【废水设计方案】温度对混凝反应的影响

发布时间：2016-07-28 来源：本站浏览次数：0次

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温度对混凝反应的影响

　　经过混凝反应形成的矾花同诸多因素有关，其中水温是最重要的，它既影响化学反应，也影响水的粘度，所以也就影响了颗粒在水中的运动速度，影响矾花的形成和结大。
　　混凝反应速率和沉降速度与水温也有密切关系[1]，其规律为反应速度和微粒沉降速度同水温成正比关系，实验表明温度每升高摄氏十度，反应速率要增高１倍到２倍，而最佳混凝温度为10℃，在混凝反应中，温度增高有利于混凝反应的发生。
　　此外［2］，水温对水解反应有明显的影响。

　　1 仪器、试剂

　　1.1 试剂
　　华光硫酸铝（液体，含量5%），配制成1%（重量百分比）
　　1.2 仪器
　　上海华水牌DC-506型台式六联搅拌仪
　　美国HACH-2100N浊度仪
　　日本HA-120M天平
　　上海浦东跃欣产6402-电子继电器
　　上海标水模型厂产6511-电动搅拌机调速器
　　镇江京口仪器厂产电接点玻璃水银温度计
　　江苏金坛江南仪器厂产HH恒温水浴锅
　　1.3 其它
　　搅拌时的转速与搅拌时间设置：300r/min 1min，90r/min 10min
　　沉淀时间：30min

　　2 实验

　　2.1 实验装置
　　将两个HH恒温水浴锅连接在一起，尽量保持底部在同一水平面上，两个水浴锅用虹吸管相通，以保持水面一致，将DC-506型六联搅拌仪放入两个水浴锅中，在搅拌仪的两个脚上放两片大小合适的较硬的物体，以防止水浴锅被压塌。只能使用六联搅拌仪中的五个搅拌棒。实验时将装好原水的杯子放到已设定温度的水浴锅中操作即可。
　　2.2 实验结果
　　本实验对宁波自来水总公司下属三个最大的水厂：江东水厂、南郊水厂、梅林水厂原水进行了温度实验，实验结果如下。
　　2.2.1 江东水厂原水：

表1-1 原水浊度：20.9NTU　　　　　　　　　　　　　表1-2*
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	5.6	20.8	1.0	15.1	20.0
2.0	5.6	21.2	2.0	14.6	19.4
3.0	5.6	16.0	3.0	15.2	12.8
4.0	5.6	9.15	4.0	14.9	6.47
5.0	5.6	4.95	5.0	14.8	3.60


表1-3* 　　　　　　　　　　　　　　　　　表1-4* 加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	19.9	19.9	1.0	25.6	16.9
2.0	19.4	19.2	2.0	25.7	16.9
3.0	20.1	11.5	3.0	25.6	10.1
4.0	19.7	5.62	4.0	25.2	4.00
5.0	20.2	2.34	5.0	25.4	2.02

表1-5* 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1-6*
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	30.4	19.0	1.0	34.8	17.7
2.0	30.7	16.7	2.0	35.1	16.2
3.0	30.6	8.50	3.0	35.1	11.3
4.0	30.4	4.12	4.0	34.6	5.05
5.0	30.4	1.68	5.0	34.7	2.45

* 该实验所用原水同表1-1

表2-1 原水浊度：27.1NTU 　　　　　　　　　　　　表2-2**
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
5.0	9.5	3.75	5.0	16.2	3.06
6.0	9.5	2.20	6.0	15.9	2.00
7.0	9.5	1.61	7.0	16.0	1.24
8.0	9.5	1.36	8.0	16.1	1.11
9.0	9.5	1.15	9.0	16.2	0.85

表2-3 　　　　　　　　表2-4
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
5.0	20.5	2.05	5.0	24.5	1.87
6.0	20.0	1.56	6.0	24.7	1.18
7.0	20.4	1.13	7.0	24.8	1.02
8.0	20.8	0.68	8.0	24.2	0.66
9.0	21.5	0.62	9.0	24.1	0.60

表2-5* 表2-6*
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
5.0	30.5	1.74	5.0	35.0	1.80
6.0	30.5	1.06	6.0	35.1	1.19
7.0	30.1	0.86	7.0	35.1	1.09
8.0	30.6	0.63	8.0	35.0	0.77
9.0	30.2	0.46	9.0	35.0	0.75

** 该实验所用原水同表2-1

　　2.2.2 南郊水厂原水

表3-1 原水浊度：5.35NTU 表3-2***
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	11.2	4.67	1.0	15.6	4.71
2.0	11.2	4.06	2.0	15.0	3.93
3.0	11.2	1.80	3.0	15.5	0.98
4.0	11.2	0.91	4.0	15.2	0.80
5.0	11.2	0.78	5.0	15.2	0.60

