海藻酸鈉-聚合氯化鋁復配混凝劑應用于電廠原水預處理的研究

高 楓，閆柄屹，苗 宇，何明思

（大唐東北電力試驗研究院有限公司，吉林長春 130102）

1 概述

隨著國家環保產業政策的日益嚴格和各大電力集團全力推進“節水及零排放”改造進程，混凝劑的使用已經成為了燃煤電廠水處理過程中最為重要的環節之一。目前電廠預處理階段所采用的混凝劑主要有硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵等，在處理原水時用量大、處理效果一般，隨著節水及零排放的推進，為減小末端廢水的處理壓力，對于預處理階段的處理要求越來越高。

長春某熱電廠所用原水為水庫水，平均濁度通常情況下低于60NTU，其水體主要污染物是氮磷等含量超標，水質富營養化狀態在中營養與輕度富營養化之間徘徊，多年來長春某熱電廠采用聚合氯化鋁（PAC）作為混凝劑去除濁度和有機污染物，但其投加量主要依靠經驗。此外，夏季投加聚合氯化鋁電廠對電廠原水的處理效果也未見報道

因此，有必要研究PAC-SA復配混凝劑對火電廠原水的混凝效果并優化出配方及用量，保證高效的原水預處理，避免對設備造成影響，減小末端廢水的處理壓力，為廢水零排放的實現打下堅實的基礎。

2 實驗部分

2.1 原水水質

實驗原水為長春市水庫水，其水溫為 21.2～25.4℃，pH為8.1～8.3，濁度為54.3NTU。

2.2 實驗儀器及試劑

儀器：MY3000-6F智能型混凝試驗攪拌儀器，武漢市梅宇儀器有限公司；WGZ-200濁度計，上海昕瑞儀器儀表有限公司；便攜式pH計，浙江力辰儀器科技有限公司。

試劑：聚合氯化鋁（PAC），河南鞏義滕達供水材料廠，其氧化鋁（以Al2O3計）為30%，鹽基度為 40%～90%，pH（1%水溶液）為 3.5～5.0。海藻酸鈉（SA），北京化工廠有限責任公司，分析純，純度大于99%。

2.3 實驗方法

（1）稱取一定量的PAC固體粉末，加入去離子水進行溶解，然后攪拌，配制濃度為10g/L的PAC溶液。

（2）稱取一定量的SA固體粉末，將其放入到60～65℃的去離子水中溶脹一段時間，然后攪拌20～30min，使其完全溶解，配制濃度為1g/L的SA溶液。

（3）維持500～1000r/min快速攪拌至少30s后加入PAC溶液，繼續快速攪拌30～60s，然后加入一定量的SA繼續快速攪拌30～60s，接下來以20～200r/min慢速攪拌10～30min，最后沉淀30min。

3 結果與討論

3.1 PAC-SA最佳投藥量確定

為得到在pH為8.3左右下，不同水溫下處理效果最好時的最佳加藥量，選取PAC投加量為5mg/L、10mg/L、15mg/L，PAC-SA投加量為PAC5mg/L+SA0.5mg/L、PAC5mg/L+SA1mg/L、PAC10mg/L+SA0.5mg/L、PAC10mg/L+SA1mg/L、PAC15mg/L+SA0.5mg、PAC15mg/L+SA1mg/L進行考察，如圖1所示。結果表明，單獨投加PAC時隨著PAC投加量的增加，當投加量為15mg/L時達到最佳處理效果余濁為5.5NTU，當投加PAC-SA時，投加量為：PAC10mg/L、SA1mg/L時達到最佳處理效果余濁為2.3NTU，說明將PAC與SA復配可有效減少PAC的用量，并且可以達到更佳的處理效果，同時，溫度對混凝劑的處理效果影響較大，最佳處理效果溫度為20～25℃。

