活化硅酸助凝劑總結(jié)報(bào)告

1、1 前言 硅酸一般由硅酸鈉和硫酸（或鹽酸、磷酸等酸類）反應(yīng)而成，反應(yīng)進(jìn)行的程度受硅酸鈉的濃度、pH值、溶液中的電解質(zhì)濃度等因素的影響。 硅酸鈉又叫水玻璃，水玻璃的商品一般有兩種：一種是白色塊粒狀固體，一種是無色的粘液體，往往略帶綠色或灰色，水玻璃的組成按Na2O：SiO2的組成比例表示，自Na2O：SiO2=1：1.6到1，一般也把Na2O：SiO2的值稱為復(fù)雜度，這個(gè)比例大的，復(fù)雜度就小，比例小的，復(fù)雜度就大。加熱純的白砂與碳酸鈉混合物使其熔化而得到偏硅酸鈉的濃溶液。 偏硅酸H2SiO3為二元弱酸，K1=2×10-10，K2=1×10-12，酸性比碳酸還弱。硅酸鈉和鹽酸反

2、應(yīng)可出現(xiàn)三種情況1 其一，形成穩(wěn)定的溶膠。當(dāng)pH值為35時(shí)，加熱也不凝聚，緩慢向溶液中加入硅酸鈉溶液，當(dāng)pH為89時(shí)，則有白色膠狀硅酸凝膠生成。 其二，不穩(wěn)定的硅酸溶膠，此時(shí)，pH值為67，加熱，立刻產(chǎn)生沉淀。 其三，當(dāng)pH為89時(shí)，迅速生成穩(wěn)定的硅酸溶膠，會(huì)很快凝聚，形成一種果凍狀的膠狀物質(zhì)。 上海自來水公司（現(xiàn)上海市北自來水公司）2通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)為活化硅酸制備過程的主要影響因素是pH值，SiO2的濃度及加入的電解質(zhì)，硅酸的聚合過程分三步：?jiǎn)误w聚合成顆粒；顆粒的長(zhǎng)大；顆粒和顆粒相互連成分支的支鏈而成網(wǎng)狀，并逐步延伸至整個(gè)液相，最終形成凝膠，最終形成的硅酸聚合物的分子量在104左右。在實(shí)驗(yàn)中，他們

3、發(fā)現(xiàn)：1mg/L（SiO2）的活化硅酸助凝劑，可使混凝劑的投加量降低至少25%，出水濁度降低3040%，并有一定的助濾作用。低溫低濁水處理的混凝劑一般采用聚合氯化鋁3，實(shí)踐表明，助凝劑可采用活化硅酸，混凝劑和助凝劑的比例一般采用5：17：1，經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為要使活化硅酸起到良好的絮凝效果，必須注意活化的方式和方法，活化硅酸的配制應(yīng)控制原液的濃度和堿度。 首先，硅酸聚合最大的影響因素是pH4，聚合作用是硅酸的一個(gè)特性，影響硅酸聚合速度的因素很多，如所用酸的性質(zhì)，所生硅酸的濃度、溫度和外加物（電解質(zhì)）等，其中pH值是一個(gè)最重要的因素。在一定的硅酸濃度條件下，無論用什么樣的酸作膠凝劑，其作用趨勢(shì)是一樣的，在

4、較大的pH值范圍內(nèi)，酸度和膠凝時(shí)間數(shù)值對(duì)數(shù)值呈現(xiàn)“N”字型關(guān)系，在pH值低于23時(shí)，隨著pH值的增大，膠凝時(shí)間迅速增長(zhǎng)，隨后隨著pH值的增大，膠凝速度增加，膠凝時(shí)間減短，加酸到pH510范圍內(nèi)，溶液立即凝結(jié)，在加酸使pH處于大于10時(shí)，隨著pH的增加，膠凝時(shí)間又迅速增加，不同的酸“N”字型的頂點(diǎn)和跨度是有差別的，但趨勢(shì)相同。在不同的pH值條件下產(chǎn)生的凝膠，其原理確是不相同的，一般認(rèn)為存在著兩種反應(yīng)機(jī)制，在堿性條件下，主要存在著正硅酸（H4SiO4）和與其一價(jià)陰離子（H4SiO4-OH）的縮合，在酸性條件下則主要存在著正硅酸和其一價(jià)陽離子（H4SiO4-H+）的聚合作用。 其次，硅酸的聚合速度和

