摘要：東北地區低溫低濁地表水采用常規工藝難以凈化處理，往往又因為受到污染而使原水的色度、耗氧量提高，進一步增加了水質凈化的難度。另外，地表水體水質在一年中變化很大，采用固定的常規凈化工藝很難適應。本文對水處理工藝混凝、分離和過濾等環節進行7分析，得出了采用浮沉池工藝可以經濟合理地處理低溫低濁地表水的結論。
關鍵詞：低溫低濁；地表水；混凝；分離；過濾；浮沉池
低溫低濁水水質特點
1.我G東北地工全年有四、五個月的時問處于寒冷季節，水體被冰層覆蓋．江河水溫0—1℃，水庫水下層水溫2～4℃。這個時期原水濁度也很低，江河水為5-30NTU，而水庫水也只有5-10NTU。原水水溫低，水的動力粘度系數提高，減弱了水中膠體的顆粒運動，降低了他們之間相互碰撞的機率；水中膠體的溶劑化作用增強，顆粒周圍的水化膜加厚，妨礙顆粒凝聚；同時，通過混凝所形成的絮體較輕，不易下沉，難以通過沉淀從水中分離出去。
對于水庫水而言．由于它的水流狀態特點而表現出不同于江河水質的特性。水庫水近似于靜止狀態，水體中各部位因不易摻混而表現出水質成份分布的不均勻性。水庫水中的藻類大量繁殖不但妨礙水處理構筑物的正常運行。而且藻腥味很重，影響水質；水體中的礦化度由于水分的強烈蒸發而提高：水中含有大量的植物腐爛所形成的腐植質不僅提高了水庫水的色度，而且會對水中粘土形成的膠體、硅酸溶膠、鋁和鐵的氫氧化物起到保護作用。這些都增加了水庫水的凈化難度。
2．水處理技術的改進
隨著飲用水水質標準的提高，低溫低濁江河水和水庫水的處理難度又有所增加，常規的水處理工藝如果不加以改造很難滿足新的水質標準要求，這就是需要采取切實可行的技術對策來解決新問題。低溫的不利因素，影響了水處理的各個處理環節。對于工程設計，應對投藥、混凝、沉淀和過濾等處理環節進行具體分析。水處理工藝主要包括混凝和分離兩大過程。混凝的作用是促使原水中的膠體雜質形成絮體，而分離是將混凝形成的絮體通過沉淀或者氣浮的方式從水中分離出去．剩余的少部分微小絮體及其它雜質，再經過過濾而分離出去的處理過程。微絮凝接觸過濾工藝就是將混凝和分離過程都在濾池中完成的綜合處理方式。下面就對水處理工藝的和各環節進行具體的分析。
2．混凝作用混凝是水質凈化處理的制藥、混合、反應各環節的總稱，它包括凝聚和絮凝兩個階段。
凝聚實質是使膠體膠穩而具有凝聚的性能，膠體顆粒的大小，一般介于1mu一0．1 mu 之間，凝聚作用的動力只能是布朗運動，水流的攪動并不會加快膠體顆粒的碰撞速度。當顆粒尺寸增大到1u 以上時．水流的速度梯度才能夠起作用。凝聚作用力只是水分子的熱運動。
絮凝是脫穩的膠體結成大棵粒絮狀體粒徑約(1-2mm)的過程。顆粒碰撞的動力是水流攪動形成的梯度。絮凝過程存在著絮體的結合和破碎的問題。隨著絮體粒徑的加大。所受到的剪切力增加，當絮體粒徑增加到一定尺寸時。會由于剪切力的增大而破碎。反應池的設計應盡量地減少絮體的破碎率，采用合理的速度梯度。
在混凝過程中。分清凝聚和絮凝的不同階段，針對不同情況，采用相應的對策來提高處理效果。
（1）加強凝聚的措施
低溫低濁原水中，膠體顆粒脫穩和混凝劑水解產物相互接觸、碰撞的機率大為降低，從而影響凝聚效果。為加強凝聚反應，要提高原水水溫是不現實的。而快速攪動很難影響到微觀的分子熱運動，也提高不了膠體微粒碰撞速率。但是，合理的使用混凝劑，使其快速地均布于水中，有助于原水中膠體顆粒外部雙電層的有效壓縮，降低E電位，使顆粒脫穩：使用助凝劑加強對膠體顆粒的架橋和網捕作用；另外，為使混凝劑水解反應進行的徹底，應及時散除水解反應產生的CO2 ，亦可獲好的凝聚效果。
①使用助凝劑
低溫低濁原水處理，只用硫酸鋁作混凝劑效果并不好。因為水溫低，形成的強水化氫氧化物比較穩定，而絮凝體產生的速度卻很慢，導致了混凝劑的大量使用。
目前．很多水廠除了使用硫酸鋁外，還采用助凝劑。助凝劑在混凝劑投加后1分鐘投加。效果較好。原水水質的色度比較高時，可在混凝劑之前投加助凝劑。投加助凝劑，不但可以提高凝聚效果，還可以減少約30％的混凝劑投加量。
②快速混合
混凝劑投加到原水中，水解速度很快，藥劑的濃度和pH值在各部位應該瞬間達到均勻的程度。所以要求快速混合。否則，在原水中會出現藥劑不均的問題。濃度高的部位，pH值低，膠體擴散層的正離子被異電負離子壓縮和包圍，出現膠體再穩定的情況，導致藥劑的浪費；濃度低的部位，藥量不足，不足以壓縮雙電層，達不到混凝效果。快速混合常采用水泵和靜態混合器，速度梯度約為700～1000s一1。在1—2s內完成混合。
③ 散除CO
東北地區地面水體一年中長時問低溫，水中CO2難以散除。當混凝劑投加到水中后．由于瞬問水解作用又產生一些CO2 ，如果不能及時散除水中的CO2 ，混凝劑的水解化學反應會受到影響。這樣，不但浪費混凝劑的用量，而且對原水中膠體的脫穩也起不了作用。
混凝劑加入水中充分混合后，要立即曝氣，如能降低水中C02 含量60％。則可節省混凝劑用量30％以上。低溫低濁經曝氣混凝后，形成的絮體比較密實，水的透明度高。#p#分頁標題#e#
（2）提高反應的絮凝效果
為提高反應的絮凝效果，反應池設計除了保證必要的反應時間外，還要研究速度梯度的變化和活性泥渣的作用。速度梯度除了與外加能量有關外，與反應池的池型也有一定的關系。另外，反應池設計的指標G．T值，對于低溫低濁度原水處理，反映不出活性泥渣的作用。關于這個問題擬作如下探討：
①反應池G．T．C值
絮凝主要是在反應池中完成的。脫穩的膠體顆粒具備了相互吸引的能力。在水流速度梯度產生的微旋渦作用下，碰撞接觸結成大顆粒的絮體。隨著反應時間的延長，絮體顆粒越來越大，而顆粒的數量則越來越少。
顆粒的分離速度U與水的動力粘度系數、絮體顆粒的比重 和顆粒粒徑d有關。原水低溫低濁時，形成的絮體輕而疏松，絮體密度減少，再加上水的動力粘度系數提高的不利影響，因而顆粒分離速度減低很多。所以，分離構筑的設計，在了解低溫的不利影響和水質變化的同時，要研究構筑物本身對不同季節水質變化的適應性。
斜管或平流沉淀池，處理濁度的范圍從幾十度到一、二千度都是可行的，但是對于去除藻類、色度以及低溫低濁水，效果卻很差。而采用氣浮法則可以取得較為滿意的效果 。
運用氣浮和沉淀的不同功能．采用浮沉池來適應水質的變化。當處理低溫低濁江河水和藻類生長期的低濁度水庫水時，浮沉池以氣浮的方式運行；而在夏季原水濁度提高時，可采用沉淀的方式運行。這樣使浮沉池與濾池有機結合，對原水的水質變化有較大的適應性，可以收到理想的技術經濟效果。
浮沉池設計是在斜管(板)的基礎上加以改進的。絮體無論是下沉還是上浮，水流都要經過斜管(板)，以改善水力條件。上浮或下沉運行的水力負荷是一致的，均為7．2～9mS／m₂·h，顆粒的分離速度都適用于斯托克斯公式。
一般絮體的密度為1．002～1．03，而空氣的密度只有水的1／775。氣浮運行時，絮體粘附了微氣泡，組合粒徑增大，從斯托克斯公式可知顆粒的上升速度與組合粒徑的平方成正比，從而使顆粒上升速度加大而易被浮**水面。
浮沉池以氣浮方式運行處理低溫低濁水或用于除藻的合理性在于：(1)因為水中懸浮雜質量少，氣浮的氣固比低，用氣量小，可節省加壓回流水的能耗：(2)水溫低．空氣在水中的飽和溶解度提高。使得低溫時空氣更容易溶解于水中：(3)原水在加壓提升的過程中會溶入一些空氣，而且當混凝劑水解時．所產生的CO2 微氣泡也容易與絮體接觸粘附在一起，強化絮體的上浮。
浮沉池采用氣浮方式運行．對于前序混凝反應的要求也并不像沉淀法那樣高。因為沉淀法是依靠顆粒絮凝長成大而重的絮粒而下沉的，而絮粒的成長過程則需要足夠的時間(一般為20～30min)。氣浮則可借助于微氣泡的作用，因此，只需要絮粒成長到足以被上升的微氣泡粘附住就可以了。實踐表明將氣浮方式運行前的反應時間縮短到10min可行的 。也就是說．浮沉池按氣浮方式設計反應池，可以減少反應池體積的1／3～1／2。降低了工程造價；如果考慮浮沉池增加的氣浮設備投資，則總造價與沉淀池相當。**于日常運行費用，雖然增加了冬季氣浮運行的電費，但是可以用節省混凝劑的用量和排泥的水量來予以補償。這樣。浮沉池能夠適應原水水質的變化而靈活運行，并保證出水水質的優越性就顯而易見了。
目前．東北地區低溫低濁水及水庫水處理。多數仍然采用傳統的混凝、沉淀和過濾的工藝流程。夏季出現高濁度原水時。混凝、沉淀構筑物是必不可少的，但是，在原水低溫低濁期間，如果采用微絮凝接觸過濾工藝運行，則反應池和沉淀池在將近半年的時問內發揮不了應有的作用。如果采用浮沉池與濾池配合使用，按照氣浮的方式運行，則濾前水的濁度可大為降低，一般可達到1O度以下。浮沉池就可承擔了濾池的大部分負荷，因而也提高了濾后水質。
為保證濾后水質，濾池不應承擔較大的負荷，就是采用接觸過濾工藝．也要求原水的濁度和色度均不得大于25度；而普通快濾池的濾前水濁度更是要求在10度以下，濾速不大于8m／h，濾后水才能達到新的飲用水水質標準。水溫對于過濾過程的影響可由下式表示：

