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摘要：在应对不同浊度的原水时，净水厂需要及时调整混凝剂投加量。而混凝沉淀烧杯试验能够在设备和操作都很简单的条件下，反映出混凝沉淀过程中很多因素间的错综复杂关系，较快速、准确地指导水厂混凝剂投加量的确定。但调查表明，我国大多数净水厂虽在生产管理中都采用混凝沉淀烧杯试验方法指导混凝剂的投加和处理工况的判断，由于净水厂生产人员对混凝沉淀烧杯试验方法的理解存在差异，各净水厂也不一定完全具备试验条件，导致存在试验方法不规范，试验结果往往与实际相差甚远的情况。按照既能模拟生产并指导生产，又不会过多消耗生产人力和时间的要求，对净水厂去除浊度使用的混凝沉淀烧杯试验方法开展了简化实践。结果表明，试验结果比较接近现场生产实际情况，可以用来指导净水厂项目的水质调试。
关键词：净水厂；除浊；混凝沉淀烧杯试验；简化
某净水厂项目使用FeCl3作为混凝剂，在开展针对去除浊度的混凝沉淀烧杯试验同样也存在上述问题，不能有效、稳定地利用试验结果指导生产。因此作者基于混凝沉淀烧杯试验方法的原理要点，尝试对该方法进行了简化，以便生产人员能够掌握并应用于生产。
1简化试验目的
模拟净水厂生产现场混凝反应过程的水力条件，通过调整反应pH和混凝剂投加量，最终确定去除浊度的合适反应pH范围和最佳pH，合适反应FeCl3加药范围和最佳投加量。
2原理
针对特定混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的pH值、水力条件（G和GT值等）等因素。通过设置烧杯搅拌转速和时间，混凝沉淀烧杯试验可以模拟净水厂生产现场混凝反应过程的水力条件，进而在该水力条件下通过不断调整混凝剂投加量和反应pH，最终确定能够指导生产的最佳或最优数据。对于特定的净水厂项目，如果流量较为稳定，那么水力条件较为稳定。因此混凝沉淀烧杯试验主要确定去除浊度的合适反应pH范围和最佳pH，合适反应FeCl3加药范围和最佳投加量。
3简化试验总体思路
基于混凝剂投加量和反应pH均有一定合适范围值（去除浊度），按照既能模拟生产并指导生产，又不会因为过分追求精准度而过多消耗生产人力和时间的要求，对混凝沉淀烧杯试验方法进行简化。
3.1水力条件
为了便于人员操作以及提高效率，试验只按两个阶段模拟，即快速混合阶段和慢速反应阶段，且G值和GT值为通用性设置，快混阶段速率按300r/h，时间按10s（对应G值160.5秒-1、GT值1605）；慢速反应阶段速率按40r/h，时间按10min（对应G值7.8秒-1、GT值6285）。
3.2反应pH
生产现场通常监测反应阶段初期水样pH1，或者是反应结束后水样pH2，作为指导FeCl3和碱投加调整的依据。由于试验室条件所限，难以准确测量反应初始pH1，且反应初始pH1和反应结束后水样pH1存在一定线性关系（通常pH1＞pH2），因此试验室最终确定的合适pH范围和最佳pH，为反应结束后检测的pH。
3.3FeCl3投加量（mg/L）
为了便于生产上直接取用并计算，试验得出FeCl3投加量后，将再转化为采购原液（41%质量浓度）的投加量。
4使用的主要仪器设备和药剂
4.1主要仪器设备
混凝试验搅拌仪1台（带G、GT值显示，带多级调速）；浊度计1台；pH计1台；温度计1台；电子天平（秤）1台；蒸馏水机或外购蒸馏水；50L以上塑料桶（带盖）1个；1000mL量筒或者容量瓶1个；500mL容量瓶2个；各种规格的移液管若干支；各种规格的烧杯若干个。
4.2主要药剂：
生产上投加用的FeCl3溶液；NaOH（分析纯）：10g。
5试验前准备工作
（1）准确移取6.25mL41%FeCl3溶液至烧杯中，并使用蒸馏水定容于500mL容量瓶，称为试剂A（即41%FeCl3溶液稀释80倍）；
（2）称取1gNaOH溶解于烧杯中，并使用蒸馏水定容于500mL容量瓶，称为试剂B（即配置约0.2%NaOH溶液）。
（3）准备试验用原水：至少50L，按每日8组水样，每组水样6L准备。
6试验步骤
6.1原水和药剂配置信息确认