5、水玻璃的復(fù)雜度有著很大的關(guān)系5。不同復(fù)雜度的酸的電離常數(shù)有所不同，一般來說，酸的復(fù)雜度較大的，電離度就高，電離常數(shù)就大，例如，焦磷酸的各級(jí)電離常數(shù)較磷酸相應(yīng)的為高。實(shí)驗(yàn)表明硅酸復(fù)雜度較高的，聚合速度就小，也就是說，已經(jīng)混合到一定程度的三硅酸的膠凝作用反而不如未經(jīng)聚合的單硅酸快（未計(jì)濃度因素）。 同時(shí)，硅酸的聚合速度和硅酸濃度存在著有規(guī)律的關(guān)系6在比較寬的pH值范圍內(nèi)，當(dāng)以鹽酸作酸化劑時(shí)，表示膠凝時(shí)間數(shù)值對(duì)數(shù)值與pH值關(guān)系的“N”字曲線最高點(diǎn)的pH值，不會(huì)因濃度發(fā)生顯著變化，而以乙酸作酸化劑時(shí)，此點(diǎn)有微小的變化。但兩者最低點(diǎn)的改變則比較顯著，硅酸濃度漸增，最低點(diǎn)的pH值向高值方面遷移。在pH值1

6、6范圍內(nèi)，溶液的pH值給定時(shí)，硅酸的聚合作用均為二級(jí)反應(yīng)。若溶液的濃度一定，則在曲線高峰左面的膠凝時(shí)間的對(duì)數(shù)與pH值成正比，在曲線高峰右面和最低點(diǎn)左面之間的膠凝時(shí)間的對(duì)數(shù)則與pH值成反比。 硅酸的電遷移性質(zhì)7說明在硅酸中存在著硅酸正離子。以鹽酸、乙酸、硫酸和硝酸為酸化劑，測(cè)定其電遷移性質(zhì)，單硅酸的等電點(diǎn)依次為1.6、3.55、2.15、1.50，多硅酸的等電點(diǎn)有所不同，硅酸溶液的pH值低于等電點(diǎn)時(shí)，硅酸向負(fù)電極遷移，這也證明了硅酸正離子的存在。此外，氟離子對(duì)硅酸的聚合作用有較大的影響8，在中性和微堿性溶液中，氟離子促進(jìn)硅酸凝膠，而且這作用隨所加氟離子數(shù)量的加大而加大，在酸性溶液中，氟離子也有促

7、凝作用，并隨氟離子數(shù)量而加大，但只增加到一定限度，過此限度，促凝作用即行減退。在堿性溶液中，氟離子全部都在離漿液中，表示氟離子不參加凝膠的組成而僅起催化作用。在酸性溶液中，氟離子全部或大部在凝膠內(nèi)，這表示它不僅參與反應(yīng)而且是產(chǎn)物的組成部分。以乙酸、硫酸、鹽酸、磷酸及高氯酸為膠凝劑9，測(cè)定不同濃度單硅酸在不同pH值的膠凝時(shí)間，可得一系列硅酸濃度與膠凝時(shí)間曲線。曲線皆為N型。所有曲線的最低點(diǎn)和乙酸曲線的最高點(diǎn)的pH值，皆隨硅酸濃度的減少而向左上方移動(dòng)，但鹽酸和硫酸曲線最高點(diǎn)pH值無明顯變化。2 聚合硅酸的制備及其活性2.1 樣品中所含二氧化硅含量的測(cè)定2.1.1 試劑和溶液鹽酸（GB 622-65

8、）：分析純，0.5N、0.2N溶液。氫氧化鈉（GB 629-65）：分析純，0.5N溶液。甲基紅（HGB 3040-59）：0.2%乙醇溶液。氟化鈉（HGB 3163-60）：分析純。2.1.2 測(cè)定步驟稱取試樣45克（準(zhǔn)確到0.002克），移入250毫升容量瓶中，用水稀釋到刻度，搖勻，用移液管吸取50毫升，放入300毫升錐型瓶中，加水50毫升，搖勻，加甲基紅指示劑0.4毫升，用0.2N鹽酸溶液滴定，當(dāng)溶液由黃色變?yōu)榧t色為止。在上述溶液中加入3±0.1克粉狀氟化鈉，搖動(dòng)使其溶解，此時(shí)溶液又變成黃色，立即用0.5N氫氧化鈉溶液回滴至黃色為終點(diǎn)。測(cè)定空白值：在300毫升錐型瓶中，加入10