式中：V一過濾速度
H一過濾的水頭損失；
d一砂粒的當量粒徑：
m一空隙率：
L一砂層厚度；
a一砂粒的形狀系數；
u一水的動力粘度系數。
當原水水溫從6℃降**0℃時， 提高了1．3倍，而濾速減低了0．77倍。說明水溫降低了濾池的過濾能力。此外，水溫低，濾池中水流的剪應力(T=u．G)也相應的提高，濾層中絮粒破碎的可能性大，易穿透濾層。
由此可見，濾池是水質凈化工藝流程中的**后環節，把矛盾都集
中在這一環節進行處理容易加大濾池的負荷，縮短濾池的工作周期，增加濾池的反沖洗水量和能耗。濾前的預處理構筑物應在任何時候都發揮作用，如果在近半年的時間內都發揮不了作用的構筑物，在設計上技術經濟效益低，是不可取的。而采用浮沉工藝，對這一問題則可以得到較為滿意的解決。
3．結論
低溫低濁江河水及水庫水的處理是較為困難的，一方面由于原水水溫低，影響了水處理工藝的各個處理環節，降低了處理效果；另一方面由于東北地區不同季節原水水質變化大，給處理構筑物的設計造型和處理工藝的確造成了困難。對于江河水的處理，既要對低溫低濁原水的各個處理環節進行改進．又要考慮工藝對雨季高濁度原水的適應性；對于水庫水的處理，還需要考慮除藻、除味和脫色。常規的混凝、沉淀和過濾工藝難以滿足上述要求，而采用浮沉池工藝，兼容了沉淀和氣浮兩種工藝的優點，在處理東北地區江河水和水庫水時具有明顯的優勢。#p#分頁標題#e#
 
 
冬季水庫水的自來水凈化處理試驗
柳志剛 畢燦華 姚學俊
( 廣州市荔灣區環境監測站，廣州510380； 廣州市花都區自來水公司，廣州510800)
摘要冬季水庫水溫9～20℃ ，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時，藻類較多，投加聚合氯化鋁凈化處理由于礬花輕
而小，在沉淀池易出現“反池”現象，水質渾濁度指標難以保證。通過加入黃泥粉和少量高錳酸鉀，使礬花結大加重，可以克服“反池”現象，達到較好的沉淀凈化效果。
關鍵詞  低溫低濁  水處理  黃泥粉  高錳酸鉀
廣州市北部某自來水廠以水庫水為原水。該水廠的供水設計能力為40 000 m3／d，工藝流程為：一級泵站(投加聚合氯化鋁、高錳酸鉀、氯氣)一環形反應池一斜管沉淀池一虹吸濾池一清水池(二次加氯)一二級泵站。冬天該水庫水溫在9～2O ℃范圍，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時，藻類生長迅速，藻類細胞數達到8．5×10⁶ 個/L，水中泥量較少，不能有效形成礬花中心；投加凈水劑聚合氯化鋁后，礬花輕而小，沉淀池容易出現“反池”現象，大量絮狀礬花流入濾池，加重濾池的負擔，反沖洗頻率由原來的8～10 h調整為2—3 h，浪費大量水和加大能耗，日供水量下降到15 000～20 000 m3／d。投加黃泥粉處理低溫低濁原水的方法已有人采用，但未見有系統報道。
筆者在實驗室試驗結果的基礎上，通過投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀的方法，使釩花結大加重，提高供水能力，比單一投加黃泥粉效果更為顯著。水廠冬季實際生產試運行結果顯示，投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀可有效克服“反池”現象，提高供水能力，保證出廠水渾濁度低于《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)的限值1．0 NTU。
1 實驗室試驗部分
1．1 儀器設備
ZR4—6混凝試驗攪拌機、容量瓶、移液管等。
1．2 試驗方法
取1 L水庫水加入凈水劑、助凝劑進行混凝試驗，沉降后取上清液檢測水質。混凝試驗攪拌參數為8O r／min，運行2min。
1．3 試驗結果
1．3．1 聚合氯化鋁投加量對渾濁度的影響
試驗原水水溫14℃、pH值7．0。試驗結果表明，隨著聚合氯化鋁投加量的增加出水渾濁度顯著下降(見表1)。然而，單一投加聚合氯化鋁所形成的沉淀礬花結體較小而且輕浮，沉降速度較慢，效果較差。雖然隨著聚合氯化鋁投加量的增大，礬花結體會相應增大一些，但大量投加聚合氯化鋁會增加出水鋁的含量，容易出現新的問題。聚合氯化鋁投加量定為30 mg／L。

1．3．2 投加聚合氯化鋁／黃坭粉沉降試驗
試驗原水水溫14 ℃、渾濁度12．1 NTU、pH值7．0。取山上黃坭，除去砂石，干燥后稱重配成一定濃度的泥水。以不同量加入，按混凝試驗參數進行試驗，結果見表2。
隨著坭粉加入量逐步加大，礬花明顯結大，下沉速度加快，當黃泥粉加到100 mg／L時，水樣有微紅

色，使濁度讀數反而加大。考慮到黃坭粉如果加入太多會使聚合氯化鋁用量加大，而且加入量太大在生產實際中是不可行的，黃坭粉加入量定為50 mg／L。
1．3．3 加入其他助凝劑混凝沉降試驗
試驗原水水溫22．5 ℃、渾濁度5．62 NTU、pH值7．0，聚合氯化鋁投加量為30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L，高錳酸鉀加入量0．4 mg／L(經驗數據)，聚丙烯酰胺加入量0．05 mL／L(經驗數據)。聚合氯化鋁與泥粉合用，混凝效果有所改善，但仍然不夠理想，嘗試加入助凝劑高錳酸鉀、聚丙烯酰胺試驗其混凝效果的改善情況，結果見表3。
從現象觀察，“聚合氯化鋁+黃泥粉+聚丙烯酰胺”不及“聚合氯化鋁+黃坭粉+高錳酸鉀”沉降快速，但從混凝沉降后的渾濁度看前者卻好一些。考慮到聚丙烯酰胺有毒，而且水廠現有投加高錳酸鉀的設備，決定采用“聚合氯化鋁+黃泥粉+高錳酸鉀”方案。
1．3．4 pH值對混凝效果的影響
試驗原水水溫15℃ 、渾濁度6．82 NTU、pH值7．0。調節原水不同pH值，加入30 mg／L聚合氯化鋁，50 mg／L黃泥粉，0-3 mg／L高錳酸鉀，沉降試驗結果見表4。

