某煤化工厂原水强化混凝效果研究

李恒洋

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗 154100）

混凝是常规的给水处理中重要的工艺之一，通过混凝剂的投加可使水中胶体脱稳，能有效去除水中颗粒物质、胶体物质和溶解性物质，进而降低出水的浊度和悬浮物。同时水处理过程中的混凝效果决定了后续工艺的持续运行、出水水质和水站的运行成本，若混凝效果不佳，沉淀池出水浊度较高，容易阻塞滤池，增加后续过滤单元的处理难度，进而影响净水站的稳定运行。

聚合氯化铝（PAC）又称净水剂，在混凝过程中应用极其广泛，加入水中会进行水解，在水解过程中，伴随着有发生凝聚，吸附，沉淀等一系列物理化学过程，经常搭配聚丙烯酰胺（PAM）一块使用，效果最佳，从而达到净水的目的。另外，由于影响混凝效果的因素众多，合适的混凝剂投加量尤为关键，同时多种药剂的联合使用会增大絮体，提高混凝效果。但实际生产过程中原水水质水量不断变化，在确定混凝剂最佳投加量后，能及时调节准确投加是相当困难的。目前，我国大多数水厂是根据混凝搅拌试验确定混凝剂最佳投加量，然后再进行人工调节。本文介绍了化工园区净水站原水受季节性影响，水质水量波动导致净水效果下降，产水水质恶化后，如何进行工艺调整提高净水效果。首先通过小试混凝实验适配出混凝过程中最佳的药剂投加量区间，再进行生产性试验探究实验确定加药量是否可提高一体化净水器出水水质。

1 材料和方法

中海石油华鹤煤化有限公司（简称华鹤公司）是一家生产大颗粒尿素的煤化工企业，在生产过程中原水取自湖水，每小时用水约700t，厂区内建有净水站，净水站配备加药装置和一体化净水器，一体化净水器前端为斜管沉淀池，后端为无阀滤池。原水经净水站处理后供厂内生产和消防使用。厂外原水在每年的8 ～10 月会发生水质恶化情况，正常来水浊度5 ～10NTU 而8 ～10 月来水浊度高达18 ～25NTU，总铁达到3.5 ～5mg/L，最高达到了5.1mg/L，来水指标的恶化将导致净水效果下降，严重制约化工厂内脱盐水及循环水系统的运行。

1.1 分析检测方法

浊度：分光光度法，北京普析T6；总铁含量：邻菲罗啉分光光度法，北京普析T6。

1.2 小试试验

华鹤公司净水站投加的药剂有PAC 和PAM，本研究主要目的为优化药剂投加量，加强沉淀端混凝过程，改善沉淀池出水水质减轻无阀滤池过滤压力，提高一体化净水效果。为不影响实际生产的情况下，首先通过小试烧杯实验探究出混凝过程中最佳的药剂投加量区间。

所有混凝小试均在六联搅拌机上进行，模拟净水站实际生产过程设置搅拌程序，实验条件见表1。本研究进行两项混凝实验，第一项投机药剂仅为PAC,研究在其他条件相同的情况下不同PAC 投加量对混凝效果的影响，选定PAC 最佳投药量，实验过程中搅拌程序省略PAM 投加程序；第二项混凝小试实验为在确定PAC 最佳投药量的情况下，研究不同PAM 投加量对混凝效果的影响，选定PAM 最佳投药量。

表1 混凝小试搅拌程序

2 结果与讨论

2.1 小试实验

如图1 所示，可以看出，随着PAC 投加量的升高浊度的去除率也随之增加，当PAC 投加量为12.5mg/L 时，去除率最高；当PAC 投加量超过12.5mg/L，浊度去除率反而降低，这是因为当混凝剂投加量到达一定阀值时，胶体粒子被中和后带正电，此时混凝剂的作用被弱化，致使对胶体的去除效果逐渐变弱，浊度去除率下降。

图1 不同PAC 投加量浊度去除率的情况

如图2 所示，当PAC 投加量为12.5mg/L，总铁去除率最高。这是因为铁离子附着在胶体粒子上，当形成的絮凝越大时，总铁去除效果越好。如表2所示，烧杯实验过程中，随着药剂投机量的增加，PAC 水解程度加大，但并未造成pH 明显降低，所以PAC 最佳投加量为12.5mg/L。

图2 不同PAC 投加量总铁去除率的情况

表2 Ph 随着加药量的变化

如图3 所示，保持投加12.5mg/L PAC 后，不同PAM药剂投加量浊度去除率不同，当PAM 投加量在0 ～1mg/L 时，浊度随PAM 的增加去除效果增加，当超过1mg/L后浊度去除率降低。PAM 作为一种高分子絮凝剂，溶解在水中呈线状结构，产生吸附架桥的作用，黏接胶体形成较大的絮体，更好地完成絮凝沉淀反应。但当PAM投加量过大时，胶粒再次稳定，絮体变小，影响絮凝沉淀效果。

图3 不同PAM 投加量浊度去除率的情况

2.2 生产性试验

通过烧杯实验确定了混凝药剂最佳投加量为12.5mg/L PAC+1mg/L PAM 后以此为依据进行调整，在实际生产过程中将净水站一体化净水器药剂投加量按此实验量进行投加。探究是否可以通过增强混凝效果提升净水器的出水，调整前后分别取样3 次进行对比。

如表3 所示，根据烧杯实验进行药剂调整后，净水站一体化净水器通过增强混凝效果后，产水水质在浊度和总铁去除率上都有明显提高，说明实验探究出的药剂量在实际生产过程中可提高净水效果，实际生产按照此加药量进行投加药剂。

表3 药剂投加量调整前后浊度和总铁去除率变化

2.3 日常操作维护

净水站一体化净水器前端斜管沉淀池内部的泥斗是平面的，通过池体两侧排泥管排泥时存在排泥死角，一般排泥效果差，对沉淀效果有影响，进而加重过滤端的运行压力。加强对斜管沉淀池的排泥操作，保留每天的净水器的排泥操作：四个排泥管分别排出清水后关闭排泥阀；额外增加每两周对一体化净水器沉淀端彻底排泥，首先放空沉淀池，多次充水冲洗沉淀池，进行置换排泥，消除沉淀池的排泥死角，进行置换排泥，增强沉淀效果，减轻后续无阀滤池的过滤压力。

3 结语

对于东北某地区化工厂原水来水受季节性影响后，净水站制水水质变差可通过强化混凝效果，提高产水水质。首先，通过小试烧杯实验的结果及分析，投加12.5mg/L PAC+1mg/L PAM 的药剂时，会获得较好的混凝效果，并以此为依据进行生产型调整，实际净水器产水的水质也会有较大的改善，同时结合净水器设备结构特性加强维护操作也会提高产水水质。因此，在实际生产过程中进行工艺调整，首先可通过小试实验得出依据，之后进行调整，这样经济性更高，同时避免对化工企业顺利生产造成影响。