摘要：本文通过改变不同的烧杯试验条件，对比不同条件下的烧杯混凝试验结果，探讨实验室烧杯混凝试验的适宜条件，为烧杯混凝试验条件的设定提供参考依据。
关键词：混凝 烧杯混凝试验 条件
混凝是水处理过程的重要环节。在水厂实际生产中，混凝条件的效果直接影响到后续工艺的运行。在实验室的条件下，通常以烧杯搅拌试验模拟实际生产中的混凝过程，以确定混凝剂的适宜投加量；另一方面，烧杯搅拌试验常用于各种混凝剂的对比筛选，以选择特定水质条件下的适宜混凝剂。本试验在参考了中华人民共和国国家标准《水处理剂 聚合氯化铝》（GB 15892—2003）附氯A---《混凝性能的判定》的基础上，对烧杯混凝试验的条件进行了探讨。试验结果表明：不同的搅拌条件直接影响到烧杯混凝试验结果。
1．1仪器和设备
1．1．1六联混凝搅拌试验机（可编程控制）
1．1．2台式浊度仪（HACH 2100P）
2．1混凝搅拌试验
2．2．1称取固体聚合氯化铝样品，用纯水稀释，使稀释液浓度为10mg/mL(以Al2O3计)。试验时所用的原水相同，加药量均为1.0mg/L（以AL2O3计）。原水取自某河流地表水，原水浊度为26.2NTU，色度为15度，PH 7.1， 碱度39mg/L。
2．2．2试验程序的设定
本试验的程序参考国标《水处理剂 聚合氯化铝》（GB 15892—2003）附氯A---《混凝性能的判定》的试验程序，分三段设定。附氯A---《混凝性能的判定》程序如下：
混合 500r/min 30s—60s
絮凝 20 r/min—200 r/min 10min—30min
沉淀 0 r/min 10min---30min
2．2．3 不同的快搅拌速度对烧杯混凝效果的试验。
在相同的聚合氯化铝投加量的情况下，快搅拌时间2分，慢搅拌时间13分，改变不同的快搅拌速度，烧杯混凝试验结果如下：
表1 不同快搅拌速度的烧杯混凝试验
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烧杯编号
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1
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2
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3
|
4
|
5
|
6
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快搅拌速度（r/min）
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100
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200
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300
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400
|
500
|
600
|
|
快搅拌时间（min）
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
|
慢搅拌速度（r/min）
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
|
慢搅拌时间（min）
|
13
|
13
|
13
|
13
|
13
|
13
|
|
碱铝投加量（mg/L）
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
|
余浊（NTU）
|
2.91
|
2.49
|
2.24
|
1.97
|
1.71
|
1.62
|
图1 不同快搅拌速度的烧杯混凝试验
从表1和图1可以看到：在其它条件相同的情况下，烧杯混凝沉淀后的余浊随着快搅拌速度的增加而降低。在快搅拌速度为100--500 r/min的范围内，余浊随着快搅拌速度的变化较为明显，余浊随着快搅拌速度的增加而降低。当快搅拌速度由500 r/min增加至600 r/min时，余浊的变化曲线则变得较为平稳。由此可见：快搅拌速度选择在500--600 r/min较为适宜。这其中的原因可能为：在混凝反应的初始阶段，要求混凝剂与水的混合要充分而快速，也就是絮凝反应的初始阶段需要较高的GT值（搅拌的速度梯度与搅拌时间的乘积）。
2．2．4在总的搅拌时间为15分的条件下，不同的快搅拌和慢搅拌时间组合对混凝试验效果的影响。
在快搅拌速度为500r/min的条件下，改变快搅拌时间，试验结果如下：