加混凝劑處理后水的pH值變化不大，在原水pH值為7．0的情況下，可以不加堿處理。
1．3．5 混凝劑、助凝劑、黃泥粉的加人順序試驗
聚合氯化鋁加入量30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L。高錳酸鉀加入量0．4 mg／L，按先后次序加入，先加入的攪拌1 min后再加入其他，結果見表’5

從現象和數據看，1、4號效果較好，考慮水廠實際情況，采用高錳酸鉀、聚合氯化鋁、黃泥粉一起加入的方案。
1．3．6 黃泥粉質量檢測
附近地區采到的山泥有偏黃和偏紅2種，經檢測都含有鋁和鐵，其中黃泥含鋁、鐵較高，經室內和現場試驗都證實黃坭的助凝效果較紅坭好，有害金屬都沒有檢出(見表6)。
1．4 實驗室試驗小結
對于原水為低溫低濁藻類較多的水庫水，為了保證水廠的供水量和水質，試驗證明，可以通過加入約50 mg／L的黃泥和0．2—0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，使礬花增大，沉降速度加快，藻類也在混凝

中形成礬花沉降下來，達到預期的目的。
試驗延續了1個多月，所以每次試驗所用的水樣理化性質都有些不同，但原水水質對于水廠生產的影響是季節性的，室內試驗提供了處理的方法，實際生產中要根據當天的水質情況決定投加量。#p#分頁標題#e#
2 水廠生產試驗
水廠生產現場試驗3 d。試驗過程如下：
1)開始以2000m3／h抽水生產，只加人聚合氯化鋁混凝劑，在沉淀池馬上出現“反池”現象，大量礬花不能在沉淀池沉淀下來，直接流到濾池。
2)此時按一定比例定量把溶解好的黃泥漿和高錳酸鉀從少到多慢慢加入到混合池，并調節聚合氯化鋁的加入量。隨著黃坭漿加人量增加，在環流反應池明顯觀察到礬花變大，沉淀池上方的礬花逐步減少**基本消失，此時保持整個水處理過程穩定。
3)測得待濾水渾濁度平均值1．56 NTU，濾后水(相當于出廠水)渾濁度平均值0．40 NTU，余氯1．86 mg／L。凈水劑投加量為：聚合氯化鋁約20 mg／L，黃泥粉約70 mg／L，高錳酸鉀0．2 mg／L。連續3 d同時檢測原水和出廠水的錳含量，原水錳含量0．06～0．09 mg／L，出廠水錳含量<0．05 mg／L。
因為加入高錳酸鉀量很少，不會影響水質。表7是2007年12月試驗時和常規生產時的水質檢測數據。
3 結果討論
生產試驗的數據與實驗室做出的數據比較，聚合氯化鋁的加入量減少而黃泥粉的加入量增加，但兩者比較接近。如果在穩定生產過程中，不一定

要求做到**好混凝沉降狀態都可達到出廠水渾濁度達標的目的，可以適當減少黃泥粉的加入量，或是適當加大聚合氯化鋁的量，都可以達到較好的凈水效果。
冬季陽光充足，藻類大量繁殖也是造成“反池”的原因，藻類較輕，難于沉降。通過加入黃泥粉和高錳酸鉀使礬花結大，高錳酸鉀有殺死藻類的作用，使沉降效果顯著。
從水質檢測報告上看常規工藝和“試驗工藝”對水質影響不大，但“試驗工藝”可以克服“反池”現象，保證水廠正常運行。
4 結論
通過實驗室和現場生產試驗，對于冬季低濁藻類較多的水庫水，加入20～30 mg／L聚合氯化鋁，50 ～70 mg／L黃泥粉和0．2～0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，可以克服“反池”現象，達到降低電耗，節約洗池水，提高供水能力，保證出廠水水質指標渾濁度達到《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)1．0 NTU以下的目的。投加黃泥粉和高錳酸鉀工藝操作簡單，不需要特殊設備，黃坭粉易取無害，價錢低廉。高錳酸鉀加入量很少，這是自來水廠處理特殊水源水質行之有效的方法。目前該水廠已增加黃泥設施，并應用在凈水生產中，取得良好的效果。
  
強化混凝處理低溫低濁水的研究
                  **桂榮 。張杰
(1．武漢科技學院，湖北武漢430073；2．武漢自來水公司，湖北武漢430034)
摘要：針對漢江水源冬季的低溫低濁水給水廠處理帶來的困難，研究了聚合二甲基二烯丙基氯化銨(簡稱HCA)、活化硅酸、聚丙烯酰胺三種不同助凝劑處理低溫低濁水的效果，結果表明先加助堿劑以調節pH值，再用HCA和聚合氯化鋁(PAC)配合使用， 大大改善了混凝效果且與其它助凝劑相比，該藥劑配制、投加方便，不會增加水廠土建費用．可廣泛應用于水廠低溫低濁水的處理。
關鍵詞：低溫低濁水；強化混凝；二甲基二烯丙基氯化銨(HCA)；活化硅酸；聚丙烯酰胺
中圖分類號：TU991．22 文獻標識碼：A 文章編號：l009—2455(2004)05—0020—03
在冬季，水質的物理化學特性與其它季節相比具有溫度低、濁度低、耗氧量低、堿度低、水的粘度大等特點 ，這給不少自來水廠的冬季處理帶來了很大困難。在武漢市，主要是漢江在冬季會出現低溫低濁度水。其冬季水質特征為：l2月**次年2月濁度經常在20 NTU以下；水溫一般在4～7℃．**低可**4℃ ；pH值比其他季節略有降低，保持在7．3左右。在此期間，水廠采取增大聚合氯化鋁投加量的方法，但處理效果并不明顯．形成的礬花細小且輕，不利于后續沉淀。針對上述問題，擬采取投加聚合二甲基二烯丙基氯化銨(簡稱HCA)、活化硅酸、聚丙烯酰胺作為助凝劑對漢江水源進行強化混凝，以選擇一種既經濟又實用的助凝劑來改進現有混凝工藝。
l 試驗方法
試驗用水水溫為4℃，濁度為18．6 NTU，pH值為7．3，堿度為93 mg／L。
燒杯攪拌試驗在六聯混凝攪拌機上進行，在1 000 mL水樣中加入一定量的聚合氯化鋁(PAC)、
聚丙烯酰胺(PAM)、HCA、活化硅酸，模擬凈水生產工藝的混合攪拌條件與絮凝反應攪拌條件，設定攪拌轉速和時間如下：
① 模擬投加NaOH的混合條件，攪拌轉速200 r／min、攪拌時間1 min；
② 模擬投加聚合氯化鋁時的混合條件，攪拌轉速300 r／min、攪拌時間1 min；
③ 模擬絮凝反應攪拌條件，攪拌轉速120 r／min、攪拌時間4 min(投加聚丙烯酰胺或活化硅酸)；攪拌轉速60 r／min、攪拌時問5 min。觀察礬花形成的情況。
④ 靜止沉淀10 min，同時觀察和記錄礬花沉淀的情況以及檢測上清液的濁度。
2 試驗結果與討論
2．1 投加氫氧化鈉的影響
由于鋁離子的水解反應是吸熱反應，水溫低則水解速度慢 投加適量的氫氧化鈉能增加水中的堿度，增快水解反應速度。另一方面由于pH值上升可以改變混凝劑水解產物的形態。
從圖1的結果表明．加入適量的助堿劑氫氧化鈉能起明顯的助凝作用，但是投入量不能過量，投入8 mg／L反使混凝效果變壞，以2 mg／L為宜。

2．2 聚丙烯酰胺和活化硅酸的助凝作用
聚丙烯酰胺和活化硅酸作為常用的陰離子絮凝劑處理難凈化處理水應用已久。圖2的結果表明：在低溫低濁水中，聚丙烯酰胺或活化硅酸與聚合鋁配合使用，可提高絮凝體的強度和密度，但混凝效果依然不理想。圖3是考慮到助堿劑氫氧化鈉影響的試驗結果。從圖3的結果看．先加適量氫氧化鈉調節原水的pH值為8．2～8．5．再加聚合氯化鋁，然后投加陰離子型高分子助凝劑助凝，混凝效果好于不投加助堿劑的混凝效果。#p#分頁標題#e#

2．3 助堿劑與陽離子助凝劑HCA
HCA是近年發展起來的新型凈水劑，G外應用較廣．它是以二甲基二烯丙基氯化銨(PDM．DAAC)均聚而成的高分子陽離子聚合物電解質，把NaOH與HCA配伍進行助凝試驗。從圖4的結果看．先加適量氫氧化鈉調節原水的pH值為8．2～8．5．再加注陽離子型高分子助凝劑HCA與聚合氯

