摘要：本文简要介绍了吉林市水务集团在制水过程中使高效絮凝剂与精良设备恰当匹配，采用合理的混合、絮凝、沉淀参数与数字模拟自动投药系统，取得了较好的社会经济效益，促进了优质节能型水厂建设。
关键词：絮凝剂；双电层；吸附架桥作用；GT值；节能降耗
通常所说的自来水，其实并不是“自来的”，以吉林市为例，供水厂以松花江为水源，就整个制水过程而言，从江心取水口到用户水龙头，要经过取、净、送、配四个系统共22道工序，才能使成份复杂的松花江原水处理成符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求的使106项检测指标均达标的饮用水。可见自来水的生产制造过程和净化技术是比较复杂的。它是采用物理、化学、生物、水力等方法改善原水水质的过程，在这一过程中，除了具有既能手动又能自动控制混合、絮凝、沉淀、过滤、加药、计量、监测、取送水等构筑物与机电设备外，还要投加一种使胶体（在水净化工艺中将未经处理难以沉淀的原水称为胶体）失去稳定性和脱稳胶体相互聚集的药剂，这种药剂叫做絮凝剂，也叫混凝剂。投加絮凝剂的原水通过一系列的水处理工序，便由浊变清，再经消毒后，既可饮用。近年来我们在水净化工艺中，采用高效絮凝剂与精良的设备相匹配，提高了净化效果，延长了沉淀池的排泥周期和滤池的反冲洗周期，节省了大量的自用水量自用电量，使出厂水质全面达标，收到了良好的节能降耗效果。
1.絮凝原理与高效絮凝剂的应用
1.1絮凝原理。通常原水中大颗粒的悬浮物易于在重力作用下自然下沉，而粒径微小的悬浮物以及胶体杂质因其带有大量的电荷，在静电斥力和水化作用下，具有较顽固的分散颗粒稳定性，没有外力的干扰是不会自然下沉的。一般采取向水中投入电解质，即絮凝剂来降低电位压缩双电层，使颗粒失去稳定性而产生相互具有聚结的作用，简称双电层作用。失去稳定性的作用称为胶颗脱稳。脱稳胶粒相互聚结通常称为凝聚。进而完成凝聚的胶体通过吸附架桥作用，即在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集、以形成较大的絮状颗粒。上述这种杂质颗粒的凝结现象称为絮凝。这就是水净化的絮凝原理。
1.2高效絮凝剂的应用。对于具有八十二年历史的吉林市水务集团曾经使用过的絮凝剂有明矾、三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铝，这些絮凝剂均属于一般无机盐絮凝剂，直到上个世纪八十年代以前尚未出现高分子絮凝剂时，在水净化工艺中只能使用这些絮凝剂，效率低、投入大、易使投加设备及管网腐蚀，为了校正投加后水的PH值，尚须投加大量的碱，即便如此，也难以消除出厂自来水又酸又涩的口感，对人体健康很不利，制水成本又高。一九九六年我们从深圳中润水工业发展有限公司引进了聚合氯化铝的生产线，生产出的产品达到GB15892-1995《水处理剂聚合氯化铝》的标准，为国家优等品。其主要指标为：相对密度≧1.27,氧化铝含量(Al2O3)≧12%，盐基度60%，PH值（1%水溶液）3.5～5.0。该药剂颜色淡黄，腐蚀性较弱，可谓高效絮凝剂，属于无机高分子絮凝剂。