圖1 體系余濁-投藥量-溫度曲線

3.2 PAC-SA混凝沉淀后殘余鋁的變化

研究表明，鋁鹽混凝劑的使用是水中鋁含量升高的主要原因[3]。水中的殘留鋁對生態系統和人體的危害已引起人們的高度重視[4]。選取PAC投加量為5mg/L、10mg/L、15mg/L，PAC-SA投加量為PAC5mg/L+SA0.5mg/L、PAC5mg/L+SA1mg/L、PAC10mg/L+SA0.5mg/L、PAC10mg/L+SA1mg/L、PAC15mg/L+SA0.5mg、PAC15mg/L+SA1mg/L在 pH8.3左 右考察不同投加量對殘留鋁的影響，如圖2所示。結果表明，隨著溫度的升高，余鋁去除效果逐漸加強，最佳余鋁去除溫度為20～25℃，當將單獨投加PVC和投加PAC-SA進行比較，當PAC-SA投加量為PAC5mg/L、SA1mg/L時余鋁剩余濃度最低為0.28mg/L，PAC-SA投加量為PAC5mg/L、SA0.5mg/L時余鋁剩余濃度最低為0.58mg/L，而單獨投加PAC5mg/L時余鋁濃度為0.89mg/L；當PAC-SA投加量為PAC10mg/L、SA1mg/L時余鋁剩余濃度最低為0.56mg/L，PAC-SA投加量為PAC：10mg/L、SA0.5mg/L時余鋁剩余濃度最低為0.59mg/L，而單獨投加PAC10mg/L時余鋁濃度為0.95mg/L；當PAC-SA投加量為PAC：15mg/L、SA1mg/L時余鋁剩余濃度最低為0.68mg/L，PAC-SA投加量為PAC15mg/L、SA0.5mg/L時余鋁剩余濃度最低為0.72mg/L，而單獨投加PAC15mg/L時余鋁濃度為1.22mg/L，說明SA對余鋁的去除有極大的促進作用。

圖2 體系余鋁-投藥量-溫度曲線

3.3 G值和Gt值

選取最佳水力條件下經分析計算得到的G值和Gt值列于表1中。在絮凝階段，攪拌強度和攪拌時間直接影響絮凝過程中的水力條件，進而影響最終的絮凝效果。G值和Gt值能將抽象的水力條件定量描述。由實際工程經驗，得知綜合考慮攪拌強度和攪拌時間后，Gt值宜取104～105，上述實驗結果所得G值和Gt值結果均與經驗值相吻合。說明本實驗對PACSA復配混凝劑所產生的極佳處理效果既有實驗基礎論證、經驗值依托又有理論依據。

表1 最佳水力條件下計算得到的G值和Gt值

4 結論

1）PAC-SA的最佳投加量為：PAC10mg/L、SA1mg/L，將PAC與SA復配可有效減少PAC的用量。溫度對PAC的混凝處理效果影響非常顯著，溫度較低時時，PAC-SA的混凝處理效果很差，當水體溫度為20～25℃時，PAC-SA的混凝處理效果較好，最佳溫度為20～25℃。

2）隨著溫度的升高，余鋁去除效果逐漸加強，最佳余鋁去除溫度為20～25℃，比較單獨投加PAC和投加PAC-SA。在單獨投加PAC情況下，隨著PAC投加量的增加，水中的殘留鋁量逐漸升高，當PAC投加量為15mg/L時水中余鋁量高達1.38mg/L，當投加PAC-SA時可以明顯看出海藻酸鈉的添加對余鋁的去除具有促進效果。綜合考慮混凝效果和余鋁去除效果選取PAC-SA的最佳投加量為：PAC10mg/L、SA1mg/L，余鋁為0.56mg/L時作為最佳加藥量。

3）PAC-SA處理夏季長春某熱電廠原水效果很好。復合凝劑體系投藥降時間短，絮凝效果更好，污泥濕基重量輕，是較理想的絮凝劑。最佳水力條件研究表明：復合絮凝劑體系所需水力條件要求較高。

綜上所述，在夏季投加PAC-SA對長春某熱電廠原水進行強化混凝處理，效果較顯著，為長春某熱電廠及相似電廠處理低濁、高天然有機質原水提供了一定參考依據。