聚硅酸铁处理低温低浊水的研究

胡子斌，王向明，付红亮
(中原油田设计院，河南　 濮阳　 457001)

　　摘要：用自制的聚硅酸铁(PSF)作混凝剂进行低温低浊水的烧杯搅拌实验，考察其混凝性能，并与硫酸铁混凝剂进行对比。蛄果表明，水温低于8℃，pH值为7.03，浊度为7.1度时，PSF、硫酸铁+聚硅酸、硫酸铁在投加量相同时，PSF用量最少，且PSF投药范围广，水样沉降性能好；PSF投加量低于40mg L时，对处理后的水的PH值影响较小，pH值符合饮用水标准。
　　关键词：聚硅酸铁；混凝；低温低浊水
　　中圈分类号：TU991.22　　 文献标识码：B　　 文章编号：1004—2455(2004)04—0021—02

　　低温低浊水的混凝处理是净水处理中的一个难题，应用活化硅酸作助凝剂有利于解决这一难题。但是活化硅酸易于成为硅酸凝胶，失去活性，故需在现场配制，限制了它的使用。针对此问题，哈工大应用化学系研制出贮存期可达一个月以上的改性活化硅酸助凝剂^[1]，已应用于哈尔滨市日处理30×10⁴t的自来水厂，并可节省Al₂(SO₄)₃20％-40％，但是需要2次投药。本文利用自制的聚硅酸铁(PSF)处理低温低浊水，并与单独投加硫酸铁及投加硫酸铁+硅酸助凝剂进行对比。

1 实验部分

1.1 PSF的制备
　　取一定量模数(M)为3.40的水玻璃溶液用自来水稀释到一定浓度，加硫酸调pH值，放置一定时间使硅酸聚合，然后加入定量的硫酸铁，陈化一定时间后得PSF混凝剂。用黏度法测量得相对分子质量^[2]大于40×10⁴。
1.2 混凝实验方法
　　取500mL水样，加入一定量的混凝剂，在转速为200r／min下搅拌2min，然后在50r／min下搅拌10min，搅拌停止后静止沉降10min，在液面下2-3 cm处吸取上清液，用浊度计测浊度。

2 实验结果与讨论

2.1 投加量对浊度的影响
　　原水水质：水温低于8℃，pH=7.03，浊度为7.1度。采用三种投加混凝剂方案，实验结果如表1所示。

　　由表1可以看出，PSF不仅能很好地处理低温低浊水，而且与单投Fe₂(SO₄)₃，和加入Fe₂(SO₄)₃+聚硅酸的混凝效果相比有明显的优越性：
　　①用量少，在相同投加量(以Fe₂(SO₄)₃计)时，剩余浊度远低于Fe₂(SO₄)₃，略优于Fe₂(SO₄)₃+聚硅酸，而它仅需一次投加；
　　②投药范围宽，不论是Fe₂(SO₄)₃，或是Fe₂(SO₄)₃+聚硅酸处理水时剩余浊度均随混凝剂用量的增加而减少，但随之又增加，投药范围远比PSF为窄；
　　③实验表明，PSF的沉降性能好，矾花形成的时间短，而且形态粗大易于沉降，这在下面静态沉降时间的实验中得到了验证。
2.2 不同混凝剂的沉降性能
　　在上述实验基础上，笔者通过混凝过程静态沉降的时间来比较PSF，Fe₂(SO₄)₃，与Fe₂(SO₄)₃+聚硅酸的沉降性能。混凝剂投加量以Fe₂(SO₄)₃计，均为32ms／L，结果如表2所示。

　由表2可知，PSF的沉降性能最好，其产生矾花粗大且形成的时间短，沉降速度快，如以处理效果低于3度为标准，投加PSF混凝剂所需静沉时间最短（不到2min），这样可使水样在处理系统中停留时间缩短，有利于提高系统的处理能力。
2.3 PSF对处理后水pH值的影响
　　考虑饮用谁处理的目的，混凝剂处理后水pH值的影响应符合饮用用水的标准，pH=6.5-8.5，为此，笔者考察了PSF投加量对处理后水的pH值的影响，原来水样为低温低浊水，pH=7.03，结果如表3所示。

　　由表3可知，随着PSF投加量的增加，处理后水样的pH值逐渐降低，当投加量小于40mg/L时，可认为PSF对pH值的影响较小。另外，实验表明用PSF处理常温浊度比较高的水样时，其投加量不会超过40mg/L因而，可以认为PSF的投加量对处理水的pH值基本无影响。

3 结论

　　聚硅酸铁（PSF）是一种无机高分子混凝剂，能有效地处理东北地区的低温低浊水。与投加Fe₂(SO₄)₃或Fe₂(SO₄)₃+聚硅酸助凝剂相比，PSF投加量少，投加范围宽，形成矾花迅速而粗大，沉降速度快，可缩短水样在处理系统中的停留时间，因而可提高系统的处理能力。

参考文献：

[1] 胡万里. 聚硅酸铁混凝性能研究[J].中国给水排水，1997，9（3）：16-17.

作者简介：胡子斌（1973-），男，河南濮阳人，工程师，yuner-hzb@163.net。