国内水厂在处理低浊度原水时，絮凝反应一般采用铝系或铁系无机絮凝剂[1]。铝盐水解过程产生的矾花大，絮体卷扫和夹杂作用明显，工艺路线成熟[2]。但铝盐的水解是吸热反应，温度低时投药量较大，且铝盐作为混凝剂有时会使出厂水中铝含量增加[3]，对人体造成毒害。铁盐具有操作简单、费用低、受温度影响小、絮体对微生物的亲和力强等特点，被广泛应用[4]。
低浊度水因含有的颗粒数量少，颗粒发生碰撞的几率降低，容易产生絮凝体较小、不易沉降等问题[5]。为提高沉淀效率，节约制水成本，通常投加生石灰[6]、聚丙烯酰胺[7]、活化硅酸[8, 9]等助凝剂来提高混凝效果。
某水厂原水为低浊度的水库水，考虑采用絮凝、沉淀、过滤及消毒的常规工艺进行处理，为确定合理的絮凝剂投加量及助凝剂，需进行絮凝试验。笔者根据低浊水的特点，以氯化铁为絮凝剂，投加氢氧化钠来确定反应的最佳pH，并进一步确定氯化铁的最佳投加量，最后考察了聚丙烯酰胺、高岭土和硅藻土的助凝效果，旨在找出适合低浊、低碱度水的助凝技术，以服务于工程实践。
1 试验材料与方法
(1)原水水质。主要水质指标：色度<15度，浊度2~4 NTU，pH为6.5~7，高锰酸盐0.9~1.2 mg/L，无异臭、异味。
(2)絮凝试验条件。在MY3000-6六联搅拌器上进行静态烧杯试验，参数根据水厂絮凝池设计参数设置，如表1所示。
(3)试验方法。分别取若干1 L水样置于1 L烧杯中，用1.0 mol/L的NaOH溶液调节水样pH，投加10 g/L的FeCl3作为絮凝剂，并分别投加高岭土、硅藻土、PAM溶液(1 g/L)作为助凝剂，将其置于六联搅拌机上，按上述絮凝试验条件进行试验。
(4)分析方法。pH使用HQ30 d型pH计(美国哈希公司)测定;浊度使用DR890浊度仪(美国哈希公司)检测;肉眼可见物由直接观察法检测;嗅和味由嗅气和尝味法检测。
2 结果与讨论
2.1 pH对FeCl3絮凝效果的影响
pH对絮凝效果有较大影响。Mingquan Yan等[10]利用CaO调节原水pH，再配合低盐基度聚合氯化铝处理低碱度水，可大大提高对天然有机物和颗粒物的去除效果。王桂荣等[11]先加入适量氢氧化钠调节原水pH，再加入聚合氯化铝，可大幅降低出水浊度，形成的矾花较大且密实，达到理想的处理效果。
试验中水样pH约为6.9，水温18 ℃，初始浊度约为2~4 NTU。FeCl3投加量为3.6 mg/L，投加NaOH溶液调节原水pH，按表1参数进行絮凝沉淀试验。不同pH下的絮凝沉淀效果如表2所示。
由表2可见，pH为7.0时烧杯中产生的絮体颗粒极为细小，絮凝效果较差;pH为8.0、9.0时则有大量肉眼可见的絮体产生并存在大粒径矾花，絮凝效果明显较好。由此可见原水pH对FeCl3的絮凝效果有一定影响，考虑到pH调至9.0时NaOH溶液投加量较大，故絮凝试验最优pH取8.0。
2.2 FeCl3投加量对絮凝效果的影响
试验条件：水样初始浊度为3.02 NTU，调节pH至8.0，不加入助凝剂，以FeCl3溶液为絮凝剂，投加量取1.2~4.0 mg/L，在一定水力条件下反应一段时间，静置15 min，考察FeCl3投加量对絮凝效果的影响。试验发现：FeCl3投加量<1.6 mg/L时，无矾花产生;当投加量为1.8~2.6 mg/L时，每只烧杯内均有矾花产生，但颗粒粒径普遍偏小;投加量在2.8~3.0 mg/L时矾花明显增多，但颗粒粒径偏小;投加量在3.2~3.8 mg/L时矾花多而密实，粒径较大。投加量超过3.8 mg/L后矾花数量无明显增加，但出水浊度有所上升，且色度明显上升;投加量>5.2 mg/L后出水色度>50度，呈淡红褐色。
由试验结果可以看出FeCl3溶液的最佳投加量为3.2~3.8 mg/L，此时最小剩余浊度为0.73 NTU，浊度去除率为75.8%。
2.3 高岭土投加量对FeCl3絮凝效果的影响
为提高FeCl3的絮凝效果，采用当地常见的高岭土作为助凝剂。试验条件：水样初始浊度为2.21 NTU，水温18 ℃，pH调至8.03，FeCl3投加量为3.6 mg/L。改变高岭土投加量进行试验，取上清液测定剩余浊度，测定结果如图1所示。
图1 高岭土投加量对絮凝效果的影响
从图1可以看出：随着高岭土投加量的增大，剩余浊度先逐渐减小后逐渐增加，高岭土最佳投加范围为3~4 mg/L，投加3 mg/L的高岭土时最小剩余浊度为0.55 NTU，浊度最大去除率为75.1%。试验中，投加高岭土后矾花的形成时间明显缩短，矾花颗粒较大，但投加高岭土与不投加高岭土的剩余浊度无显著性区别。
2.4 硅藻土投加量对FeCl3絮凝效果的影响
试验条件：水样初始浊度为2.35 NTU，水温18 ℃，pH调至8.08，FeCl3投加量为3.6 mg/L。以硅藻土为助凝剂，投加量为0.5~3.0 mg/L，测定上清液的剩余浊度，结果如图2所示。
图2 硅藻土投加量对絮凝效果的影响
从图2可以看出，随着硅藻土的逐渐投加，剩余浊度先减小后逐渐增加，硅藻土最佳投加量为2 mg/L，相应的最小剩余浊度为0.57 NTU，浊度最大去除率为75.7%。试验中，投加硅藻土后矾花形成时间明显缩短，矾花颗粒粒径较大，但投加硅藻土与不投加硅藻土的剩余浊度无显著性区别。
2.5 PAM投加量对FeCl3絮凝效果的影响
试验条件：水样初始浊度为2.72 NTU，水温18 ℃，pH调至8.0，FeCl3投加量为3.6 mg/L。以PAM为助凝剂，其投加量为0.1~0.4 mg/L，测定上清液的剩余浊度，结果如图3所示。
图3 PAM投加量对絮凝效果的影响
由图3可以看出，PAM最佳投加量为0.2~0.3 mg/L，综合矾花产生情况，PAM最佳投加量取0.2 mg/L，相应的最小剩余浊度为0.35 NTU，最大浊度去除率为87.1%。试验中投加PAM后矾花形成时间明显缩短，矾花颗粒粒径较大，且剩余浊度进一步降低。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3 结论
(1)原水浊度为2~4 NTU时需调节pH，pH为8.0时絮凝效果最好。
(2)在最佳pH下，FeCl3的最佳投加量为3.2~3.8 mg/L，此时絮凝沉淀后出水浊度最低可达0.73 NTU，色度在10度以下。
(3)在絮凝反应过程中投加高岭土、硅藻土和PAM都有一定促进作用，其中投加PAM后浊度去除率最大，效果最好，推荐使用PAM作为助凝剂。