9、0毫升純水，0.4毫升甲基紅作指示劑，然后用0.2N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色，加入3±0.1克粉狀氟化鈉，立即用0.5N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴至紅色后再過量約23毫升，然后用0.5N氫氧化鈉溶液回滴至黃色為終點(diǎn)。計(jì)算公式 （N1V1-N2V2）-（N1V3-N2V4）×0.01502SiO2%= ×100 G×(50/250)式中：V1加氟化鈉后滴定用去鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，毫升； V2氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴體積，毫升； V3空白加入氟化鈉后滴定用去鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，毫升； V4空白用去氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴體積，毫升； N1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度； N2氫氧化鈉標(biāo)

10、準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度； 0.01502每毫克當(dāng)量二氧化硅的克數(shù)； G試樣的重量，克； 實(shí)驗(yàn)中采用的水玻璃為寧波北侖泡花堿廠生產(chǎn)，經(jīng)過以上步驟測(cè)定，其二氧化硅含量為27.57%。2.2 投加聚合硅酸助凝劑后重金屬增加量2.2.1原料中相關(guān)元素含量聚合硅酸助凝劑配制所用原料為工業(yè)硫酸和水玻璃，其成分和含量如下（廠家給定值）。工業(yè)硫酸 水玻璃硫酸 % 98.3 二氧化硅 % 27.22鐵 % 0.001砷 % 0.000002鉛 % 0.000052.2.2 聚合硅酸成品中相關(guān)元素的含量 用上述原料配制出成品聚合硅酸后，測(cè)定其鉛、砷、硒和汞的含量，結(jié)果如下，砷 % 0.0000001 （10ppb）硒

11、% 0.000000003 （0.3ppb）鉛 % 0.00000021 （21ppb）汞 % 0.000000005 （0.5ppb）2.2.3 投加助凝劑后水樣中相關(guān)元素含量在燒杯實(shí)驗(yàn)（小試）中，加入合理量的助凝劑后，對(duì)水樣中上述四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析，同沒加助凝劑的水樣相比，四個(gè)指標(biāo)（砷、硒、鉛、汞）變化值可以忽略不計(jì)。因而，投加聚合硅酸助凝劑不會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生任何影響。2.3 制備聚合硅酸時(shí)相關(guān)參數(shù)的影響2.3.1 同溶液pH值的關(guān)系從資料中和我們的初步大量實(shí)驗(yàn)可以確定，不同種類的酸和水玻璃反應(yīng)，其基本現(xiàn)象和性質(zhì)是相同的，僅在數(shù)量上有些差異，因而，在實(shí)驗(yàn)中我們均使用硫酸作酸化劑，這樣就避免了使用

12、高揮發(fā)性的鹽酸和硝酸、高氧化性的高氯酸和可能帶來磷污染的磷酸在生產(chǎn)中帶來的一些麻煩和不必要的問題。因?yàn)樵趯?shí)際的使用中，聚合硅酸的pH值不能太低，太低，則在生產(chǎn)中幾乎沒有什么實(shí)際使用價(jià)值，所以我們實(shí)驗(yàn)中的pH值范圍控制在3以上。我們實(shí)驗(yàn)了在2%（SiO2）、4%（SiO2）、6%（SiO2）含量的情況下，溶液的pH值同溶液穩(wěn)定程度的關(guān)系，這種關(guān)系用溶液形成凝膠的時(shí)間來表示。膠凝時(shí)間就是從兩種物質(zhì)（水玻璃和酸）完全相互混合后起，到溶液形成果凍狀物質(zhì)為止，中間相隔的時(shí)間。在溶液的最后酸堿性為酸性時(shí)，實(shí)際操作時(shí)就采用將水玻璃加到稀硫酸中去的方法；當(dāng)溶液的最后酸堿性為堿性時(shí)，實(shí)際操作時(shí)就采用將稀硫酸加到

13、水玻璃中去的方法。通過大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)膠凝時(shí)間與pH值有著比較明顯的關(guān)系，其關(guān)系圖見圖1。 從圖中可看出，在溶液的pH值較低時(shí)，膠凝時(shí)間隨著pH值的升高迅速減小，在一個(gè)pH值區(qū)間段內(nèi)膠凝時(shí)間為零，過了這個(gè)區(qū)間段，隨著pH值的升高，膠凝時(shí)間又迅速增大。 這個(gè)規(guī)律對(duì)一定二氧化硅濃度以上溶液均適合，差別只是曲線的下降速度、上升速度和中間間隔區(qū)域的大小。當(dāng)濃度越大時(shí)，曲線A和曲線B越陡峭，區(qū)域C的間隔越大，也就是不容易形成凝膠的pH值空間越小。當(dāng)濃度越小時(shí)，曲線A和曲線B越平緩，區(qū)域C的間隔越小，也就是形成凝膠的空間越小。 膠 凝 曲線A 曲線B 時(shí) 間 區(qū)域 C 2 4 6 8 10 pH圖1 硅酸溶

