低温低浊度水处理技术研究应用

郭龙玮

天津天乐滨海国际投资咨询有限公司

1前言

我国北方地区通常将温度0～4℃、浊度10～30NTU的水称为低温低浊水，而南方地区将温度3～7℃、浊度20～50NTU的水称为低温低浊水。低温低浊水质有以下特性：①水温0～5℃，在冰冻期维持在1℃左右；②浊度一般10～30NTU（有时降至10NTU以下）；③冬季水中CO2溶解度增加，pH值小于7；④水中胶体颗粒电位升高（约为常温20℃时的2倍），胶体间静电斥力增大，稳定性增强；⑤水的粘滞性增加，水中胶体颗粒运动的阻力变大；⑥颗粒的布朗运动减弱，微粒惰性增强，水中胶体颗粒的粒径分布趋于均匀且小于常温时的粒径；⑦水体中无机胶体颗粒含量减少，有机胶体颗粒含量增加，絮凝体中有机成分较多，密度较平常期小；⑧动力粘滞系数变大，颗粒的极限沉降速度变小，因而浊度去除率降低。由于冬季补充水量较小，水源的水流状态特点表现水流缓慢甚至趋于静止状态，水体中各部位因不易掺混而表现出水质成分分布的不均匀性。

2低温低浊水难处理的原因

一般的水质净化，主要是去除水中的杂质。当以去除浊度、色度为主要指标时，主要通过以下处理工序来完成，即混凝、反应絮凝、沉淀和过滤。低温低浊水中的杂质主要以细的胶体分散体系溶于水中，胶体微粒的动力稳定性和凝聚稳定性较强，因而采用自然沉淀和过滤都是不可能达到净化要求的。低温低浊水中带负电的胶体微粒数量很少，为达到电中和点所需的混凝剂也少，所形成的凝絮非常细、孝轻又不坚韧，难于沉淀、易于穿透。影响低温低浊水质净化效果的因素很多，如温度、PH值、混凝剂的品种和用量、水力条件等，但水温低是水质难以净化的主要因素，而低温季节出现的低浊度又进一步给水质净化增加了难度。

2.1低温对混凝剂水解速率的影响

混凝剂在水中首先离解成离子状态，然后与水分子发生水解作用。其水解过程受水温影响较大。

2.2低温对絮凝速度的影响

较高的絮凝速度是迅速生成较大絮凝的必要条件，凝聚速度取决于单位时间内的颗粒碰撞次数与有效碰撞率，而颗粒碰撞次数又与其运动速率有关。当水温降低时，水分子间的热运动能量减少，布朗运动给予的速度自然减慢，颗粒间的碰撞机会也就减少，因此凝聚化学反应速度也随之减慢。同时，低温水浊度低，水中颗粒数目减少，所以碰撞的次数也少；低温水中的杂质颗粒细小，颗粒的碰撞次数以颗粒直径和的立方关系而减少；水温越低，粘度越大，液层间的内阻力越大，颗粒的碰撞机会越少，凝聚效果越差。

2.3低温对沉淀效果的影响

当水体处于低温时，由于水中颗粒凝聚不佳，形成的絮体少而小，水的粘度增大，所以水中颗粒沉降速度缓慢。低温时节进入沉淀池的颗粒多是脱稳性较差、凝聚不佳、粒径较小的颗粒，其沉降速度自然小于正常情况的截留速度，因而导致低温低浊度水沉淀效果不好。

2.4低温对过滤的影响

滤池的净水作用是由于滤料层间隙较小，能够截留粒径较大的杂质，同时化学吸附也起到相当大的作用。水中砂滤料的表面一般都带有负电位，在过滤过程中，由于微絮凝体的吸附，经过一定时间后电位上升，砂粒表面电荷为零或稍带正电荷，这时从沉淀滤池流出来的絮体尽管颗粒直径小于滤料层间隙，但只要脱稳程度高，电位接近于零，就能够同砂粒吸附，起到净水作用。但在低温时，由于水的粘度大，滤速要降低；另外由于絮体粒径较小，絮体与砂粒碰撞机会少，而且从沉淀池中流出来的絮体脱稳效果不好，负电位较大，较难吸附住，即使有的吸附了，但由于水温低，剪切力较大，也容易被切断，随水穿透滤池，造成滤后水质不好。

