【摘 要】水質(zhì)與水量的關(guān)系是制約水廠尤其是老水廠的一個(gè)“瓶頸”問題，如何在保證水質(zhì)的前提下提高供水能力，對水廠面臨的任務(wù)和發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】活化硅酸；助凝；反應(yīng)速度；單位產(chǎn)水量

隨著供水管網(wǎng)的不斷延伸，用戶的持續(xù)增加以及工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)給水源水質(zhì)造成的污染的加劇，多數(shù)水廠受當(dāng)初設(shè)計(jì)產(chǎn)水能力的限制，出現(xiàn)了保水質(zhì)難保水量，保水量則難保水質(zhì)的兩難境地。雞西礦業(yè)集團(tuán)供水公司凈水廠總設(shè)計(jì)產(chǎn)水能力為5.5萬噸/日，實(shí)際產(chǎn)水能力4.8萬噸/日，這在10年前是足以滿足各礦和局址地區(qū)的供水任務(wù)的，但從2000年至2012年用戶增加了近20%，各種工業(yè)、建筑、商服、農(nóng)業(yè)等用水量也節(jié)節(jié)攀升，使水廠的凈化能力嚴(yán)重滯后于用水量的不斷增加。在工藝條件難以改變的前提下，雖然增加投劑量但仍然難以保障超出凈化能力的出廠水質(zhì)。積于此，從水源水質(zhì)情況和工藝運(yùn)行特點(diǎn)入手，通過大量混凝模擬實(shí)驗(yàn)，采用活化聚硅酸配合硫酸鋁對水體實(shí)施凈化，取得了滿意的凈化效果，緩解了目前情況下的供需矛盾。

1、活化聚硅酸的凈水機(jī)理

活化聚硅酸是水玻璃（Na2O·XSiO2·yH2O硅酸鈉）溶液中，能起助凝作用的聚合硅酸膠體。是水玻璃溶液在活化劑（如硫酸、鹽酸等）的作用下，不斷游離出中性原硅酸單體，在溶液中產(chǎn)生縮聚，經(jīng)羥基橋聯(lián)和氧基橋聯(lián)形成的陰離子型的無機(jī)高分子。反應(yīng)過程如下：

活化聚硅酸具有四面體狀構(gòu)造，可以發(fā)展成為線狀、分支鏈狀和球狀。當(dāng)活化聚硅酸作為助凝劑參與到水體中后便會憑借較大的粒徑和鏈長以及表面具有的羥基、架橋和吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將混凝劑與水中懸浮微粒形成的細(xì)小而分散的絮凝體聯(lián)成大而密實(shí)的絮粒，在水中迅速下沉，達(dá)到凈化目的。

2、活化聚硅酸的助凝效果

活化聚硅酸本身沒有絮凝能力，但能對混凝劑產(chǎn)生的絮凝體具有強(qiáng)烈地吸附作用。對鋁鹽和鐵鹽做混凝劑的凈化工藝，無論是低溫低濁、低溫高濁或常溫高濁均具有明顯的助凝效果。

以下是兩組利用ISZ-80型混凝實(shí)驗(yàn)?zāi)M儀所做的模擬實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一、相同混凝劑投量下，有、無助凝劑的實(shí)驗(yàn)

從上述兩實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象可知，與單加混凝劑硫酸鋁相比，投加活化聚硅酸的燒杯水體礬花形成快，顆粒大而密實(shí)，沉降速度明顯優(yōu)于單加硫酸鋁的燒杯。在達(dá)到相同凈化效果的同時(shí)，可降低混凝劑投量15%—30% 。

3、活化聚硅酸的生產(chǎn)及使用

3.1、活化聚硅酸的生產(chǎn)

3.1.1活化聚硅酸反應(yīng)器的制造

根據(jù)水廠日產(chǎn)水量、及模擬實(shí)驗(yàn)的最佳投量，確定反應(yīng)器的容量，用10mm厚的鐵板圈成φ=3000mm；H=1500mm的圓罐，上面安裝攪拌機(jī)。轉(zhuǎn)數(shù)要求控制在60轉(zhuǎn)/分。

3.1.2原料選擇

水玻璃模數(shù)在3.1—3.4；PH值12—13；無雜質(zhì)無異色。

活化劑硫酸濃度≥96%；密度≥1.80；無雜質(zhì)無異色。

3.1.3控制反應(yīng)

廣泛PH值試紙。

3.2、活化聚硅酸的制備

將濃硫酸（20kg塑料桶包裝）緩慢沿器壁加入盛有200kg清水的容器中，邊加邊攪拌，配成30%的硫酸溶液，冷卻備用。

在攪拌的條件下向已注入一半水的活化聚硅酸反應(yīng)器中加入水玻璃，配成1.5%濃度的硅酸鈉溶液，然后緩慢加入30%已冷卻的硫酸溶液，并隨時(shí)用PH值試紙加以檢測。開始時(shí)溶液由無色透明，流動性良好，隨著活化時(shí)間的增加，PH值的逐漸降低（由13→8），流動性變緩，當(dāng)溶液呈淡白色，微帶藍(lán)色時(shí)，微調(diào)PH值呈淡綠色（此時(shí)PH=8.5），攪拌活化60分鐘，活化聚硅酸配置結(jié)束。

3.3、活化聚硅酸的使用

3.3.1活化聚硅酸加注點(diǎn)的選擇

活化聚硅酸雖然有良好的助凝作用，但必須選擇好加注點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)可知，先加或與混凝劑同時(shí)加效果均沒有后加理想，實(shí)踐證明在混凝劑投加1分鐘后再加助凝劑效果最優(yōu)。也就是當(dāng)混凝劑與水中雜質(zhì)或懸浮微粒充分混合以后，助凝劑才能發(fā)揮其特有的作用。從工藝角度看加注點(diǎn)選在管式靜態(tài)混合器末端（前端加混凝劑硫酸鋁），反應(yīng)效果最好。

3.3.2活化聚硅酸的投量

由于活化聚硅酸本身無絮凝作用，投量小效果差，投量大也無明顯助凝作用，通過實(shí)驗(yàn)，當(dāng)活化聚硅酸與待凈化的水體以重量比2：10000時(shí)效果最佳，且用量最小。

4、活化聚硅酸的工藝運(yùn)行分析

通過活化聚硅酸的投加，分離區(qū)內(nèi)絮凝體與水體分離速度明顯加快，澄清池內(nèi)漂浮絮粒減少，出水濁度降低，澄清池排污周期和濾池反沖洗周期延長3—5小時(shí)，水廠自用水節(jié)約40%（排污和反沖洗用水），硫酸鋁投量降低20%，提高單位水產(chǎn)量10% 。

從上述實(shí)驗(yàn)和工藝運(yùn)行可知，活化聚硅酸的使用對水廠單位產(chǎn)水量和穩(wěn)定水質(zhì)有良好的輔助作用，活化聚硅酸原料易購、生產(chǎn)工藝簡單，可操控能力強(qiáng)，凈水效果突出，較好地解決了水廠面臨的供需矛盾。