技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种新型的絮凝剂的制备方法及利用其处理低温低浊高有机物水体的强化混凝方法。

背景技术

低温、低浊、高有机物以及由高含量的天然有机物引起的高色度水体的混凝处理一直是水处理领域的难点问题，也是迫切需要解决的问题之一。尤其一些高寒、森林植被覆盖率高以及受工业重污染的地区，利用这些地区的地表水源作为自来水水源时，往往会出现上述这些难点问题。目前，自来水厂的水处理工艺绝大多数是混凝-沉淀-过滤-消毒常规水处理工艺，第二代臭氧活性炭工艺和第三代以膜为核心的联用工艺也均以常规工艺作为前处理。因此，混凝效果直接决定了后续工艺的处理负荷以及整个水处理工艺处理效果，是自来水处理过程中的关键环节。

低温低浊对混凝效果有显著的影响。水温过低时，絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小，混凝效果差，主要有几个方面的问题：（1）无机混凝剂水解反应是吸热反应，水温低时，混凝剂水解缓慢；（2）水温低时，水的黏度变大，胶体颗粒运动的阻力增大，影响胶体间的有效碰撞和絮凝；（3）水温低时，水中的胶体颗粒的布朗运动减弱，不利于已脱稳的胶体颗粒的异向絮凝。浊质颗粒物浓度过低时，颗粒之间的碰撞几率大大减小，混凝效果变差。如果原水浊度低且水温低，即通常称为“低温低浊水”，混凝处理难度更大。

水中的有机污染物对混凝效果的影响也是一个重要的方面，饮用水源中的有机污染物对胶体有保护稳定作用，即水中溶解性的有机物分子吸附在胶体颗粒物表面好像形成了一层有机涂层一样，将胶体颗粒保护起来，阻碍胶体颗粒之间的碰撞，阻碍了混凝剂与胶体颗粒之间的脱稳凝集作用，较无有机物的水体，需要增加混凝剂的投量才能获得较好的混凝效果。

混凝剂的种类繁多，但目前最常用的混凝剂是聚合氯化铝（PAC），但对于低温、低浊、高有机物等一种或多种组合的难处理水体，单纯的靠聚合氯化铝就显得无能为力了，即使仅仅靠增加混凝剂投量的强化混凝方法也是行不通的。通常的解决方法有：预氯化、高锰酸钾预氧化、高锰酸钾复合药剂预氧化、生物预氧化以及投加粉末活性炭等预处理强化；使用助凝剂；改善混凝水力条件等。其中预处理手段主要针对于高有机物污染水体，对某些水质水体确实能够起到良好的效果，但预氧化需要增加一定的基建投资，增加投加设备等。使用助凝剂主要针对低温低浊水体，常用的助凝剂有活化硅酸、聚丙烯酰胺（PAM）、以及各种新开发的聚硅酸盐混凝剂等无机高分子絮凝剂，壳聚糖、生物絮凝剂等有机高分子絮凝剂。活化硅酸对低温低浊水体有很好的效果，八九十年代在水厂实际应用，但存在活化硅酸配置过程中需要使用硫酸等腐蚀性化学药剂，且聚合反应不好控制；聚丙烯酰胺（PAM）在自来水厂也有使用，但PAM单体有毒，目前已经禁止使用，聚硅酸盐混凝剂目前还基本上停留在实验室阶段，大规模商业化生产还存在一定的问题，液态混凝剂运输较麻烦，固态混凝剂实际效果会大打折扣；有机高分子絮凝剂价格昂贵。

对于有机物污染水体，尤其是含有大量腐殖质的强化混凝技术，目前的最新研究结论是酸性条件下腐殖质具有较高的混凝去除效果。因此国外为了实现这一目的，在水厂处理工艺混凝阶段之前增加二氧化碳投加，来降低源水的pH值实现对腐殖质的高效去除。但这种降低pH值的方法成本过高，不适合大规模改造和推广。通过直接投加硫酸和盐酸调节，也存在一点的问题，pH若不能较好的控制的话，反而会影响常规混凝剂的絮凝效果，因而在实际应用中不常见。

发明内容

本发明是要解决现有用于处理低温、低浊以及高有机物一种及多种复合的难处理水体的常规混凝剂及混凝工艺不同时具备高效、廉价、无毒且制备过程简单的问题，而提供一种无机絮凝剂的制备方法及利用其处理低温低浊高有机物水体的强化混凝方法。

本发明一种无机絮凝剂的制备方法，按以下步骤进行：

将水玻璃溶液均匀分散于金属盐溶液中，搅拌熟化后，即得到无机絮凝剂；其中所述的水玻璃溶液为钠盐水玻璃溶液或钾盐水玻璃溶液；所述的金属盐溶液为铁盐溶液、铝盐溶液或铁盐铝盐混合溶液，所述的铁盐溶液中的铁盐为氯化铁、硫酸铁或硝酸铁，所述的铝盐溶液中的铝盐为氯化铝、硫酸铝或硝酸铝。

利用上述的无机絮凝剂处理低温低浊高有机物水体的强化混凝方法，按以下步骤进行：

在水处理工艺流程的混合阶段先投加传统混凝剂，混合反应1min~10min后再投加无机絮凝剂，然后在沉淀池与送水泵站之间的输水管道或沉淀池的池体中投加碱液，调节pH值为6.5~8.5，即完成低温低浊高有机物水体的强化混凝处理；所述的传统混凝剂的投加量为5mg/L~80mg/L；所述的无机絮凝剂的投加量为处理水量的0.005%~0.1%。

本发明可用于对低温、低浊或高有机物水体、生活污水以及工业废水的混凝处理，与传统的混凝剂及混凝方法相比，有以下明显优点：

一、利用本发明制备的无机絮凝剂及强化混凝方法，能够对低温、低浊或高有机物水体进行高效混凝处理，尤其对有机物的去除率能够提高5%~20%，除此之外，对有机质较高的生活污水、工业废水等水体有较强的适应能力；

二、能够降低20%~50%的传统混凝剂的投量，混凝过程中絮体颗粒尺寸大，密实，能够在后续沉淀池中迅速沉淀，减轻了因混凝效果不佳对滤池的压力，减少了反冲洗次数，而且，絮凝剂及强化混凝的效果基本不受低温、低浊以及工艺pH值条件的影响，对水处理工艺的适应性较好；

三、本发明制备的无机絮凝剂无毒，且制备过程简单；

四、本发明用于制备无机絮凝剂的原料易得，且价格低廉，降低了无机絮凝剂的制备成本。

水厂低温低浊期使用效果