化鋁配伍使用混凝效果比較理想。聚合氯化鋁與HCA配伍使用是先改變了聚合鋁的一定的水解形態，可明顯提高濁度去除率，降低出水濁度，肉眼觀察到絮體密實且較大。聚合鋁投加量為32mg／L時． 出水濁度為2．2 NTU左右．較圖3的3．5 NTU降低了40％左右．其混凝機理是吸附電中和和吸附架橋雙重作用．而陰離子型絮凝劑只有吸附架橋作用。
3 結論
① 先加適量助堿劑氫氧化鈉調節原水的pH值，再加注陽離子型高分子助凝劑HCA與聚合氯化鋁配合，使用強化混凝處理低溫低濁水的方案．較水廠現有單純投加聚合氯化鋁，可大幅降低沉淀出水濁度，形成的礬花較大且密實．是一種高效助凝劑。
② 陽離子型高分子助凝劑HCA易水解．它和聚合氯化鋁復配操作簡單，不再需單獨的溶解．攪拌設備，直接在礬液池即可；而硅酸活化需加酸、聚丙烯酰胺需加堿。因此該藥劑較活化硅酸、
聚丙烯酰胺配制簡單，投加方便，無需增加水廠土建費用，應用于水廠低溫低濁水的處理，是經濟、有效可行的。
 
 
 
 
降低低溫低濁湘江原水中濁度試驗研究
            汪彩文 ， 孫士權 ，任伯幟。， **旭東。
(1．長沙理工大學水利學院，湖南長沙410076；2．湖南科技大學土木學院，湖南湘潭411201；3．深圳水務集團，廣東深圳518030)
摘要：文章針對低溫低濁湘江原水濁度難于處理狀況，尋找降低濁度的方法。通過強化混凝、預氧化工藝處理原水的試驗研究表明：低溫低濁時，在相同條件下，三氯化鐵比硫酸鋁和堿式氯化鋁的除濁效果要好，但是三氯化鐵處理原水濁度受pH值、GT值、投加量和助凝劑的影響。中性水環境條件下，原水經處理后殘余濁度**低；三氯化鐵投量為0．14mmol／L時處理效果**佳，對水中濁度去除率高達97．5%。 高錳酸鉀預氧化對三氯化鐵處理原水濁度起到強化作用，對濁度去除率可提高2．1％。
關鍵詞：低溫低濁； 湘江原水； 強化混凝； 預氧化； 濁度
中圖分類號：X131．2 文獻標志碼：A 文章編號：1003—6504(2008)12—0063—04
水中的有機物與病毒往往吸附在懸浮顆粒物的表面，濁度不僅反映水中懸浮顆粒物的濃度，也體現水中有機物和病毒的含量。據**洪山等對天津自來水及其水源水的長期監測中發現有機物種類及其總量與濁度有明顯的相關性，降低濁度能夠提高飲用水的安全穩定性。
目前，關于低溫低濁水還沒有明確的定義，劉繼平等認為在一段時間內溫度<10℃或者濁度<30NTU的地表水稱為低溫低濁水。湘江流域長沙段低溫低濁水具有如下水質特 ：(1)水溫一般在0～10度之間變化；(2)濁度通常晴況下<30NTU，pH一般在7．0-8．0；(3)水處理過程中混凝劑消耗量大；(4)形成的絮凝體細小，松散，不易下沉等。
低溫低濁水的濁度難于降低的主要原因：(1)水溫過低不利于混凝劑的水解，現在大部分水廠所用的混凝劑為鐵鹽和鋁鹽，它們水解都是吸熱反應；(2)低溫水的粘度大，絮體顆粒碰撞凝聚的難度大，影響絮凝體的成長；(3)水化膜作用強烈，顆粒間排斥作用力增強；(4)低濁意味著水中>1um的顆粒物質少，這樣水中微細顆粒就缺少起粘附作用的“絮凝核”；(5)由于水中天然有機物的存在，水中膠體被天然有機物膜包裹，穩定性增強，常規給水處理工藝對其難于去除。
1 實驗內容及方法
1．1 混凝試驗
靜態混凝試驗，加入0．04mol／L(以鐵、鋁離子的量計)的混凝劑； 在300r／min，150r／min，75r／rain情況下分別攪拌lmin、5min、l0min，靜止沉淀15min，取上清液進行相關水質指標分析。在等當量鐵、鋁離子情況下，針對湘江水選取**佳混凝劑。
1 2 不同GT值強化混凝試驗
三種水力條件下均采用4階段混凝，分別是：250r／min，150r／min，70r／min分別攪拌l、2和10min(水力條件1)；200r／min，100r／min，70r／min分別攪拌l、5和lOmin(水力條件2)；300r／min，150r／min，70r／min分別攪拌l、5和10min (水力條件3)。靜止沉淀15min取上清液測濁度。
1．3 投加聚丙烯酰胺強化混凝試驗
聚丙烯酰胺(PAM)，濃度為0．1％。選擇混凝劑以后，投加助凝劑PAM，研究其對主混凝劑的助凝效果。助凝劑投加點在混凝后3min，助凝條件與此階段混凝條件相同。
1．4 改變pH值強化混凝試驗
調節源水的pH值，研究pH值對混凝效果的影響。
1．5 預氧化試驗
在混凝攪拌之前加入高錳酸鉀預氧化，研究其強化混凝去除水中濁度實驗。預氧化工況為快速攪拌(300r/min)反應10min。
1．6 實驗藥劑與試驗儀器。
試劑：天津市大茂化學試劑廠生產的分析純的FeCI36H20，相對分子量為270．5。長沙市分路口塑料化工廠生產的分析純的A12(SO4 )•18H20，相對分子量為666。堿式氯化鋁溶液(PAC)，濃度為10％(以三氧化二鋁計)。現配高錳酸鉀溶液，濃度為0．1％。10％鹽酸溶液(體積分數)。10％氫氧化鈉溶液(質量分數)。上海市化學試劑采購供應站生產的分析純聚丙烯酰胺。儀器：DJ一6CS型精密六聯電動攪拌器，STZ—B24型濁度儀，水浴鍋，上海雷磁PHSJ—3F型pH計等。#p#分頁標題#e#
2 結果與討論
2．1 強化混凝效果
2．1．1 不同混凝劑去除濁度效果
試驗期間湘江原水的平均濁度為14．85NTU，平均水溫l0℃。三氯化鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁除濁效果如圖l所示。

由圖l可知，針對湘江水質而言，以三氯化鐵作為混凝劑時處理效果**佳，對濁度的去除率比PAC平均高2％，而硫酸鋁對濁度去除率**低，平均比三氯化鐵低3．7％。在實驗中鐵鹽混凝劑形成的礬花大而密實，沉降速度比鋁鹽水解形成的礬花快，且絮體的抗水流剪力的破壞作用強。這與Crozest等的研究結果類似。其原因可能是，盡管鋁鹽的水解產物的比表面積[200～400m2／g AI(OH)3】大于鐵鹽的水解產物的比表面積[160—230m2／g Fe(OH)3]，但是相近劑量的鐵鹽的水解產物產生Fe(OH)3的量是鋁鹽水解產生的 2.8倍。
**占生 等認為三氯化鐵混凝消耗的堿度比硫酸鋁大2倍，而較低的pH值對增加正電荷數量和提高腐殖酸聚合物是有利的，同時也有助于金屬氫氧化物對顆粒物的吸附，同時也改變處理對象的帶電狀態。
2．1．2 三氯化鐵用量與去除濁度效果關系
不同投量下三氯化鐵的除濁效果見圖2。

由圖2知，隨著三氯化鐵投藥量加大，濁度的去除率穩步上升，在0．04～0．06mmol／L(以鐵鹽計)投量的范圍內，去除率為90％左右。當投藥量的進一步加大，濁度的去除效果會更好，在0．14mmol／L的投藥量下達到97．5％。主要是大投量下，生成大量鐵鹽氫氧化物加強了網捕絮凝效果。
2．1．3 不同GT值強化混凝去除濁度效果三種水力條件下除濁效果見圖3。

由圖3可知在混凝條件3下混凝除濁效果**好。
對于鐵鹽混凝劑而言，快速混合階段主要是使藥劑快速均勻的分散于水中，以利于混凝劑快速水解聚合以及膠體顆粒的脫穩，此階段反應過程十分迅速。在絮凝階段，依靠水力攪拌促使顆粒碰撞絮凝，脫穩膠體主要通過同向絮凝凝聚。水力條件l的速度梯度分布均勻，反應時間適中，電性中和與吸附架橋聯合作用明顯，形成的絮體密實且不易破碎，從而有利于沉降。
2．1．4 PAM強化混凝去除濁度效果
確定三氯化鐵的投加量為0．04mmol／L，PAM 的投加量分別為0、0．02、0．04、0．06、0．08、0．1mg／L，投加點為混凝后3min。PAM強化混凝效果見圖4。