14、液的pH值和該溶液膠凝時(shí)間的關(guān)系示意圖2.3.2同溶液中二氧化硅濃度之間的關(guān)系在酸性區(qū)域找一個(gè)pH點(diǎn)，在堿性區(qū)域找一個(gè)pH點(diǎn)，進(jìn)行膠凝時(shí)間同二氧化硅含量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)的操作方法同2.2.1。所得膠凝時(shí)間與二氧化硅的關(guān)系示意圖如下（圖2） 膠 凝 時(shí) 間 二氧化硅濃度圖2 硅酸溶液的二氧化硅濃度和該溶液膠凝時(shí)間的關(guān)系示意圖 從圖可得，膠凝時(shí)間隨二氧化硅濃度的增大迅速減小，兩者基本成一個(gè)二次線性關(guān)系，也就是說在某一pH值時(shí)濃度越大，形成膠凝所需的時(shí)間越少，濃度大有利于形成凝膠。2.3.3同加入的電解質(zhì)之間的關(guān)系稱取10克Na2SiO3·9H2O，溶解于40毫升水中，在硅酸鈉溶液中加入

15、1克氯化鈉，在滴加濃硫酸1.1毫升時(shí)，整個(gè)溶液變成膠狀物。同上述操作相同，只是在硅酸鈉溶液中加入2克氯化鈉，在滴加濃硫酸0.8毫升時(shí)，整個(gè)溶液變成膠狀物。同上述操作相同，只是在硅酸鈉溶液中加入3克氯化鈉，幾乎剛加入濃硫酸時(shí)，整個(gè)溶液就變成膠狀物。 膠 凝 時(shí) 間 電解質(zhì)加入量圖3 電解質(zhì)加入量和硅酸溶液膠凝時(shí)間的關(guān)系示意圖通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電解質(zhì)的加入有利于硅酸凝膠的形成，從理論上這是比較好理解的，因而，為了防止凝膠形成，水中電解質(zhì)的量必須加以控制。2.3.4同聚合時(shí)所用的酸之間的關(guān)系 通過用濃硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸等酸制備聚合硅酸，發(fā)現(xiàn)制備時(shí)的性質(zhì)和規(guī)律同具體酸類沒有大的差別，不同酸和水玻璃

16、反應(yīng)時(shí)所表現(xiàn)出來的規(guī)律性基本相同，但鹽酸和硝酸具有比較強(qiáng)的揮發(fā)性，硝酸還有比較強(qiáng)的氧化性，磷酸的酸性較弱，因而在以后的小試、中試中均使用硫酸做酸化劑。2.4 聚合硅酸助凝活性的實(shí)驗(yàn)2.4.1 燒杯實(shí)驗(yàn) 以下所有燒杯實(shí)驗(yàn)的攪拌設(shè)置為：300轉(zhuǎn)/分，攪拌1分鐘；90轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌10分鐘，沉淀20分鐘后，取燒杯中層溶液測(cè)定其濁度，作為該混凝劑和助凝劑效果的剩余濁度，所使用的混凝劑為硫酸鋁，以下的小試數(shù)據(jù)中，如無特別說明，所使用的混凝劑均為硫酸鋁。在進(jìn)行燒杯實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求所配制的聚合硅酸助凝劑的膠凝時(shí)間要大于兩個(gè)小時(shí)，因?yàn)槟z凝時(shí)間太短，即使其助凝性能再好，在生產(chǎn)中也是沒有用處的。（1）助凝活性和助凝劑

17、pH的關(guān)系（濃度為2%（SiO2）對(duì)于所配制的符合時(shí)間要求的聚合硅酸助凝劑均在配制后進(jìn)行燒杯試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其一，當(dāng)聚合硅酸助凝劑的pH值較低時(shí)，不但起不到助凝作用，相反會(huì)使混凝效果比不加時(shí)更差，但隨著加入混凝劑和加入助凝劑間隔時(shí)間的增長(zhǎng)，加入的助凝劑起的相反作用越來越小，這是一個(gè)很微妙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1、表2、表3、表4、表5。表1 使用江東水廠原水（河水）進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 混凝劑加入量（kg/kT）404040404040 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）010204080剩余濁度（NTU） 1.403.502.902.302.201.90表2 使用