无机聚合氯化铝实际上可看作氯化铝AlCl3，经水解逐步倾向氢氧化铝过程中，各种中间产物通过羟基桥联缩合成高分子化合物，其分子式为［Al2(OH)nCl6-n］m，(1≦n≦5,m≦10),这种形成可以看作以羟基络合物Al2(OH)nCl6-n为单体,m为聚合度的高分子聚合物.其特点是对各种水质适应性强,絮凝过程中最优PH值范围广,特别对吉林松花江低温低浊低碱,含高分子化合物多,耗氧量较高的原水效果更佳,絮凝体形成快捷且颗粒大而重,投加后原水碱度降低较少；对汛期高浊度原水投量增加的并不多。正常原水浊度时，其投加量约为硫酸铝的30%～50%，无须加碱调整出厂水的PH值，对设备和管网无腐蚀，自来水口感好。
2.药剂与设备合理匹配，收到水质好消耗低成效可观的效果
只有高效絮凝剂没有精良设备，也不会有理想的效果。因此，我们必须根据原水水质的特点，为絮凝工艺创造良好的适宜的化学和水力条件，把握恰当的工艺技术参数，具体做到以下几点：
2.1采用快速混合。混合是混凝过程的第一步，是个关键环节，要求速度快时间短，固液接触充分，在全公司以松花江为水源的四个水厂中，均采用管道混合再辅以静态混合器，即以0.8～1.0m/s的高流速,在10～40s的短时间内完成药剂与原水的混合。如新扩建的三水厂混合流速为0.98m/s,混合时间为10.2s，基本形成了混凝过程初凝。
2.2设定适当的流速梯度，形成渐减反应，加大链状絮凝体的强度。反应是混凝过程的第二步，是形成絮体的阶段，在这一阶段混合后的水流通过多格多孔，宛转曲折，翻腾跳跃，流速渐减的反应池后，形成数以万计的涡流，使絮凝剂与原水中，微小悬浮物及胶体粒子充分接触、凝聚，生成了大量链状絮体（矾花），以待进入沉淀池沉淀。
在这一阶段要控制好几个参数：（1）吉林属低温低浊原水，反应时间充分一些，一般采用20～30min，二水厂为跳跃隔板～回流隔板式反应室，反应时间为27.8min；三水厂为网格微涡反应室，反应时间26.9min。（2）控制流速渐减档次，我们选择的流速均较规范值高，效果很好。比如，一水厂为多孔旋流反应室，流速分为四档，即0.82～0.60～0.41～0.21m/s；三水厂48格竖井流速分三档，即0.29～0.16～0.11m/s，48孔洞的三档流速为0.66～0.39～0.19m/s，网格的三档流速是0.61～0.36～0.24m/s。（3）控制流速梯度G值与GT值在规范范围内，二水厂G=58S-1，GT=96744；三水厂G=34S-1，GT=50469（规范：G=20～70S-1，GT=104～105）。
2.3不断引进新型沉淀设备，进一步提高水质，降低消耗。九七年二水厂扩建工程沉淀设备采用侧向流大间距斜板沉淀池，斜板间距为80mm,清水区上升流速为1.81mm/s,沉淀池去浊率为84%；而九六年三水厂扩建工程沉淀采用上向流小间距斜板沉淀池，斜板间距为25mm,清水区上升流速为1.43mm/s，而沉淀池去浊率达到98%，比二水厂提高16.7%。
2.4二、三水厂絮凝剂投加采用数字模拟自动投药系统。即采用隔膜计量泵投加药剂，以原水流量、水质浊度为前馈信号，比例调节投药量，由沉淀池出水浊度为后馈信号，对投药量进行微调，由PLC控制变频器，改变计量泵转数，进而控制调节投药量，构成原水浊度与沉淀池出水浊度组成的前馈后馈闭环控制。实践证明此法科学、准确，效果较佳。
2.5三水厂网格絮凝池，末端安装了水下摄像头。可以在中控室随时观察投药后絮体的生成情况，以使更好地控制絮凝效果。
综上所述，由于我们在水质净化工作中坚持科学发展观，将高效絮凝剂与精良混凝沉淀设备相匹配，使沉淀池去浊率高达98%，絮凝剂投加费用降低了52%，减轻了滤池的工作负荷，延长了滤池的工作周期，水厂自用水量降低34%，自用电量降低41%，每年节能降耗费用500多万元，出厂水质全面达标，取得了较好的社会经济效益。