3低温低浊水处理工艺的研究现状

低温低浊水处理一直是给水处理工程中的一个难点。我国东北和西北等大部分高寒地区的水厂经常会遇到此种问题，虽然采取了部分针对性措施，但是地区不同，原水水质差别较大，对处理工艺的要求也有所不同，这些差别增加了低温低浊水处理难度。

3.1气浮技术

气浮工艺净化水质的原理是：利用压力溶气水骤然减压释放大量的微细气泡与原水加药混凝产生的絮凝体体粘附在一起，使形成的絮凝体整体密度小于水的密度，使带气的絮凝体浮至水面，形成浮渣，从而实现悬浮胶体杂质的去除及水质的净化。气浮技术优点较多，它不仅能处理低温低浊水，而且也能处理水库原水中的色度、藻类和嗅味。

3.2泥渣回流技术

在低温季节处理低浊度水时，提高混凝反应效率途径之一是人为提高原水中固相物质的浓度。泥渣回流技术的原理是：利用机械搅拌加速澄清池的泥渣回流特点来增加原水浊度，以弥补冬季原水浊度低问题。即在原水中投加少量的药剂后，在搅拌叶片的作用下，进行充分混合、反应，生成的颗粒被紧密地吸附在活性泥渣的表面上，形成较大的絮凝体，通过分离室的悬浮细小泥渣层的接触、吸附、分离，达到除浊净化的效果。

3.3微絮凝接触过滤法

微絮凝接触过滤法的原理是：滤池上层滤料空隙甚小，滤料表面有一定的化学特性，在原水中加入一定量的混凝剂、助凝剂后，立即直接进入滤池，在滤料中形成微小絮凝体，其中一部分被滤料截留，另一部分被滤料吸附，呈现具有微絮凝接触吸附过滤作用，从而实现除低浊的目的。该工艺具有占地面积孝基建费用低，为常规工艺的70％左右；投药量为常规工艺的20％～50％；运转费用为常规工艺的60％～70％；污泥易于处理等优点。

3.4高梯度磁力分离技术

高梯度磁力分离技术是七十年代发展起来的新技术。八十年代，我国工作者首次研究将一其应用在饮用水的处理上。磁力分离法是一种物理分离的方法，它是借助于磁场作用来分离不同性质的物质。水流通过高梯度磁分离器时，水中固体颗粒在磁场中除受磁力作用外，还受与磁力相抗衡的重力、惯性力、摩擦力、水流拖力及颗粒间的相互作用力等，只有当作用于颗粒的磁力大于与其相抗衡的力时，磁分离器才能将磁性部分与非磁性部分分离。

上述工艺多被用于新建的给水处理厂中，但是对于已经建成的水厂，改变现有工艺难度较大；进行大规模改造不但影响正常供水，而且会大幅度提高处理成本。

4存在问题

我国近几十年来，围绕低温低浊水开展了多方面的研究工作。国内外有些地方采用向水中投加粘土的方式增加水的浊度，以促进絮体的成长，但混凝剂的投量直接导致沉淀池的积泥量增加，滤池过滤周期缩短、混凝剂残余量升高等问题；有的水处理工作者先后开展了以聚合铝混凝、活化硅酸助凝等技术的研究，在一定程度上推动了低温低浊水处理技术的发展。但由于很多地表水中胶体表面电荷密度较大，难以脱稳，因而即使采用高分子助凝剂，出厂水水质仍难以满足国家生活饮用水卫生标准。

5结语

低温低浊江河水及水库水的处理是较为困难的，一方面由于原水水温低，影响了水处理工艺的各个处理环节，降低了处理效果；另一方面由于不同季节原水水质变化大，给处理构筑物的设计造型和处理工艺的确造成了困难。应用时要根据条件因地制宜选择应用，在设计时，要通过技术经济比较,择优选用。

参考文献

[1]龚云峰,吴春华,丁桓如.低温低浊水处理技术[J].华东电力,2004,32(11):14-16.

[2]石明岩,崔福义,张海龙,等.低温低浊受污染水处理中混凝剂的优化选择[J].工业水处理,2002,22(10):29-31.

[3]严海燕.新型净水药剂在低温低浊水处理生产中的应用[J].工程建设与设计,2017(20):104-106.