18、江東水廠原水（水庫(kù)水）進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 混凝劑加入量（kg/kT）202020202020 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）010204080剩余濁度（NTU）2.225.274.914.353.252.68表3 南郊水廠原水進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 混凝劑加入量（kg/kT）202020202020 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）010204080剩余濁度（NTU）9.9528.526.224.825.624.5表4 使用梅林水廠原水進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 混凝劑加入量（kg/kT）404040404040 間隔時(shí)間（kg/kT）4040404040間隔

19、時(shí)間（S）010204080剩余濁度（NTU）1.804.523.853.482.602.50表5 使用北侖水廠原水進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)混凝劑加入量（kg/kT）202020202020 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）010204080剩余濁度（NTU）0.881.681.351.251.090.98其二，當(dāng)聚合硅酸助凝劑的pH值較高（11）時(shí)，沒有任何作用，加與不加助凝劑時(shí)的混凝效果差別不大，典型的數(shù)據(jù)見表6。表6 使用江東水廠原水（河水）進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 混凝劑加入量（kg/kT）404040404040 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）0

20、10204080剩余濁度（NTU） 1.601.501.701.411.521.45其三，當(dāng)聚合硅酸助凝劑的pH值處于1011的范圍時(shí)，效果比較明顯，加入的助凝劑有相當(dāng)明顯的助凝作用。具體結(jié)果參照2.4.2和2.4.3。2.4.2助凝劑加入量實(shí)驗(yàn)（1）江東水廠（管道引水）的助凝劑加入量實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)方法：固定加入時(shí)間（間隔30秒鐘后加入）和混凝劑加入量后，加入不同量的助凝劑，測(cè)定其剩余濁度，典型的數(shù)據(jù)所得見表7。表7 原水濁度：5.31NTU 混凝劑加入量（kg/kT）303030303030 助凝劑加入量（kg/kT）20406080100間隔時(shí)間（S）3030303030剩余濁度（NTU） 0.

21、920.780.600.700.650.73（2）南郊水廠的助凝劑加入量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法同（1）。數(shù)據(jù)見表8表8 原水濁度：6.34NTU 混凝劑加入量（kg/kT）252525252525 助凝劑加入量（kg/kT）20406080100間隔時(shí)間（S）3030303030剩余濁度（NTU） 1.100.980.910.931.231.32（3）梅林水廠的助凝劑加入量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法同（1）。數(shù)據(jù)見表9表9 原水濁度：11.0NTU 混凝劑加入量（kg/kT）404040404040 助凝劑加入量（kg/kT）20406080100間隔時(shí)間（S）3030303030剩余濁度（NTU） 1.651.41

22、1.251.251.281.21（4）慈城水廠的助凝劑加入量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法同（1）。數(shù)據(jù)見表10表10 原水濁度：3.60NTU 混凝劑加入量（kg/kT）303030303030 助凝劑加入量（kg/kT）20406080100間隔時(shí)間（S）3030303030剩余濁度（NTU） 2.701.781.501.681.651.50（5）北侖水廠的助凝劑加入量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法同（1）。數(shù)據(jù)見表11表11 原水濁度：0.80NTU 混凝劑加入量（kg/kT）202020202020 助凝劑加入量（kg/kT）20406080100間隔時(shí)間（S）3030303030剩余濁度（NTU） 0.870.750

23、.680.680.670.68由表711可知，從處理效果、經(jīng)濟(jì)成本上分析，助凝劑的加入量以40 kg/kT左右比較合適。同時(shí)我們還分別實(shí)驗(yàn)了固定時(shí)間（間隔時(shí)間為0秒）和混凝劑加入量、固定時(shí)間（間隔時(shí)間為60秒）和混凝劑加入量、固定時(shí)間（間隔時(shí)間為90秒）和混凝劑加入量等三種情況的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同，從效果和成本上分析以加入量40 kg/kT左右最為合適。2.4.3助凝劑加入時(shí)間實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法：固定混凝劑加入量和助凝劑加入量，在加入混凝劑后的不同時(shí)間加入助凝劑，測(cè)定其剩余濁度。（1）江東水廠的助凝劑加入時(shí)間實(shí)驗(yàn)表12 原水濁度：5.31NTU 混凝劑加入量（kg/kT）30303030303

