原水投量增加的并不多。正常原水濁度時，其投加量約為硫酸鋁的30％－50％，無須加堿調整出廠水的PH值，對設備和管網無腐蝕，自來水口感好。

3、藥劑與設備合理匹配，收到水質好、消耗低、成效高的理想效果

光有高效混凝劑沒有精良設備，也不會有理想的效果，我們必須根據原水水質的特點，為混凝工藝創造良好的適宜的化學和水力條件，把握恰當的工藝技術參數，具體做到以下幾點：

3.1采用快速混合。混合是混凝過程的第一步，是個關鍵環節，要求速度快時間短，固液接觸充分，在全公司以松花江為水源的四個水廠中，均采用管道混合再輔以靜態混合器，即以0.8－1.0m／s的高流速，在10－40s的短時間內完成藥劑與原水的混合。

3.2設定適當的流速梯度，形成漸減反應，加大鏈狀絮凝體的強度。反應是混凝過程的第二步，是形成絮體的階段，在這一階段混合后的水流通過多格多孔、宛轉曲折、翻騰跳躍、流速漸減的反應池后，形成數以萬計的渦流，使混凝劑與原水中微小懸浮物及膠體粒子充分接觸、凝聚，生成了大量鏈狀絮體(礬花)，以待進入沉淀池沉淀。在這一階段要控制好幾個參數：(1)吉林屬低溫低濁原水，反應時間應充分一些，一般采用20－30min，2006年投產的三水廠擴建工程為網格微渦反應室，反應時間為26.9min。(2)控制流速漸減檔次，我們選擇的流速均較規范值高，效果很好。一水廠為多孔旋流反應室，流速分為四檔，即0.82－0.60－0.41－0.21m／s；三水廠48格豎井流速分三檔，即0.29－0，16－0.1lm／s，48孔洞的三檔流速為0.66－0.39－0.19m／s，網格的三檔流速是0.61－0.36－0.24m／s。(3)控制流速梯度G值與GT值在規范范圍內，二水廠G=58s－1，GT=96744；三水廠G=34s－1，GT=50469(規范：G=20－70s－1，GT=104－105)。

3.3不斷引進新型沉淀設備，進一步提高水質，降低消耗。1997年二水廠擴建工程沉淀設備采用側向流大間距斜板沉淀池，斜板間距為80mm，清水區上升流速為1.81mm／s，沉淀池去濁率為84％；而1996年三水廠擴建工程沉淀采用上向流小間距斜板沉淀池，斜板間距為25mm，清水區上升流速為1.43mm／s，而沉淀池去濁率達到98％，比二水廠提高16.7％。

3.4二、三水廠混凝劑投加采用數字模擬自動投藥系統。即采用隔膜計量泵投加藥劑，以原水流量、水質濁度為前饋信號，比例調節投藥量，由沉淀池出水濁度為后饋信號，對投藥量進行微調，由PLC控制變頻器，改變計量泵轉數，進而控制調節投藥量，構成原水濁度與沉淀池出水濁度組成的前饋后饋閉環控制。實踐證明此法科學、準確，效果較佳。

3.5三水廠在網格絮凝池末端安裝了水下攝像頭。可以在中控室隨時觀察投藥后絮體的生成情況，以便更好地控制混凝效果。

綜上所述，吉林市水務集團在水質凈化工作中，堅信改革開放總設計師鄧小平：“科學技術就是生產力”的這一名言，堅持科學發展觀，將強效絮凝劑與精良凈化設備相匹配，收到了水質好、消耗低、成效可觀的效果，使沉淀池去濁率高達98％，混凝劑投加費用降低了52％，減輕了濾池的工作負荷，延長了濾池的工作周期，水廠自用水量降低了41％，每年節能降耗費用達500多萬元，出廠水全面達標，取得了較好的社會經濟效益，為高效安全和諧供水做出了一定的貢獻。