由圖4知，PAM 對三氯化鐵的助凝效果不明顯。在0．06mg／L的投量下對濁度去除率反而下降了5％～6％。這可能是：加人的PAM包裹在膠體表面，形成了膠體保護作用，反而不利于混凝。但投加PAM 后絮凝體積增大，沉降速度加快，可能是PAM 吸附架橋使得鐵鹽水解產物互相聚集從而形成大的膠體顆粒物，根據Stokes[n公式： =(P–P0/18u)gd2
可見增大顆粒尺寸能夠提高顆粒的沉降速度。
2．1.5 pH值對混凝效果的影響
用10％的鹽酸溶液(體積分數)和10%的氫氧化鈉溶液(質量分數)調節原水的pH值，三氯化鐵的投量為0．04mmol／L。調節原水pH后強化混凝除濁效果見圖5。

由圖5可見pH值對三氯化鐵混凝效果影響 分明顯，隨著pH值的升高，濁度去除率逐步增大，在中性條件下濁度去除率達到了**佳，而后在pH為9．8左右時去除率**低，整體上三氯化鐵在偏堿性條件下對濁度去除效果差。Jemes．K．Edzwardt等認為：在低pH值時，水解產物混凝形成的產物具有較高的正電荷，在低pH值時金屬鹽的水解產物的平均正電荷比高pH時高，有利于電性中和作用。同時，形成的金屬水解產物有網掃絮凝作用。
2．2 預氧化強化混凝去除濁度效果
確定三氯化鐵的投加量為0．04mmol／L，高錳酸鉀的投加量為0,0．5、1．0、l-5、2．0、2．5mg／L，快速攪拌(300r／min)混合，反應時間為lOmin。預氧化效果見圖6。

高錳酸鉀在1．0mg／L投加量下，濁度的去除效果**好，而隨著高錳酸鉀投量的進一步加大去除率卻下降。主要可能是：由于顆粒物質表面上的負電荷由溶解性的有機物吸附產生的份額是顆粒粘土礦物所占份額的100倍，高錳酸鉀預氧化去除了包裹在懸浮顆粒表面的有機物，降低了顆粒間的靜電斥力，強化了混凝效果。而隨著高錳酸鉀投量的加大，濁度去除效果呈現出下降趨勢，主要是高錳酸鉀在水中生成新生態的二氧化錳固相物質，造成了濁度的上升。
3 結論
(1)針對低溫低濁的湘江水而言，采用三氯化鐵混凝除濁效果明顯，混凝劑在0,04～0．06mmol／L投藥量下除濁效果相當好，平均在90％以上。實驗中鐵鹽水解形成的礬花大而密實，沉降速率快，絮體不易破碎。
(2)PAM 強化混凝效果不明顯，在PAM 投量為0．06mg/L．的情況下出現了除濁效果的大幅度降低，降幅達到4．9％。
(3)通過改變原水的pH值能夠強化對低溫低濁湘江水的除濁效果，在中性條件下三氯化鐵的混凝除濁效果**好。
(4)高錳酸鉀預氧化對湘江水的強化混凝除濁效果明顯，高錳酸鉀在lmg／L投量下混凝效果**佳。
 
強化混凝處理低溫低濁北渡水研究
    李瀟瀟 ，張躍軍 ，趙曉蕾 ，孫彬 ，蘇功建 ，陳雨
(1．南京理工大學化工學院，江蘇南京 210094；2．波市自來水總公司，浙江寧波315041；3．南京市自來水總公司城南水廠，江蘇南京210036)
[摘要]報道了對低溫低濁的寧波北渡水進行強化混凝處理時，混凝劑及混凝攪拌條件的優化選擇過程及結果。通過混凝燒杯實驗．比較了聚合氯化鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鐵、兩種市售藥劑對該水的混凝脫濁效果，同時考察了強弱兩種混凝攪拌條件對混凝效果的影響。#p#分頁標題#e#
【關鍵詞]低溫低濁水；混凝劑；強化混凝；脫濁
[中圖分類號】x703 [文獻標識碼】B [文章編號】1005—829X(2007)07—0042—03
低溫低濁水是給水處理工程中難處理的水質之一，采用常規混凝工藝處理，經常達不到后續水處理設備的進水水質要求。G內外常用的低溫低濁水處理技術有氣浮技術、泥渣回流技術、微絮凝技術、磁力分離技術等?。但由于這些方法工藝操作復雜、成本高而不能推廣使用。強化混凝法特點是處理成本低、效果好、操作和維修方便、選用了**適用于原水水質的混凝劑及混凝攪拌條件 。
寧波某水廠制水能力35萬t／d，其水源取自北渡河的上游。北渡河引水為寧波近郊水庫的原水，水源經河段流入水廠，該水源在冬春季受污染較小，濁度<3 NTU，溫度<10 ℃。此類水源很難處理，即使增大一般鋁鹽混凝劑的投加量。凈化后的水質仍很難達到G家飲用水的標準，給寧波某水廠自來水生產帶來了較大困難。
筆者通過混凝燒杯實驗。比較了在強弱兩種混凝攪拌條件下聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁(AS)、聚合硫酸鐵(PFS)、市售藥劑1、2對低溫低濁北渡水的混凝脫濁效果。為寧波某水廠的實際生產提供了參考。
1 試驗部分
1．1 儀器與試劑
儀器：散射式濁度儀，Qz201型，蘇州青安儀器有限公司生產；六聯程控攪拌儀，TA6一Ⅱ型，武漢恒嶺有限公司生產。
藥劑：PAC，液體，AI203質量分數10％；PFS，液體，Fe 質量分數12％ ；AS， 固體，Al2O3質量分數15．8％；市售藥劑1，Al2O3質量分數5％；市售藥劑2，Al2O3，質量分數10％。以上藥劑均為工業品。藥劑的配制：以Al2O3，或Fe3 計，把各無機藥劑稀釋為1％的溶液投加。
北渡水水樣取自寧波某水廠水樣取水點，一次取足量水樣。在10～20 min內取完。以盡量保證水質的一致性。原水溫度6～8 ℃，濁度為2．0～2．8 NTU。
1．2 混凝除濁性能評價
1．2．1 基本操作方法
在一組燒杯中加入1 000 mL水樣后置于六聯攪拌儀中。按一定程序攪拌后靜置沉淀10 min和30 min．于液面下約2 cm處取上清液測定其濁度。
1．2．2 混凝攪拌強度的選擇
選擇與寧波某水廠實際生產混凝強度較為接近的攪拌條件：以200 r／min攪拌15 s時。投加混凝劑。先以200 r／min攪拌1 min．再以60 r／min攪拌9 min，**后沉淀。此條件定為攪拌條件1。即弱混凝攪拌條件。
另外。選擇一個相對較強的混凝攪拌強度與前面的攪拌強度進行對比。以考察兩個混凝條件對混凝脫濁效果的影響。該攪拌條件為：以300 r／min攪拌15 8時，投加混凝劑。先以300 r／min攪拌3 min，再以100 r／min攪拌3 min。再以30 r／min攪拌
3 min，**后沉淀。此條件定為攪拌條件2。即強混凝攪拌條件。
2 結果與討論
2．1 弱攪拌條件下各混凝劑的脫濁效果
選取目前G內給水處理**為常用的幾種無機混凝劑(PAC、PFS、AS以及寧波市水廠所用的兩種市售藥劑(1、2)對低溫低濁北渡水進行脫濁處理，按攪拌條件1進行混凝燒杯實驗，分別于沉淀10 min與30 min時取上清液測濁度，結果見圖1、圖2。

從圖1和圖2可以看出。在弱攪拌條件下。沉淀10min。各混凝劑對北渡水基本沒有脫濁效果，剩余濁度甚**還高于原水濁度。沉淀30 min．除PFS在投加質量濃度為3 mg／L時達到1．5 NTU的**低剩余濁度外，其余混凝劑脫濁效果均不明顯。冬季北