表2 不同的快搅拌时间的烧杯混凝试验
|
烧杯编号
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
快搅拌速度（r/min）
|
500
|
500
|
500
|
500
|
500
|
500
|
500
|
|
快搅拌时间（秒）
|
30
|
60
|
90
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120
|
150
|
180
|
210
|
|
慢搅拌速度（r/min）
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
|
慢搅拌时间（分）
|
14.5
|
14.0
|
13.5
|
13.0
|
12.5
|
12.0
|
11.5
|
|
碱铝投加量（mg/L）
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
|
余浊（NTU）
|
3.96
|
3.36
|
2.82
|
2.13
|
1.72
|
1.47
|
1.39
|
图2 不同的快搅拌时间的烧杯混凝试验
从以上表2和图2来看，在相同的快搅拌速度500 r/min的条件下，不同的
快搅拌时间对烧杯混凝沉淀后的余浊影响较大。在快搅拌时间为30--180 S的范围内，余浊随着快搅拌时间的变化较为明显，表现为余浊随着快搅拌时间的增加而降低。当快搅拌时间由180 S增加至210S时，余浊的变化曲线则变得较为平稳。由此可见：快搅拌时间选择在180--210 S较为适宜。
如上所述，在混凝的前期即快速混合阶段，要求混凝剂加入水中之后迅速与水混合。当快搅拌速度一定时，即速度梯度G值保持不变时，增加搅拌时间T，则GT值相应加大，一般认为，GT值可相应地表达混凝过程中颗粒碰撞次数的多少。以上试验表明：絮凝反应的初始阶段需要较高的GT值，但当GT值达到一定时，继续增加GT值对絮凝反应的效果并不明显。
2．5在快搅拌时间2分，转速为500转/分，慢搅拌转速为50转/分的条件下，不同的慢搅拌时间的混凝试验效果。
在快搅拌时间、快搅拌转速、慢搅拌转速不变的条件下，改变不同的慢搅拌时间，试验结果如下：
表3 不同的慢搅拌时间的烧杯混凝试验
|
烧杯编号
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
快搅拌速度（r/min）
|
500
|
500
|
500
|
500
|
500
|
500
|
500
|
|
快搅拌时间（秒）
|
120
|
120
|
120
|
120
|
120
|
120
|
120
|
|
慢搅拌速度（r/min）
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
|
慢搅拌时间（分）
|
6
|
8
|
10
|
12
|
14
|
16
|
18
|
|
碱铝投加量（mg/L）
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
1．0
|
|
余浊（NTU）
|
4.55
|
2.95
|
2.39
|
2.24
|
1.89
|
1.72
|
1.69
|
图3 不同的慢搅拌时间的烧杯混凝试验
从以上表3和图3来看，在快搅拌时间、快搅拌速度、慢搅拌速度不变的条件下，不同的慢搅拌时间对烧杯混凝沉淀后的余浊影响较大。在慢搅拌时间为6—14分的范围内，余浊随着慢搅拌时间的变化较为明显，余浊随着慢搅拌时间的增加而降低。当慢搅拌时间由14分增加至18分时，余浊的变化曲线则变得较为平稳。由此可见：慢搅拌时间选择在14—18分较为适宜。
慢搅拌阶段属于混凝过程的反应阶段。混凝剂加入水中之后，先是发生水解反应，形成不同形态的铝的化合物。随着便进行聚合反应，结果生成多核络合物及聚合物。这些络合物对水中的胶体微粒进行电荷中和、吸附和粘结架桥等而聚集形成絮凝体（矾花）。这个过程需要较长的时间，从烧杯试验的情况来看，这个过程一般不应少于15分钟。
3．1小结
通过以上烧杯混凝试验，可以得出以下结论：
混凝过程由快速混合和慢速絮凝反应两个阶段组成。
（2） 烧杯混凝试验的结果与试验的条件密切相关。
（3） 适宜的烧杯混凝试验的条件可设为：
混合 500--600r/min 120s—180s
絮凝 50 r/min 14min—18min
沉淀 0 r/min 10min---30min
参考文献：1、〈〈给水处理〉〉 张希澜主编
2、中华人民共和国国家标准《水处理剂 聚合氯化铝》（GB 15892—2003）
（监测站 陈明）