24、0 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）1020304050剩余濁度（NTU）0.840.880.800.710.720.75（2）南郊水廠的助凝劑加入時(shí)間實(shí)驗(yàn)表13 原水濁度：6.34NTU 混凝劑加入量（kg/kT）303030303030 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）1020304050剩余濁度（NTU） 1.050.840.800.780.901.05（3）梅林水廠助凝劑加入時(shí)間實(shí)驗(yàn)表14 原水濁度：11.0NTU 混凝劑加入量（kg/kT）404040404040 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）10

25、20304050剩余濁度（NTU） 1.811.201.271.151.181.19（4） 慈城水廠助凝劑加入時(shí)間實(shí)驗(yàn)表15 原水濁度：2.60NTU 混凝劑加入量（kg/kT）303030303030 助凝劑加入量（kg/kT）6060606060間隔時(shí)間（S）1020304050剩余濁度（NTU） 2.651.111.431.031.021.03（5） 北侖水廠助凝劑加入時(shí)間實(shí)驗(yàn)表16 原水濁度：0.80NTU 混凝劑加入量（kg/kT）202020202020 助凝劑加入量（kg/kT）4040404040間隔時(shí)間（S）1020304050剩余濁度（NTU） 0.800.630.580.

26、600.950.90助凝劑加入時(shí)間實(shí)驗(yàn)中，從表1216我們可以看出，助凝劑在混凝劑加入后的30秒左右后加入，效果比較好。我們還作了在加入混凝劑前加入助凝劑實(shí)驗(yàn)，以及在快速攪拌結(jié)束后加入助凝劑實(shí)驗(yàn)，但助凝效果均不是很好，所得數(shù)據(jù)不一一列出。2.44 助凝劑穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)配制好一定二氧化硅濃度、一定pH值的具有良好助凝活性的聚合硅酸助凝劑，放入到1000毫升燒杯中，用濾紙蓋上，相隔一定時(shí)間觀察其是否凝結(jié)，并實(shí)驗(yàn)其助凝活性，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在50天以后，溶液沒有凝結(jié)，并保持良好的助凝活性，由實(shí)驗(yàn)可得，本助凝劑至少能保持50天以上。2.4.5 助凝劑溫度適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)在不同的溫度條件下配制出聚合硅酸助凝劑，并實(shí)驗(yàn)

27、該助凝劑的助凝活性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水溫較高時(shí)，加與不加聚合硅酸助凝劑對(duì)水質(zhì)的影響沒有水溫較低時(shí)的影響明顯，并且對(duì)于河（江）水和水庫(kù)水影響的程度略有差別，水庫(kù)水的影響程度要大于河水的影響程度，這可能是由于水庫(kù)水溫度較低，而水溫的高低對(duì)絮凝劑（如硫酸鋁）的水處理效果影響較大。當(dāng)?shù)蜏匦跄齽┑乃幚硇Ч缓脮r(shí)，投加助凝劑有助于較大改善混凝效果，對(duì)于聚合硅酸助凝劑本身來說，不管是在低溫還是高溫狀態(tài)，都有著良好的溫度適應(yīng)性。3 聚合硅酸助凝劑生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)3.1北侖水廠生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)3.1.1 混凝劑為硫酸鋁時(shí)助凝活性實(shí)驗(yàn) 北侖水廠有兩組平行的反應(yīng)-平流池，出水量為15萬噸/天，兩組池子的構(gòu)造和組成完全相同，出水量和

28、水質(zhì)也基本一樣，實(shí)驗(yàn)時(shí)，在一組加入聚合硅酸助凝劑，另外一組不加入助凝劑，比較兩組的水質(zhì)情況，即可知助凝劑的助凝活性。此次生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)中所用的混凝劑為硫酸鋁，試驗(yàn)時(shí)間為2003年6月26日，上午9：35開始，從10：30開始取樣，到下午5：30結(jié)束，其中10：30、11：30、12：30各取樣段內(nèi)取樣三個(gè)，以反應(yīng)池末尾、平流池頭為起點(diǎn)（0米），取樣位置分別為平流池48米位置、80米位置和平流池的出水。13：30、14：30、15：30、16：30、17：30等時(shí)間設(shè)立七個(gè)取樣點(diǎn)，分別為平流池的16米、32米、48米、64米、80米、96米位置，最后一個(gè)為平流池的出水，同時(shí)測(cè)定了各點(diǎn)的pH，所得數(shù)據(jù)

29、見表17。表17 時(shí)間 取樣點(diǎn)未加助凝劑加入助凝劑16 32 48 64 80 96 出水16 32 48 64 80 96 出水 10：30 11：30 12：30 13：30 14：30 15：30 16：30 17：30 0.78 0.34 0.62 0.36 0.38 0.79 0.90 0.85 0.671.37 1.12 0.33 0.43 0.45 0.35 0.87 1.34 1.31 1.20 0.36 0.37 0.33 1.03 1.45 1.38 1.66 1.32 0.92 0.50 0.95 1.30 2.50 0.93 0.90 0.96 0.35 0.90 1.