渡水呈典型的低溫低濁水特征。其難以混凝處理的原因有兩個方面：一方面。較高的絮凝速度是迅速生成較大絮凝體的必要條件，凝聚速度取決于單位時間內的顆粒碰撞次數與有效碰撞率，而顆粒碰撞次數又與其運動速率有關。由于冬季北渡水水溫較低。水分子問的熱運動能量減少，顆粒間的碰撞機會也就減少，因此凝聚化學反應速度也隨之減慢。而此時北渡水水質好，濁度較低。水中顆粒數目少，所以碰撞的次數也少。另一方面。水溫對混凝劑的水解反應有明顯的影響，低水溫使水解反應速度減緩。此時混凝劑的分散性較差．混凝劑與膠體顆粒的接觸機會減小。電中和作用降低。不利于絮凝體的形成和長大。由于不能沉淀的微小絮體引起更強的光散射。導致剩余濁度還可能會高于原水濁度。攪拌條件1的特點，在于快攪強度不高。時間短，而慢攪時間較長，著重于慢速攪拌，總體來說攪拌強度較低。一般來說。快速攪拌有助于藥劑的迅速分散和反應的發生。慢速攪拌有利于吸附作用的進行。對低溫低濁北渡水來說，由于攪拌條件1快攪強度小，時間短。混凝劑的分散反應不充分。由于混凝劑分散不好，水解產物形成不完全。慢速攪拌下的吸附也就難以進行。因此在弱攪拌條件下。各混凝劑處理后絮凝體較疏松．沉降性能差，脫濁效果也就差。除PFS在投加量為3 mg／L時達到1．5 NTU的**低剩余濁度。其余各混凝劑處理后濁度相對于原水均不同程度地有所上升。
2．2 強攪拌條件下各混凝劑脫濁效果
使用上述5種混凝劑，按攪拌條件2進行混凝燒杯實驗，分別沉淀10 min和30 min，取上清液測得濁度。結果見圖3、圖4。從圖3、圖4可以看出，在強攪拌條件下，沉淀10 min或30 min后各種混凝劑大都存在一段**佳的投藥范圍。在各自的**佳投藥劑量下．可達到各自所能達到的**好脫濁效果。投加

PFS質量濃度1．75 mg／L處理后沉淀30 min所能達到的**低剩余濁度在0．5 NTU以下，遠低于攪拌條件1下沉淀30min投加量為3mg／L時達到的15NTU的余濁，這充分說明，在攪拌條件2下的混凝脫濁效果要明顯優于在攪拌條件1下的混凝脫濁效果。其原因可能是：攪拌條件2相對于攪拌條件1快攪強度大，時間長，同時存在中速攪拌的過渡。K．Ebie等研究發現，較高的快速攪拌對混凝效果的影響較大，在低溫下，快攪強度大，可使混凝劑迅速分散于水中，并加快水解反應的進行，促進了小顆粒的脫穩過程。同時也促使水中較大顆粒之間的碰撞和接觸。也就有利于絮體的成長。因此，適當強的混凝攪拌強度有利于低溫低濁水的混凝，可以在一定程度上改善各混凝藥劑對低溫低濁北渡水的混凝脫濁效果。#p#分頁標題#e#
2．3 各藥劑混凝脫濁效果分析
5種混凝劑中，除了PFS以外，其他4種均是含有鋁鹽的混凝劑．其中兩種市售藥劑為復合聚鋁產品。各藥劑在不同混凝強度下，在**佳投藥量下所能達到的**低剩余濁度見表1。由表1和圖1～圖4可看出，PFS的**佳投藥范圍相對于其他無機混凝劑都要寬，在1．75～3 mg／L的藥劑投加量下，剩余濁度均可達到0．5 NTU左右。因此，相比于其他鋁鹽混凝劑．PFS在處理低溫低濁北渡水上有較為明顯的優越性。
從水溶液化學與絮凝作用上講，聚合鋁鹽和聚合鐵鹽混凝劑具有許多共性。它們都是以其水解產物對水中顆粒或膠體污染物進行電中和脫穩、吸附架橋或黏附卷掃而生成粗粒絮凝體由重力作用沉淀而發揮脫濁作用。鐵鹽和鋁鹽均具有強的水解、聚合及沉淀能力，但是，鐵鹽生成的**終產物氫氧化鐵相對密度較大，表面積大，**吸附力，而且，鐵鹽的水解較鋁鹽受溫度影響要小。在處理低溫低濁北渡水時，PFS水解速度比鋁鹽快，同時形成的絮體吸附量大、結構緊湊致密、強度大，混凝沉降物沉降速度快，從而大大提高了混凝效果。
3 結論
比較了聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁(AS)、聚合硫酸鐵(PFS)、兩種市售藥劑對低溫低濁北渡水的混凝效果．同時考察了強弱兩種混凝攪拌條件對混凝效果的影響，得到如下結論：
(1)對濁度為2．5 NTU左右、溫度為6℃的低溫低濁北渡水，在原有攪拌條件下，除PFS在投加質量濃度為3 mg／L時能將濁度降**1．5 NTU。其他混凝劑均沒有明顯的脫濁效果。因此，對低溫低濁北渡水，在混凝強度無法改變的情況下，用PFS作混凝藥劑能取得一定的混凝脫濁效果。
(2)在強攪拌條件下，各混凝劑均有各自的**佳脫濁投藥范圍。在處理低溫低濁北渡水時，適當加強

混凝強度。選擇適合該水源水質的混凝劑可利于其混凝過程中微細顆粒之間的碰撞、吸附和聚沉，達到較佳的混凝脫濁效果。
 
 低溫低濁水處理技術的研究應用
郭玲，陳玉成
(1西南大學資源環境學院2重慶市自來水公司，3重慶市農業資源與環境研究重點實驗室）
摘要：低溫低濁水處理是凈水技術的一個難點，從水溫、水中微粒濃度及有機污染物三個方面分析了這種水質難于處理的原因。基于眾多水處理工作者的試驗研究與實踐，對多種低溫低濁水處理技術、藥劑優選技術、泥渣回流技術、微絮凝技術、氣浮技術與強化混凝技術進行了綜述。
關鍵詞：低溫低濁水；處理；混凝；濁度