表3-3* 表3-4*
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	21.4	4.54	1.0	24.9	5.12
2.0	21.5	3.76	2.0	25.1	3.88
3.0	21.5	0.64	3.0	24.9	0.59
4.0	21.5	0.39	4.0	25.1	0.35
5.0	21.5	0.35	5.0	25.1	0.33

表3-5* 　　　　　　　　表3-6*
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	30.2	4.17	1.0	35.0	4.17
2.0	30.2	4.24	2.0	35.2	4.71
3.0	30.3	0.58	3.0	35.0	0.52
4.0	30.3	0.34	4.0	34.9	0.35
5.0	30.5	0.32	5.0	34.9	0.27

*** 该实验所用原水同表3-1

　　2.2.3 梅林水厂原水

表4-1 原水浊度：12.3NTU 表4-2#
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	10.5	11.8	1.0	14.9	11.7
2.0	10.5	11.6	2.0	14.9	10.6
3.0	10.5	4.28	3.0	14.9	3.80
4.0	10.5	1.65	4.0	14.8	1.50
5.0	10.5	1.49	5.0	14.8	1.16

表4-3# 　　　　　　　　　　　　表4-4#
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	21.7	11.1	1.0	25.6	10.7
2.0	21.4	9.70	2.0	25.5	9.25
3.0	21.5	2.96	3.0	25.5	2.32
4.0	21.5	1.30	4.0	25.7	1.20
5.0	21.4	0.84	5.0	25.5	0.78

表4-5# 　　　　　　　　　　表4-6#
加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）	加入量（ml）	温度（℃）	剩余浊度（NTU）
1.0	30.0	15.3	1.0	35.1	13.9
2.0	31.2	9.09	2.0	34.6	10.1
3.0	30.6	2.05	3.0	35.1	3.45
4.0	30.8	1.10	4.0	34.9	1.44
5.0	31.0	0.54	5.0	34.9	0.97

# 该实验所用原水同表4-1

　　3 结果与讨论

　　温度对混凝反应的影响是显而易见的，因为所有的物理化学反应都是能量吸放的过程，温度大小对于反应进行的程度，甚至于反应的方向都有很大的影响。
　　1 从表1-1到表1-6、３-1到3-6、4-1到4-6可得，对于江东水厂、南郊水厂、梅林水厂而言，当混凝剂的加入量较低（例如，加入量为1ml）时，剩余浊度与温度的关系毫无规律可言，当温度上升时，相同混凝剂加入量的剩余浊度或大或小，这说明在低的混凝剂加入量时，有比温度更重要的因素在对混凝反应起作用，又因为搅拌时间、搅拌转速及搅拌设备等外设条件基本可保持一致，因而引起这种结果的只能是混凝反应本身，也就是说，它是混凝反应的性质之一，在实验中我们发现，对于任何原水，总有一个最低量，在小于这个量时，剩余浊度与温度的关系将是杂乱无章的，这是一个普遍的规律。
　　2 当混凝剂加入量大于某一数值（加入量大于3ml）时，剩余浊度与温度呈现出明显的规律，即相同的混凝剂加入量随着温度的升高其剩余浊度逐渐降低，但当温度升高到一定程度时（大约30℃）以后，三个水厂表现出了各自不同的规律，江东水厂和梅林水厂原水的剩余浊度在温度进一步上升时反而升高，即有反转点存在，南郊水厂的剩余浊度在实验温度范围内则仅单调下降，不存在反弹的现象（见表3-1到3-6），其剩余浊度随温度升高继续降低。出现这种现象是由于三水厂所使用的原水的不同，江东水厂和梅林水厂使用的均为河网水，水质污染比较严重，水质较差，水中各种指标如浊度、PH、碱度、氨性氮等都比较高，南郊水厂使用的为水库水，水中各种指标如浊度、PH、碱度、氨性氮等都很低。通俗地说，就是江东水厂、梅林水厂较“脏”，南郊水厂较“干净”。

　　3 温度的升高值和剩余浊度的减少值之间并没有很确定的定量关系，大约是温度升高20℃，混凝效果大约好1.5倍，不会超过2倍。
　　4 在不同的温区范围，升高大约相同的温度，剩余浊度的减小值是不同的（见图1、图2、图3），从图中可见，在温度约为20℃时（即温度从15℃升高到20℃时），剩余浊度的减小值最大，表明此时混凝反应效果最好，当高于此温度时，混凝效果的减小值则逐渐变小，而低于此温度的混凝效果也较差，这个结果对于三个不同的水厂来说都是一样的，同一水厂不同的混凝剂加入量时也有相同的变化趋势。
　　注意点：实验时应尽量保持条件一致，不大的变化将会给结果带来比较大的偏差

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