1试验材料和方法
1.1混凝剂和助凝剂
试验中使用的混凝剂为当地生产的聚合氯化铝(PAC)，其A1O含量为10%，碱化度为50%～60%。有机高分子助凝剂选用阳离子型PAM、C-1596、HCA，使用前均用超纯水配制成0.1%的溶液。1.2试验方法
先进行烧杯试验，然后通过中试验证。
①烧杯试验。先取一批水样，保证单条件的比较试验使用同一批次的原水。取1L水样在数控六联搅拌仪上以250r/rain快搅2min，之后以40r/min慢搅15min，静置20min后从取样口小心取样，分别测定浊度、pH值、余铝、TOC、COD、UV等指标。
②测试方法。原水碱度：滴定法；浊度：HACH21OON浊度仪；余铝：原子吸收法；TOC：TOC分析仪(PHENIX一8000)；COD：高锰酸钾滴定法；UV：用1cm石英比色皿在紫外一可见分光光度计上测定。
1.3中试设备
中试设备安装在水厂的试验基地，包括投药混合池、网格絮凝池、斜板沉淀池、砂滤池。由管道输送原水，流量控制在3m/h，投药混合池、网格絮凝池、斜板沉淀池停留时间分别为2、15、20min，长期运行。投药混合池使用机械搅拌，投药用蠕动泵(校准3次/d)。每天沉淀池排泥、砂滤池反冲洗(15min)各一次。经测试，中试设备的稳定时间为2h左右。
2试验结果与讨论
2.1原水混凝的基本特征
在不同PAC投量下对原水混凝、静置沉淀后在液面下2cm处小心取样，测定浊度、COD锰、UV254、pH值等。结果显示，投药后沉后水余浊和uV都迅速下降。PAC投量为1～4mg/L时浊度去除效果最佳，去除率可达85%～93%；PAC投量>4mg/L之后体系复稳，余浊开始上升。对UV25的去除趋势与浊度的不同，随着PAC投量的加大，UV不断降低，只是在PAC投量>2mg/L以后下降趋势减缓。
2.2助凝剂的筛选
选定PAC投量为0.75、1.5、3mg/L，对3种助凝剂进行筛选，筛选时助凝剂投量递增。结果显示，助凝剂投量为0.05mg/L左右对浊度去除都有较好的助凝作用，三者之间差别不大；随着助凝剂投量的增加(0.1～0.4mg/L)，三者的差别开始显著，PAM表现出对浊度去除良好的助凝效果，HCA对UV去除的助凝效果明显；进一步提高助凝剂投量(0.6mg/L)，三者的助凝效果均变差。在混凝沉淀阶段浊度去除是优先考虑的指标，因此选择阳离子型PAM作为适用助凝剂。
2.3助凝剂使用条件
通过烧杯试验，使用同一主混凝剂(PAC)对助凝剂投加时间点、最适投量、搅拌强度、PAM药效时间变化等进行了研究。、
2.3.1投加时间点的选择
PAC投量为1.5mg/L，总快搅(250r/min)2min，快搅开始后在一定时间投加一定量PAM(0.1mg/L)后再快搅(250r/min)到预定的2min；或PAC与PAM同时投加，在同样的混凝搅拌条件下对比投加时间点对助凝效果的影响，结果见图1。
由图l可见，PAM投加时间点选在快搅1min后，在助凝剂投量为0.03、0.05mg/L下絮体形成较快、粒径较大，沉速也快，余浊(RT)在静置10min时已经达到低水平(0.5～0.6NTU)，进一步延长沉降时间，RT下降不大。PAC与PAM同时投加时，絮体形成较慢、较小，沉降时间长，RT在静置15～20min后才达到相应水平(0.5～0.6Nq?U)。用同样的试验，对其他投加时间点进行对比表明，投加时问点设在快搅lmin时足比较合理的。
2.3.2助凝剂投量选择
同一原水、同一操作条件下，不同剂量PAM的烧杯试验结果如图2所示。
由图2可见，PAM投量为0.05～0.15mg/L、PAC投量<2mg/L时都有良好的助凝效果；在PAC为2～5mg/L时，助凝效果开始变弱。
通过上述沉速试验表明：PAM为0.03～0.10mg/L时，余浊在5min后均降至很低水平(0.5～0.6NTU)；PAM为0.叭、0.15mg/L时，沉降速度明显缓慢。考虑到经济因素和可行性，PAM适用投药范围为0.03～0.10mg/L。
2.3.3搅拌条件的选择