1 引言
低溫低濁水的處理是給水處理工程中的難題之一，一直困擾著給水界。給水處理*域中對低溫低濁水尚沒有確切的定義，我G北方氣候寒冷，冬春季節水溫可降**0～2℃，濁度降到10～30NTU（有時10NTU以下）；我G南方地區以長江水系為代表每年隨著冬季的到來，水溫和濁度逐漸下降，水溫一般在3～7℃，濁度一般在20～５０ＮＴＵ之間變化，把每年１１月**次年３月溫度低于１０℃或濁度低于３０ＮＴＵ的地表水稱為低溫低濁度水。這種低溫低濁水很難處理，即使增大混凝劑投加量，凈化后的水質仍很難達到G家飲用水的標準。為此，我G通過２０多年的科學試驗和生產實踐，基本攻克這一技術難關，獲得了顯著的成果。
２低溫低濁水難以凈化的原因
２．１水溫的影響
低溫對混凝劑水解速率影響很大，低水溫使水解反應速度減緩，在常見的混凝劑中，鋁鹽較鐵鹽受水溫影響大，以常用的硫酸鋁為例，當水溫為０℃時，硫酸鋁水解速率只是５℃時的２／３～１／２。低溫水的粘度大，液層間的內阻力大，單位時間單位體積顆粒的碰撞次數減少，不利于水中微小顆粒碰撞、凝聚和絮凝體的成長，絮凝速率和顆粒沉降速度也減小。
低水溫減弱微粒的布朗運動，水分子間的熱運動能量減弱，不利于微粒間碰撞凝聚。水溫低，膠體的溶劑化作用增強，顆粒周圍水化膜加厚，粘附強度降低，妨礙其凝聚。低溫時氣體的溶解度大，形成的絮凝體密度降低，溶解氣體大量吸附在絮凝體周圍，也不利于其沉淀。
２．２水中微粒濃度的影響
低溫條件下源水濁度越低，給水工藝在運行中的藥耗越高，處理難度也越大。研究認為在任何水體中，保證單位體積內顆粒的數量和有效碰撞的次數是**關重要的，而良好的混凝處理效果是基于混凝過程中微粒具有較多的碰撞機會，由于低濁時單位體積內顆粒密度小，水中微粒濃度很低，導致部分微絮體失去了碰撞凝并的條件，勢必影響混凝處理過程的正常進行。
２。３水中有機污染物的影響
G內外的研究結果表明，地表水中的有機物對水體中膠體的穩定性具有重要影響，有機物顯著地增加了膠體的表面電荷，影響膠體顆粒間的結合，低溫低濁水中的微粒尺寸都較小使這種作用更明顯。低溫低濁水中一般粘土、砂等鋁硅酸鹽礦物很少，而有機物顆粒在總顆粒中所占的比例很大。研究表明，源水中顆粒物質表面上的負電荷由溶解性有機物吸附所占的份額是粘土等礦物所占份額的１００倍。因此通過加大混凝劑的投加量，中和低濁水中顆粒物質表面上的負電荷來達到絮凝目的是很難的。
３ 低溫低濁水處理技術
３．１ 合理選擇混凝劑與助凝劑
３．１。１ 優選混凝劑
目前低溫低濁水處理的混凝劑一般可采用聚合氯化鋁或硫酸鋁。張海龍等通過試驗比較了復合鋁鐵與硫酸鋁對低溫低濁水的除濁效果，結果表明：用復合鋁鐵代替硫酸鋁處理不僅除濁效果好，可明顯延長濾池的工作周期、節省自用水量，并且對凈水pH值及剩余鋁均有好處。**紅宇等用聚合氯化鐵（PFC）絮凝處理低溫低濁水的研究表明：PFC比傳統混凝劑FeCI3處理低溫低濁水更有效，且低溫減少了其用量。**德英等用聚硅酸硫酸鋁（PSAA）作混凝劑處理低溫低濁水的試驗表明：該混凝劑用量少，pH適用范圍較寬，具有良好的混凝性能，能有效處理低溫低濁水。胡子斌等用自制的聚硅酸鐵（PFS）與硫酸鐵分別作混凝劑處理低溫低濁水，對比實驗表明：與投加硫酸鐵或硫酸鐵2聚硅酸助凝劑相比，PFS投量少，投加范圍寬，形成礬花迅速而粗大，沉降速度快，能有效地處理東北地區的低溫低濁水。#p#分頁標題#e#
3.1.2投加助凝劑
對于低溫低濁水處理，用單獨的鋁及鐵鹽作混凝劑效果并不好，因為水溫低，形成的強水化氫氧化物比較穩定，而絮凝體產生的速度卻很慢，導致了混凝劑的大量使用。目前，很多水廠都配合采用助凝劑。投加高分子助凝劑，不但提高了凝聚效果，還可減少混凝劑用量達30～40%以上，但投加時應注意合理的選擇混凝劑和助凝劑的投配比例和投加點。
目前G內高分子助凝劑主要有聚合鋁，活化硅酸（水玻璃），聚丙烯酰胺等，其中應用**多的是活化硅酸。**銀濤等比較了投加聚鋁PAC＋改性活化硅酸與單獨投加ＰＡＣ投加ＰＡＣ＋活化硅酸凈化低溫、低濁水的效果，生產應用表明，使用改性活化硅酸不僅除濁效率高，且可提高３０％的產水量，降低５０％的混凝劑投加量，降低凈化成本約１５％。胡萬里等用骨膠處理冬季松花江水的研究表明，骨膠作為助凝劑與硫酸鋁共同使用，處理低溫低濁水很有效。**桂榮等研究了聚合二甲基二烯丙基氯化銨（ＨＣＡ）、活化硅酸、聚丙烯酰胺三種不同助凝劑處理漢江水源冬季的低溫低濁水的效果，結果表明先加助堿劑以調節pH值，再用(HAC)與聚合氯化鋁（PAC）配伍使用，大大改善了混凝效果，較單獨投加PAC,，可大幅降低沉淀出水濁度（出水濁度2.2NTU左右），且聚合鋁投加量比使用另兩種助凝劑（出水濁度約3.5NTU）降低了40%左右，該藥劑配制、投加方便，可廣泛應用于低溫低濁水的處理。
3.2泥渣回流法
當原水濁度對水處理影響頗大時，采取污泥回流法可以取得較好效果。泥渣回流技術是利用機械攪拌加速澄清池的泥渣回流特點來增加原水濁度，彌補冬季原水濁度低的缺陷，以增加水中膠體雜質微粒碰撞的機會，從而加快絮凝作用，提高絮凝反應效率，以達到凈化低溫低濁水的目的。泥渣回流除能提高原水中顆粒濃度，增加顆粒碰撞機會，提高混合反應速率外，還可充分利用沉淀池污泥的剩余吸附能力，提高絮凝效率。機械循環澄清池、水力循環澄清池和向反應池中投加粘土等都具有這種效果。劉繼平等試驗發現，將沉淀池的污泥回流入混合設備，可提高低溫低濁水反應沉淀效率，降低混凝劑用量，這實際相當于提高了進水濁度，同時利用了沉淀池污泥的剩余吸附能力。
3.3微絮凝接觸過濾法
又稱直接過濾法，是省去沉淀過程而將混凝與過濾在濾池內同步完成的一種新型接觸絮凝過濾工藝技術。微絮凝接觸過濾法的原理是：濾池上層濾料空隙甚小，濾料表面有一定的化學特性，在源水中投加混凝劑、助凝劑后，立即直接進入濾池，在濾料層中形成微小絮凝體，其中一部分被截留，另一部分被濾料吸附，呈現具有微絮凝接觸吸附過濾作用，從而實現除低濁的目的。絮凝劑的選擇應用直接影響著微絮凝直接過濾工藝的實際運行效果及運行費用。Dempsei等報道了聚合鐵去除濁度、富里酸、低溫、低濁時比鋁鹽更有效且用量少。李桂平研究表明，采用微絮凝深床直接過濾工藝，聚合鐵比聚合鋁形成絮體更快，絮體更密實，抗剪切力更好，濾池的水質周期和水頭周期更長，且達到相同處理效果時，聚合鐵的投藥量和所需床深都明顯低于聚合鋁。李冬梅等采用微絮凝深床直接過濾技術，分別用無機混凝劑和陽離子高分子聚合物處理低溫低濁水，試驗表明：當水溫t＞4～５℃與濁度Co＜4NTU時，不宜單獨采用無機混凝劑AS、PAC，而投加陽離子高分子聚合物作主絮凝劑或助凝劑不僅能優化出水水質，延長濾程，提高產水量，且能顯著降低藥劑成本，減少污泥體積。另有研究表明不投加助凝劑也能實現微絮凝接觸過濾，呂春生等發展了微絮凝攔截沉淀池技術（用一種耐浸、高吸附的天然植物作為攔截材料）來處理低溫低濁水，該技術實現了顆粒的吸附碰撞、接觸凝聚和聚集沉淀的多過程協同作用，具有高效除濁效果。胡江泳等用生物陶粒做填料采取接觸氧化法處理低溫低濁微污染源水，取得較好效果。
3.4 溶氣浮選法
我G東北地區寒冷季節長，但在雨季河水濁度又可高達幾千度，給水處理帶來困難。根據這一特點，研究開發了一種新型水處理構筑物———浮沉池，它將氣浮和沉淀相結合，既利用氣浮處理低溫低濁及高藻時的良好效果，也可用沉淀來處理較高濁度的原水。這種池型已在東北地區水廠中采用近10年，取得了較好效果。該法是利用壓力溶氣水驟然減壓釋放大量的微細氣泡與原水加藥混凝產生的絮體粘附在一起，使其整體密度小于水的密度，使帶氣絮體浮**水面，形成浮渣，由刮渣機清除，達到除濁目的。**承春等采用在沉淀池后增設部分回流平流式溶氣浮選池對牡丹江冬季的低溫低濁水（0～３℃、３０。８～４６。２ＮＴＵ）進行處理，其氣浮池出水濁度可達到小于２。３ＮＴＵ。孫志民等通過小型生產性試驗發現，新型側向流斜板浮沉池處理低溫低濁水時，運行氣浮工藝，其出水濁度、色度、ＣＯＤＭn以及投藥量等指標均優于沉淀工藝。
3.5其他強化混凝處理技術
3.5.1高錳（鐵）酸鹽復合藥劑法