30、57 1.30 1.16 0.60 0.55 0.40 0.93 0.30 0.55 0.24 0.28 0.24 0.42 0.23 0.39 0.341.11 1.13 0.26 0.23 0.19 0.27 0.451.30 1.33 1.08 0.33 0.22 0.21 0.581.40 1.10 0.72 0.64 0.24 0.26 0.501.59 1.20 0.78 0.44 0.21 0.30 0.431.45 0.90 0.85 0.25 0.22 0.22 0.40在實(shí)驗(yàn)過程中，在加入了聚合硅酸助凝劑以后，用肉眼就可以很明顯地看出在反應(yīng)池的出處加入了助凝劑的礬花顆粒比沒

31、有投加助凝劑的礬花的顆粒大很多，并且加入助凝劑的平流池礬花沉淀速度更快，表17的測(cè)定數(shù)據(jù)同我們的觀察十分相符，因而，在相同的混凝劑加入量情況下，加入助凝劑可以很好地提高出廠水水質(zhì)，在同樣的水質(zhì)結(jié)果時(shí)，投加助凝劑+混凝劑比單純投加混凝劑可以節(jié)約3040%左右的投礬量，其經(jīng)濟(jì)效果是很明顯的，且能有效地提高水質(zhì)。3.1.2 混凝劑為聚合氯化鋁時(shí)的助凝活性實(shí)驗(yàn) 2004年3月5日，在北侖水廠進(jìn)行了混凝劑為聚合氯化鋁的助凝劑投加生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表18。表18 時(shí)間 取樣點(diǎn)未加助凝劑加入助凝劑16 48 64 出水 濾后16 48 64 出水 濾后 10：00 11：00 12：00 13：00 14：

32、00 3.25 2.75 2.45 2.25 3.25 2.65 2.60 2.16 0.95 3.40 2.20 1.90 2.20 0.903.85 3.00 2.30 2.25 0.802.10 2.05 1.74 2.65 0.871.80 1.65 1.85 1.40 1.75 1.80 1.55 1.60 0.70 3.20 1.95 1.50 1.35 0.552.28 1.65 1.60 1.52 0.571.45 1.42 1.58 1.33 0.56 從表17與表18對(duì)比分析，雖然似乎出水濁度絕對(duì)差別表18比表17中的大，但表17中的原水濁度較低，而表18中的原水濁度較高，

33、因而出水濁度相對(duì)差別還是表17比表18中的大，這同我們的燒杯實(shí)驗(yàn)結(jié)果是相符合的。這可能是低溫下的硫酸鋁水解比較慢，形成的有效成份羥基鋁較少，因而混凝效果差，而助凝劑正好起到了補(bǔ)充作用；聚合氯化鋁在投入水中前的的制備階段即已發(fā)生水解聚合，因而水溫對(duì)其影響很小，此時(shí)加與不加助凝劑的影響效果要差一些。在控制相同出水濁度效果情況下，聚合氯化鋁+助凝劑的投加方式可以節(jié)約2030%左右的混凝劑投加量。在實(shí)驗(yàn)前，我們還測(cè)定了兩組平流池相應(yīng)點(diǎn)的濁度，數(shù)據(jù)見表19表19 16 48 64 出水 濾后 16 48 64 出水 濾后 3.52 2.43 1.51 2.55 1.01 3.09 3.75 1.41 2