取原水（至少50L），搅拌均匀后取样检测原水相关指标（浊度、水温、pH等），将检测结果，取样位置信息、使用混凝剂和碱的配置相关信息录入试验表内。
6.2确定去除浊度的合适反应pH范围和最佳pH
（1）确定在同时投加试剂A和B，经过快速混合阶段和慢速反应阶段后，沉淀上清液pH达到5.0时，试剂B对应的投加量（mL），以此作为调整后续各组试验试剂B投加量的基础。
①混凝剂投加量确定：按25.38mg/L的投加量（如前述，为41%FeCl3溶液的投加量），计算得出每L原水中需投加1.40mL试剂A。具体公式如下：
X=25（mg/L）*80（倍）÷1.45（41%FeCl3溶液比重）÷1000≈1.40mL。
②利用容量瓶或量筒准确取1L原水，倒入混凝烧杯内。混凝试验搅拌仪设置好程序后，利用移液管加1.40mL试剂A至混凝烧杯一侧（不能沾壁），加YmL试剂B至混凝烧杯另一侧（不能沾壁），两种试剂的加入时间可以略有先后。然后将水样放入搅拌仪，启动程序快搅和慢搅，结束搅拌后检测水样pH。调整试剂B的用量，重复本步骤，直至最后水样（沉淀上清液）pH约为5.00时，记录试剂B的用量ZmL。
（2）第一组试验操作。①设计试剂A和B的投加量。②准备好6个装好原水的混凝烧杯，按（1）的投加量加入试剂A和B，上机搅拌，观察过程，记录矾花形成的初始时间、矾花的大小、紧实程度，搅拌结束后检测沉淀上清液pH，对形成矾花的水样同时还要静置20分钟后检测浊度等指标并记录。
（3）后续试验操作。继续按0.1mL的试剂B投加递增量设计后续各组试验，直至最终确定去除浊度的合适反应pH范围和最佳pH。
6.3确定去除浊度的FeCl3合适投加量范围和最佳FeCl3
6.3.1第一组试验操作
（1）依照6.2确定的去除浊度最佳pH对应的试剂B投加量W，设计本阶段第一组试验试剂A和B的投加量，如下。即在最佳pH下，试验41%FeCl3投加量在25~20mg/L范围内的除浊效果：
表1确定最佳投加量的试验表
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X=Y（mg/L）*80（倍）÷1.45（41%FeCl3溶液比重）÷1000
*W-1q、W-2q…：为了使反应pH维持合适范围（尽量为最佳），当试剂A投加量减少时，试剂B的投加量同样需要减少。因此本组试验可能需要反复几次，以确认“随着试剂A投加量递减，试剂B应递减的量”。一旦确认后，后续组试验可以依据本组经验快速设计投加量。
（2）准备好6个装好原水的混凝烧杯，按上述（1）的投加量加入试剂A和B，上机搅拌，观察过程并做相关记录，对形成矾花的水样同时还要静置20分钟后检测浊度等指标并记录。
6.3.2后续试验操作
依照6.2确定的去除浊度最佳pH对应的试剂B投加量W，继续设计后续试验，以确定41%FeCl3投加量在其他范围内的除浊效果。直至最终确定去除浊度的FeCl3合适投加量范围和最佳FeCl3。
7实践应用反馈
（1）某净水厂进行调试时，混凝沉淀烧杯试验结果表明，41%FeCl3最佳投加量为32mg/L，最佳反应pH为5.2（沉淀上清液pH），现场调试时，41%FeCl3最佳投加量为34~35mg/L，合适反应pH范围（反应初始阶段在线pH计数据）是5.4~5.8。注：由于调试期间，该净水厂原水有机物较高（高锰酸钾指数在3~5）的原因，41%FeCl3最佳投加量同比一般净水厂要高，同时反应pH要低。
（2）结果表明，41%FeCl3最佳投加量约为18mg/L，最佳反应pH为6.1（沉淀上清液pH）；现场生产中41%FeCl3最佳投加量为20mg/L，合适反应pH范围（反应初始阶段检测数据）为6.0~6.4。试验结果比较接近现场生产实际情况，表明可用来指导项目启动初始水质调试和项目运行期调整。
8结论
利用简化后的方法对净水厂进行去除浊度混凝沉淀烧杯试验，试验结果和现场生产投加结果之间的偏差较小，表明能够模拟生产并指导生产上混凝剂投加和反应pH控制；同时，在生产运行人员在熟练使用该简化方法后，能够有效节约人力和时间。
参考文献：
[1]CECS130：2001《混凝沉淀烧杯试验方法》[S]．北京：中国工程建设标准化协会，2001：1-28．