低溫低濁水難處理原因
低溫低濁水難處理原因:
1、無機鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng),低溫水混凝劑水解困難,特別是硫酸鋁,水溫降低10度,水解速度常數(shù)約降低2——4倍;當水溫在5度左右時,硫酸鋁水解速度已極其緩慢。(低溫條件下,氣體溶解度增加,混凝劑水解過程產(chǎn)生的CO2難以及時散出,水解就進行得不徹底。)
2、低溫水的黏度增大,使水中雜質(zhì)顆粒布郎運動強度減弱。碰撞機會減少不利于顆粒脫穩(wěn)絮凝。同時,水的黏度大時,水流剪力增大,影響絮凝體的成型。
3、溫低時,膠體顆粒水化作用增強,妨礙膠體絮凝。而且水化膜內(nèi)的水由于黏度和重度增大,影響了顆粒之間黏附強度。
4、混凝動力學方程可知,水中懸浮物濃度很低時顆粒碰撞速率大大減少,混凝效果差。
低溫低濁水的水質(zhì)特點
我國北方地區(qū)全年有4、5個月的時間處于寒冷季節(jié),水溫在0一10℃,原水濁度一般在10NTU以下。
低溫低濁水中的雜質(zhì),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(wěn)定性和凝聚穩(wěn)定性,并且?guī)ж撾姷哪z體微粒數(shù)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(shù)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(shù)增大,更不利于顆粒碰撞,而使得膠體顆粒脫穩(wěn)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(chǎn)物的形態(tài)不佳會影響處理效果,因為膠體顆粒具有穩(wěn)定性,且顆粒碰撞次數(shù)減少,所以,更需要混凝劑水解產(chǎn)物有一定鏈長,形成具有高聚合度低電荷的多核絡(luò)離子,充分發(fā)揮吸附架橋作用。但水溫低,聚合反應(yīng)速度降低,水解產(chǎn)物的主要形態(tài)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(shù)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(jīng)絮凝后能產(chǎn)生數(shù)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(zhì)凈化,主要是去除水中的雜質(zhì)。當以去除濁度、色度為主要指標時,主要通過傳統(tǒng)工藝完成,即混凝、反應(yīng)絮凝、沉淀和過濾。低溫低濁水中的雜質(zhì)主要以細的膠體分散體系溶于水中,膠體微粒的動力穩(wěn)定性和凝聚穩(wěn)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(shù)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(zhì)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(zhì)難以凈化的主要因素,而低溫季節(jié)出現(xiàn)的低濁度又進一步給水質(zhì)凈化增加了難度,這是因為:
(1)低溫對混凝劑水解速率的影響
混凝劑在水中首先離解成離子狀態(tài),然后與水分子發(fā)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,絮凝速度取決于單位時間內(nèi)的顆粒碰撞次數(shù)與有效碰撞率,而顆粒碰撞次數(shù)又與其運動速率有關(guān)。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(shù)目減少,所以碰撞的次數(shù)也少;低溫水中的雜質(zhì)顆粒細小,顆粒的碰撞次數(shù)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(nèi)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(wěn)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(zhì)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(xiàn)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(tài)存在于水中,膠粒無法沉淀。