34、.61 1.03 從表中可以看出，兩組平流池的濁度數(shù)據(jù)十分接近，這是符合實(shí)際情況的，如果在加入助凝劑以后兩組之間產(chǎn)生了差別，加入的一組比不加入的效果要好，那么，他們之間的效果差就可以認(rèn)為是助凝劑的助凝效果。3.1.3 北侖水廠生產(chǎn)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 前面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)均只有一天的時(shí)間，時(shí)間比較短，水質(zhì)變化不大，為了驗(yàn)證在一段較長(zhǎng)的時(shí)間里，當(dāng)生產(chǎn)中原水水質(zhì)變化比較大，本助凝劑是否穩(wěn)定，特進(jìn)行了助凝劑的生產(chǎn)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)在北侖水廠進(jìn)行，前后共進(jìn)行了約20天，配制助凝劑用了三天半時(shí)間，共配制了約30噸試劑，隨后進(jìn)行了約半個(gè)月連續(xù)24小時(shí)投加實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，為了消除不同平流池的影響，助凝劑的投加點(diǎn)前段

35、時(shí)間放在二號(hào)池，后一段時(shí)間一號(hào)池。在實(shí)驗(yàn)時(shí)還進(jìn)行了色度的測(cè)定。表20為2004年9月16日和2004年9月17日測(cè)定的數(shù)據(jù)，在表中，每一組數(shù)據(jù)的上面一行為濁度數(shù)據(jù)，下面一行為色度數(shù)據(jù)，加入位置為二號(hào)池。表20 時(shí)間 2004 9.17 取樣點(diǎn)未加助凝劑加入助凝劑16 48 64 平流池 濾后 出水16 48 64 平流池 濾后 出水 9：30 11：00 13：00 14：30 15：30 2.00 1.62 1.39 1.78 0.37 8 10 8 9 5*1.42 1.50 1.35 2.13 0.56 8 9 10 8 72.43 2.47 2.84 3.00 0.58 5 5 7 5

36、 43.95 3.25 3.10 3.05 0.75 5 5 4 7 44.70 3.33 3.20 3.05 0.75 9 4 3 6 42.05 1.16 1.00 1.47 0.28 7 8 5 3 31.15 1.23 1.33 1.58 0.43 8 6 6 6 42.15 1.70 1.39 2.25 0.45 4 2 3 3 23.66 2.63 2.53 2.45 0.31 5 3 1 3 24.49 2.78 2.58 2.50 0.48 7 1 3 4 2 2004 9.16 16:004.53 1.02 2.07 27 15 133.50 0.70 1.45 23 10

37、9* 所對(duì)應(yīng)的一行為色度測(cè)定值。 在測(cè)定過程中，原水條件發(fā)生變化，由原來的橫山水庫(kù)水變?yōu)楹铀蜋M山水庫(kù)水的混合水， 即使在水質(zhì)變化的情況下，聚合硅酸助凝劑依然保持了比較好的助凝活性。 表21為2004年9月21日測(cè)定數(shù)據(jù)，加入位置為一號(hào)池，使用的原水均為水庫(kù)水。表21時(shí)間 取樣點(diǎn)未加助凝劑加入助凝劑16 48 64 平流池 濾后 出水16 48 64 平流池 濾后 出水 15：20 16：152.80 1.83 1.68 1.92 0.38 6 5 2 6 42.46 1.66 1.53 1.54 0.32 6 7 6 6 42.30 2.00 1.72 1.59 0.22 5 3 1 2 2

38、2.30 1.42 1.43 1.37 0.16 7 6 3 3 2表22為2004年9月22日和2004年9月24日測(cè)定數(shù)據(jù)，加入位置為一號(hào)池，使用的均為水庫(kù)水。表22 時(shí)間 2004 9.22取樣點(diǎn)未加助凝劑加入助凝劑16 48 64 平流池 濾后 出水16 48 64 平流池 濾后 出水 9：45 13：30 13：00 15：003.84 1.45 1.25 1.48 0.26 9 6 3 6 30.59 0.46 0.58 1.13 0.11 6 3 3 6 42.43 2.47 2.84 3.00 0.58 5 2 7 8 50.68 0.57 0.60 1.21 0.09 6 6

39、 7 7 43.18 1.05 1.08 1.36 0.19 7 4 3 4 20.55 0.54 0.55 0.98 0.10 4 2 2 4 22.15 1.70 1.39 2.25 0.45 4 2 3 6 30.65 0.63 0.64 0.94 0.07 6 5 4 4 2 2004 9.24 15：001.62 1.58 1.48 1.86 0.24 5 5 5 6 51.45 1.41 1.37 1.50 0.19 1 3 2 4 4 在生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)過程中，我們還進(jìn)行了色度的測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚合硅酸助凝劑不但能增加濁度的去除力，還有著良好的色度去除力，使用混凝劑+助凝劑的加藥模式比單純投加混凝劑的加藥模式