海藻酸钠-聚合氯化铝复配混凝剂应用于电厂原水预处理的研究

高 枫，闫柄屹，苗 宇，何明思

（大唐东北电力试验研究院有限公司，吉林长春 130102）

1 概述

随着国家环保产业政策的日益严格和各大电力集团全力推进“节水及零排放”改造进程，混凝剂的使用已经成为了燃煤电厂水处理过程中最为重要的环节之一。目前电厂预处理阶段所采用的混凝剂主要有硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁等，在处理原水时用量大、处理效果一般，随着节水及零排放的推进，为减小末端废水的处理压力，对于预处理阶段的处理要求越来越高。

长春某热电厂所用原水为水库水，平均浊度通常情况下低于60NTU，其水体主要污染物是氮磷等含量超标，水质富营养化状态在中营养与轻度富营养化之间徘徊，多年来长春某热电厂采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂去除浊度和有机污染物，但其投加量主要依靠经验。此外，夏季投加聚合氯化铝电厂对电厂原水的处理效果也未见报道

因此，有必要研究PAC-SA复配混凝剂对火电厂原水的混凝效果并优化出配方及用量，保证高效的原水预处理，避免对设备造成影响，减小末端废水的处理压力，为废水零排放的实现打下坚实的基础。

2 实验部分

2.1 原水水质

实验原水为长春市水库水，其水温为 21.2～25.4℃，pH为8.1～8.3，浊度为54.3NTU。

2.2 实验仪器及试剂

仪器：MY3000-6F智能型混凝试验搅拌仪器，武汉市梅宇仪器有限公司；WGZ-200浊度计，上海昕瑞仪器仪表有限公司；便携式pH计，浙江力辰仪器科技有限公司。

试剂：聚合氯化铝（PAC），河南巩义滕达供水材料厂，其氧化铝（以Al2O3计）为30%，盐基度为 40%～90%，pH（1%水溶液）为 3.5～5.0。海藻酸钠（SA），北京化工厂有限责任公司，分析纯，纯度大于99%。

2.3 实验方法

（1）称取一定量的PAC固体粉末，加入去离子水进行溶解，然后搅拌，配制浓度为10g/L的PAC溶液。

（2）称取一定量的SA固体粉末，将其放入到60～65℃的去离子水中溶胀一段时间，然后搅拌20～30min，使其完全溶解，配制浓度为1g/L的SA溶液。

（3）维持500～1000r/min快速搅拌至少30s后加入PAC溶液，继续快速搅拌30～60s，然后加入一定量的SA继续快速搅拌30～60s，接下来以20～200r/min慢速搅拌10～30min，最后沉淀30min。

3 结果与讨论

3.1 PAC-SA最佳投药量确定

为得到在pH为8.3左右下，不同水温下处理效果最好时的最佳加药量，选取PAC投加量为5mg/L、10mg/L、15mg/L，PAC-SA投加量为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进行考察，如图1所示。结果表明，单独投加PAC时随着PAC投加量的增加，当投加量为15mg/L时达到最佳处理效果余浊为5.5NTU，当投加PAC-SA时，投加量为：PAC10mg/L、SA1mg/L时达到最佳处理效果余浊为2.3NTU，说明将PAC与SA复配可有效减少PAC的用量，并且可以达到更佳的处理效果，同时，温度对混凝剂的处理效果影响较大，最佳处理效果温度为20～25℃。

图1 体系余浊-投药量-温度曲线

3.2 PAC-SA混凝沉淀后残余铝的变化

研究表明，铝盐混凝剂的使用是水中铝含量升高的主要原因[3]。水中的残留铝对生态系统和人体的危害已引起人们的高度重视[4]。选取PAC投加量为5mg/L、10mg/L、15mg/L，PAC-SA投加量为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 右考察不同投加量对残留铝的影响，如图2所示。结果表明，随着温度的升高，余铝去除效果逐渐加强，最佳余铝去除温度为20～25℃，当将单独投加PVC和投加PAC-SA进行比较，当PAC-SA投加量为PAC5mg/L、SA1mg/L时余铝剩余浓度最低为0.28mg/L，PAC-SA投加量为PAC5mg/L、SA0.5mg/L时余铝剩余浓度最低为0.58mg/L，而单独投加PAC5mg/L时余铝浓度为0.89mg/L；当PAC-SA投加量为PAC10mg/L、SA1mg/L时余铝剩余浓度最低为0.56mg/L，PAC-SA投加量为PAC：10mg/L、SA0.5mg/L时余铝剩余浓度最低为0.59mg/L，而单独投加PAC10mg/L时余铝浓度为0.95mg/L；当PAC-SA投加量为PAC：15mg/L、SA1mg/L时余铝剩余浓度最低为0.68mg/L，PAC-SA投加量为PAC15mg/L、SA0.5mg/L时余铝剩余浓度最低为0.72mg/L，而单独投加PAC15mg/L时余铝浓度为1.22mg/L，说明SA对余铝的去除有极大的促进作用。

图2 体系余铝-投药量-温度曲线

3.3 G值和Gt值

选取最佳水力条件下经分析计算得到的G值和Gt值列于表1中。在絮凝阶段，搅拌强度和搅拌时间直接影响絮凝过程中的水力条件，进而影响最终的絮凝效果。G值和Gt值能将抽象的水力条件定量描述。由实际工程经验，得知综合考虑搅拌强度和搅拌时间后，Gt值宜取104～105，上述实验结果所得G值和Gt值结果均与经验值相吻合。说明本实验对PACSA复配混凝剂所产生的极佳处理效果既有实验基础论证、经验值依托又有理论依据。

表1 最佳水力条件下计算得到的G值和Gt值

4 结论

1）PAC-SA的最佳投加量为：PAC10mg/L、SA1mg/L，将PAC与SA复配可有效减少PAC的用量。温度对PAC的混凝处理效果影响非常显著，温度较低时时，PAC-SA的混凝处理效果很差，当水体温度为20～25℃时，PAC-SA的混凝处理效果较好，最佳温度为20～25℃。

2）随着温度的升高，余铝去除效果逐渐加强，最佳余铝去除温度为20～25℃，比较单独投加PAC和投加PAC-SA。在单独投加PAC情况下，随着PAC投加量的增加，水中的残留铝量逐渐升高，当PAC投加量为15mg/L时水中余铝量高达1.38mg/L，当投加PAC-SA时可以明显看出海藻酸钠的添加对余铝的去除具有促进效果。综合考虑混凝效果和余铝去除效果选取PAC-SA的最佳投加量为：PAC10mg/L、SA1mg/L，余铝为0.56mg/L时作为最佳加药量。

3）PAC-SA处理夏季长春某热电厂原水效果很好。复合凝剂体系投药降时间短，絮凝效果更好，污泥湿基重量轻，是较理想的絮凝剂。最佳水力条件研究表明：复合絮凝剂体系所需水力条件要求较高。

综上所述，在夏季投加PAC-SA对长春某热电厂原水进行强化混凝处理，效果较显著，为长春某热电厂及相似电厂处理低浊、高天然有机质原水提供了一定参考依据。