前已述及，有機物的存在使低溫低濁水更難以處理，而預氧化處理能夠有效提高常規混凝工藝效率，其主要原因在于氧化劑能破壞無機膠體顆粒表面的有機涂層，從而降低其穩定性。高錳（鐵）酸鹽復合藥劑法正是基于此點提出的。該藥劑由高錳（鐵）酸鉀（主劑）和其它多種藥劑（輔劑）組成，在處理微污染水體中表現出極好的協同作用，針對低溫低濁水體，其助凝、助濾、去除有機污染物的效果尤其明顯。馬軍等用具有一定氧化能力的高鐵酸鹽復合藥劑作混凝劑，強化混凝處理低溫低濁的松花江水，沉淀后的濁度可降到2～4NTU，濾后濁度達到小于0.5NTU。梁恒等考察了高錳酸鹽復合藥劑（PPC）安全強化低溫低濁水的處理效能，試驗表明：PPC預處理技術在助凝、助濾、去除水體中有機污染物等方面都具有比預氯化更好的處理效果，該項技術對于低溫低濁水處理具有很好的應用前景。#p#分頁標題#e#
3.5.2微蝸旋混凝低脈動沉淀技術
該技術利用微蝸混合器造成高比例高強度的微蝸旋，其強烈的離心慣性效應可保障混凝劑瞬間進入水體細部，完成宏觀和亞微觀傳質擴散，使膠體脫穩迅速、充分，從而強化了混合反應和混凝過程。赫俊G等運用微蝸旋混凝低脈動沉淀技術，對松花江和嫩江兩大水系低溫低濁水進行試驗表明，該新工藝較原工藝處理量提高了30.8%，投藥量減少26.7%，新工藝沉淀池出水濁度在3NTU以內（原工藝沉淀池出水濁度在5.7～11.7NTU）。
3.5.3活性砂絮凝工藝
20世紀60年代，匈牙利學者以高分子聚合物活化了的粉砂做絮凝的懸浮接觸介質，進行了強化絮凝的研究，目前此項研究成果已在法G應用。該工藝是在混凝反應階段投加高分子活化粉砂，以克服水中雜質顆粒在數量和質量上的不足和低溫的不利影響；同時利用高分子良好的吸附架橋作用，形成以粉砂為核心的密度較大的絮體顆粒，改善澄清效果。姜安璽等通過在混凝階段投加經高分子聚合物活化的粉砂作絮凝介質處理低溫低濁水的試驗發現，活性粉砂和聚合鋁聯合使用比單獨用聚合鋁出水效果好，可明顯改善低溫低濁水處理效果，具有良好的應用價值。
3.5.4 混凝設施的強化
高效、經濟的混凝劑對混凝作用固然重要，但同時須在水處理設施上提供良好的混凝條件以利后續工藝的高效運行。目前應用于許多水廠的旋流—網格絮凝池即能達到這種作用。該設施先使加藥原水流入旋流器使水流形成有序渦旋，增加顆粒間接觸和碰撞幾率，形成凝聚顆粒中心體，為后續凝聚顆粒成長、密實奠定基礎；后進入小網眼的網格反應池，以破碎大渦旋，增加水流中微渦旋比例，為顆粒間接觸粘附創造條件，同時多層網格，限制了凝聚顆粒的不合理長大，**大限度地消除了微小顆粒不易碰撞凝聚，或凝聚不穩定等因素；且凝聚顆粒在不斷接觸、破碎等反復碰撞時，可去除低溫水或混凝劑水解反應所夾氣泡，增加顆粒密實度，避免了輕、細顆粒的形成。孫吉吉應用旋流—網格混凝設施處理低溫低濁水的試驗表明，其在處理低溫、低濁水中具有良好的混凝效果，出水效果穩定，產水效率高。
4 結語
近10年來，隨著人們對水處理認識的不斷提高，低溫低濁水處理技術備受關注，如何更有效地處理低溫低濁水，越來越引起重視。G內現有的幾種低溫低濁水處理技術，都各有優勢，應用時要根據條件因地制宜選擇應用；設計時要通過技術經濟比較，擇優選用。
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低溫低濁水的水質特點
    我G北方地區全年有4, 5個月的時間處于寒冷季節，水溫在0一10℃，原水濁度一般在10 NTU以下。
    低溫低濁水中的雜質，是以細小的膠體分散體系溶于水中，而且膠體顆粒比較均勻，膠體微粒具有很強的動力穩定性和凝聚穩定性，并且帶負電的膠體微粒數量很小，所以為達到電中和所需的混凝劑也少，因此形成的絮體細、少、輕，難于沉淀，易于穿透濾層。由于濁度較低，膠體顆粒數目較少，顆粒碰撞而聚集的機會減少。水溫低，膠體顆粒的Zeta電位較高，膠體顆粒間的排斥勢能較大，而且此時微粒布朗運動動能較少，粘滯系數增大，更不利于顆粒碰撞，而使得膠體顆粒脫穩困難。水溫低，膠體的溶劑化作用增強，顆粒周圍水化作用突出，妨礙其凝聚。水溫低、水的粘度變大而使沉速減少，加之低溫時氣體溶解度大，使形成的絮體密度降低，溶解氣體大量吸附在絮體周圍。
    低溫下混凝劑水解產物的形態不佳會影響處理效果，因為膠體顆粒具有穩定性，且顆粒碰撞次數減少，所以，更需要混凝劑水解產物有一定鏈長，形成具有高聚合度低電荷的多核絡離子，充分發揮吸附架橋作用。但水溫低，聚合反應速度降低，水解產物的主要形態偏重于高電荷低聚合度，因此，不利于在膠體顆粒間進行吸附架橋。
    原水水溫低，水的動力粘度系數提高，減弱了水中膠體的顆粒運動，降低了它們之間相互碰撞的機率;水中膠體的溶劑化作用增強，顆粒周圍的水化膜加厚，妨礙顆粒凝聚;同時，通過混凝所形成的絮體較輕，不易下沉，難以通過沉淀從水中分離出去。
    有試驗證明絮凝氣浮工藝對于低溫、低濁水的處理達到較好效果時的流動電流變化值較小，這也說明絮凝氣浮工藝對顆粒電中和程度的要求小于沉淀工藝，即并不需要沉淀所需的Zeta電位為零或稍微偏負，只要保證經絮凝后能產生數十微米級的顆粒即可，因此絮凝劑的電中和能力只是影響絮凝氣浮工藝的條件之一。
    一般的水質凈化，主要是去除水中的雜質。當以去除濁度、色度為主要指標時，主要通過傳統工藝完成，即混凝、反應絮凝、沉淀和過濾。低溫低濁水中的雜質主要以細的膠體分散體系溶于水中，膠體微粒的動力穩定性和凝聚穩定性較強，用雙層定量濾紙過濾，穿透率在50～70%以上，因而采用沉淀和過濾都是不可能達到凈化要求的。低溫低濁水中帶負電的膠體微粒數量很少，為達到電中和點所需的混凝劑也少，所形成的絮體非常細、小、輕，難于沉淀、易于穿透。影響低溫低濁水質凈化效果的因素很多，如溫度、pH值、混凝劑的品種和投加量、水力條件等，但水溫低是水質難以凈化的主要因素，而低溫季節出現的低濁度又進一步給水質凈化增加了難度，這是因為:#p#分頁標題#e#
    (1)低溫對混凝劑水解速率的影響
    混凝劑在水中shou先離解成離子狀態，然后與水分子發生水解作用。其水解過程受水溫影響較大。以常用的硫酸鋁為例，當水溫為0℃時，硫酸鋁水解速率僅為是5℃時的2/3～1/2 。
    (2)低溫對絮凝速度的影響
    較高的絮凝速度是迅速生成較大絮體的必要條件，絮凝速度取決十單位時間內的顆粒碰撞次數與有效碰撞率，而顆粒碰撞次數又與其運動速率有關。當水溫降低時，水分子間的熱運動能量減少，布朗運動給予的速度自然減慢，顆粒間的碰撞機會也就減少，因此絮凝速度也隨之減慢。同時，低溫水濁度低，水中顆粒數目減少，所以碰撞的次數也少;低溫水中的雜質顆粒細小，顆粒的碰撞次數與顆粒直徑和的立方成反比;水溫越低，粘度越大，液層間的內阻力越大，顆粒的碰撞機會越少，凝聚效果越差。
    另外，從顆粒帶電及脫穩情況來看，水中運動著的膠粒都有Zeta電位并帶有負電荷。在兩個帶電微粒間存在著兩種作用力，一種是物質固有的引力一范德華力;另一種是靜電斥力。兩膠粒間的合力將隨其間距的大小而變化，在一定溫度下，膠粒具有一定的動能，若該動能足以克服在接近過程中所出現的**大斥力，則在急劇增大的范德華力的吸引下，這些膠粒就可以聚合成為一些稍大的顆粒，否則兩膠粒將再次分開，依然以原始狀態存在于水中，膠粒無法沉淀。
2、高藻水的特征及危害
    一般資料認為水中含藻量大于100萬個/L的原水就可以稱為高藻水，引灤水在藻類高發期藻類的數量遠高于該限值，往往大于1000萬個/L。
    在藻類高發期間，水源水質監測結果與同年其他月份相比，濁度、pH,藻類數量等水質指標隨著藻數量的劇增有較大變化。藻類通過光合作用大量繁殖和生長，消耗了水中的CO2，影響了水中的碳酸平衡，導致水體酸度降低，引起pH值上升。研究表明藻類和濁度之間存在著相關的變化趨勢,藻類的存在會使水中濁度增加，藻類細胞及其代謝殘渣又為有機物的一部分，所以在藻類增加的同時CODMn。也會增加。有關資料顯示，藻類的繁殖過程中新陳代謝會生成水體中小分子的有機物，會影響水中溶解性有機炭(DOC)的含量及組成，其濃度變化與葉綠素a的變化成比例，因此在高藻期DOC也會增加。因為對于小分子質量的有機物，傳統的混凝工藝難以將其去除，所以增加的一部分小分子質量的DOC會增加飲用水的處理難度，且有增加消毒副產物的可能性。
    藻類及其分泌物是水中天然有機物(NOM)的主要來源之一，是消毒副產物(DBPs)的重要前體物，飲用水消毒的化學風險會因此提高;并且部分藻類分泌物可以成為水中細菌再生長的營養物質，影響飲用水的生物穩定性;一些藻類會產生藻毒素，成為飲用水水質安全性的又一障礙。