温度对混凝反应的影响

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/min1min，90r/min10min沉淀时间：30min2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）1.05.620.81.015.120.02.05.621.22.014.619.43.05.616.03.015.212.84.05.69.154.014.96.475.05.64.955.014.83.60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）1.019.919.91.025.616.92.019.419.22.025.716.93.020.111.53.025.610.14.019.75.624.025.24.005.020.22.345.025.42.02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）1.030.419.01.034.817.72.030.716.72.035.116.23.030.68.503.035.111.34.030.44.124.034.65.055.030.41.685.034.72.45*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）5.09.53.755.016.23.066.09.52.206.015.92.007.09.51.617.016.01.248.09.51.368.016.11.119.09.51.159.016.20.85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）5.020.52.055.024.51.876.020.01.566.024.71.187.020.41.137.024.81.028.020.80.688.024.20.669.021.50.629.024.10.60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）5.030.51.745.035.01.806.030.51.066.035.11.197.030.10.867.035.11.098.030.60.638.035.00.779.030.20.469.035.00.75**该实验所用原水同表2-12.2.2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）1.011.24.671.015.64.712.011.24.062.015.03.933.011.21.803.015.50.984.011.20.914.015.20.805.011.20.785.015.20.60表3-3***表3-4***加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（℃）（NTU）（ml）（℃）（NTU）1.021.44.541.024.95.122.021.53.762.025.13.883.021.50.643.024.90.594.021.50.394.025.10.355.021.50.355.025.10.33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）1.030.24.171.035.04.172.030.24.242.035.24.713.030.30.583.035.00.524.030.30.344.034.90.355.030.50.325.034.90.27***该实验所用原水同表3-12.2.3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）1.010.511.81.014.911.72.010.511.62.014.910.63.010.54.283.014.93.804.010.51.654.014.81.505.010.51.495.014.81.16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）1.021.711.11.025.610.72.021.49.702.025.59.253.021.52.963.025.52.324.021.51.304.025.71.205.021.40.845.025.50.78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）1.030.015.31.035.113.92.031.29.092.034.610.13.030.62.053.035.13.454.030.81.104.034.91.445.031.00.545.034.90.97#该实验所用原水同表4-13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