使用同一原水在投加PAC快搅1min时加入PAM(0.1mg/L)，分别改用40、100、150、200、300r/min搅拌1min；慢搅条件同上。静置后取样测定浊度、COD锰、UV254，部分结果见图3。从浊度、COD锰去除来看，搅拌强度为100～300r/min均可以满足助凝效果发挥的需要，而这个值大多数生产设施都可以满足。
2.3.4PAM溶液的稳定性
用烧杯配制0.1%和0.4%浓度(厂家推荐使用浓度)的PAM溶液，上覆保鲜膜防止灰尘、细菌落入，室温为25℃左右放置1～14d，测定其助凝效果的差异。结果表明：在试验时间和浓度条件下，PAM溶液的助凝效果没有显著变化。
2.4中试的验证
利用中试设备对投加时间点、投药后搅拌强度、不同组合投量对混凝过滤效果的影响进行了系统研究。结果表明：PAM的投加时间点稍晚(1min左右)于PAC投加可以加速絮体变大，强化混凝效果；在适当的组合投药量下，PAM可以在降低PAC投量20%～35%的条件下达到同样的处理效果(见图4)。使用这两种方法处理的沉后水和滤后水的浊度、COD锰、UV254、TOC均相差不大，另外助凝后余铝含量相对只用PAC的有所降低。但对TOC处理效果没有明显变化。对照组PAC投量为2.0mg/L，助凝组在相同投药量下加PAM0.1mg/L，助凝组沉
后水浊度低于对照组10%左右；而TOC从原水的2.03～2.28mg/L降到1.54～1.60mg/L，二者差别不明显。
2.5讨论
①通过显微成像技术观察到，与对照组相比助凝矾花粒径有10%左右的增长；通过对反应池矾花分形维数和等效粒径的分析，显示投加PAM助凝可以有效地增大生成矾花的粒径(增大10%左右)，并在一定程度上提高矾花密实度和沉淀性能，提高沉淀出水水质。
②对uV254去除最快的PAC投量与浊度快速降低的PAC投量区域重叠，之后继续缓慢下降，这表明有机物在中低投药量阶段的主要去除机理仍然是参与结合形成絮体，这里带有上述特性的部分有机物被大量去除；之后UV随着PAC投量的增加而缓慢降低，这期间浊度变化很小，表明这部分有机物的去除以絮体的吸附为主。
③在沉速试验中发现，助凝剂在不同投放时间点(如同时投药和1min时投药)絮体形成、沉速差别明显，但在20min后余浊差别甚微，这将影响不同设施在实施助凝处理时的整体效果。常规处理的沉淀池停留时间一般都在30min以上，这种投放点的差别短期内在最终的处理效果上应该不会出现明显差异，但是在沉淀池絮体沉淀分布上，不同的投放点将导致显著差别。助凝剂在絮凝池上投加，相当于1～2min快搅后投药(PAM)，导致絮体形成加快、粒径显著加大，斜板沉淀池前5m沉淀淤积，中、后部沉淀渐少，将成为沉淀池平稳、可靠运行的一个隐患。助凝投加时间点将成为沉淀池设计上的一个新要点，它将决定沉淀池的停留时间、斜板间隔、斜
板强度等设计参数，具有非常重要的意义。
④投加助凝剂后的搅拌条件非常重要，它一方面是使混凝剂和助凝剂迅速扩散到水中；另一方面是提供必要的水力条件协助絮体碰撞、粘结，进而形成更大的絮体，以利于在后续工序中分离去除。但是水力条件过于剧烈也不利于混凝效果的发挥，容易打碎絮体，降低浊度去除率。试验中适宜的搅拌强度范围为100～300r/min。
3结论
①助凝剂投加时间点应选在PAC投加1min后，投加阳离子型PAM助凝与只使用PAC相比，矾花形成快、粒径增大、絮体形态好、沉降性能好。适当采用助凝可以提高浊度去除率，降低出水中余铝含量，但是对TOC去除效果影响不大。
②针对原水的水质情况，在PAC投量<3.0mg/L时，投加PAM对处理效果有促进作用，当PAC投量>3.0mg/L时，投加PAM作用不明显；在PAC投量<2.0mg/L时，助凝效果最显著。PAM投量为0.03～0.10m#L时有较明显的助凝作用；PAM浓度较高时，助凝效果变差，浊度上升，混凝剂投量加大，可能导致颗粒物复稳。中试对不同投药量组合的混凝处理状况的对比表明：在适宜的投加比例条件下，助凝有助于沉后水浊度的改善，并节省PAC投量达20%～35%。
③溶解性PAM在推荐使用浓度下二周内仍保持性能稳定，助凝效果未出现明显变化。
