近來我國的水質情況逐漸惡化，并且我國的總儲水量雖然多，但是人均量很少，水質情況越來越受到了人們的關注。而處于有寒冷冬季的北方，冬天的低溫更加使得混凝劑的混凝效果降低，而濁度低的水難以處理。不僅在經濟更在可持續發展方面為我們提出了難題，首要的便是低溫低濁黃河水的處理。低溫低濁水難處理主要是因為添加混凝劑取不得預期的效果，而解決這個問題主要有兩方面的方法：（1）強化混凝效果（2）增加后續工藝消除混凝效果差的影響。投加助凝劑聚丙烯酰胺是一個方面里的，通過氣浮法則是為了增加后續工藝處理效果。
1、課題研究背景
1.1 水資源現狀
世界水資源總儲備量約14億立方公里，人類直接利用的只有0.65%。淡水資源的儲備對人類社會的經濟及生存和發展至關重要。據相關統計全國669個大中城市中，400多座存在供水不足，110座供水不足。通過以上數字可以看出我國的水質情況不容樂觀。水質污染時我們迫切需要解決的問題。
1.2 低溫低濁水的現狀
在我國的北方有3-5個月冰凍期，此時江河水溫為0-1℃，水庫水下層水溫為2-4℃。江河，水庫水等地表水做為水源的給水廠普遍存在低溫低濁問題。低溫會使絮凝體形成緩慢，顆粒細小，松散。因為無機鹽混凝劑水解是吸熱反應，低溫水解困難，特別是硫酸鋁在5℃左右，水解速度便會比較緩慢；低溫水粘度大，布朗運動會相對減弱；水溫低時，顆粒之間的水化作用加強，妨礙膠體凝聚；水溫與pH有關，水溫低時，水的pH會上升。就目前來講，提高低溫水混凝效果一般用增加混凝劑投加量和投加高分子助凝劑。但是盡管這樣混凝效果依舊不理想，故低溫水的混凝需要進一步研究。
2、低溫低濁水的兩種處理方法
2.1 投加聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺是高分子物質，可以改變絮凝體結構，使細小而松散的絮粒變得粗大而密實。聚丙烯酰胺產品有陽離子、陰離子和非離子型3種，一般為非離子型聚合物。PAM的聚合度可高達20000-90000，相應的分子量高達150萬-600萬。它的混凝效果在于對膠體表面強烈的吸附作用，在膠體之間形成橋聯。聚丙烯酰胺每一鏈節中均還有一個酰胺基。由于酰胺基之間的氫鍵作用，線性分子往往不能充分展開來，致使橋架減弱。為此通常在堿性條件下進行部分水解。陽離子型一般都含有微量毒性，主要在于單體丙烯胺。
寶鋼集團公司以低溫低濁水為研究對象，并通過實驗得出，凈水廠在春季和冬季這兩個季節原水溫度低于5℃，濁度低于50NTU時，在投加助凝劑，可以提高混凝效果。而在上海市自來水市南有限公司進行實驗時，投加PAM的沉淀池出水濁度低于沒有投加助凝劑的沉淀池濁度，尤其是對低溫低濁水的處理原水濁度低時（低于50NTU），加助凝劑的沉淀水出水濁度降低率約20%，原水水溫特別低時（5℃），加助凝劑的沉淀水出水濁度降低率約30%-35%。
同時應該控制對聚丙烯酰胺的投加量，有實驗表明PAM較佳投加量為0.1-0.2mg/L，助凝劑投入過多或者過少都會對水處理產生影響，聚丙烯酰胺投入過少，則不能達到預期效果，過多則會破壞水質的酸堿平衡。
2.2 氣浮法
氣浮，是通過某種方式產生大量的微氣泡，使其與廢水中密度接近于水的固體或液體污染物微粒粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，從而進行固液或者液液分離。而這個特點正好可以去除低濁水，并且不用擔心混凝劑是否有影響。就目前來看氣浮法有三類：電解氣浮法、散氣氣浮法、溶氣氣浮法。溶氣氣浮法一般分為溶氣真空氣浮和加壓溶氣氣浮法，目前用的較廣泛的是加壓溶氣氣浮法。加壓溶氣氣浮由空氣飽和設備、空氣釋放設備和氣浮池等組成。
加壓溶氣氣浮法設備水中的空氣溶解度大，能夠提供足量的微氣泡，可以滿足不同要求的固液分離。經減壓釋放的氣體粒徑小、顆粒均勻、微氣泡在氣浮池中上升速度慢、對池擾動比較小，特別適合絮凝體松散、細小的固液分離，同時設備和流程都比較簡單，維護管理方便。
周劍吳對西北地區高原的低溫低濁水進行了數學模擬，尋找絮體沉降的比例。Sohn等人對韓國采用DAF工藝的部分水廠進行調查研究，發現DAF工藝在水廠運行狀況良好，出水濁度可達0.15NTU，在經過無煙煤過濾后出水濁度可達0.02-0.09NTU，節省了水廠的投資。
同時氣浮也有影響它正常運行的幾個因素微氣泡尺寸和溶氣率。氣浮池中水的流態一般在過渡區或紊流區，因此，帶氣凝絮的分離速度可按阿倫公式（或類似公式）或牛頓公式計算。由于慣性阻力起主要作用，因此，凝絮的分離速度主要受密度差（Po-P）及特征直徑d的影響。在相同的密度差時，由于帶氣凝絮待征直徑D大于相應的凝絮d，故上浮速度大于下沉速度。天然水體中的親水性什質必先僧水化，結成凝絮才能粘附氣泡。凝絮密度大，體積小，如粘附微氣泡量不足，則達不到上浮條件。因此，單純氣浮法不適于凈化含砂量多的高濁度水。氣浮過濾工藝還可以含藻期濾池堵塞問題，延長了過濾周期。
3、總結
對于低溫低濁水這個熱點問題，又是比較難處理的課題。實踐證明在強化混凝效果以及增加后續工藝消除混凝效果差的影響的兩個方面，投加助凝劑聚丙烯酰胺和使用氣浮法可以有效的提高混凝效果。同時如果把二者相互緊密的結合起來又會取得更加好的影響。除了以上的方法外，生產廢水回流、載體絮凝技術、膜法、微絮凝過濾等也同樣可以提高混凝效果。而低溫低濁地表水的處理比常規水處理方法更為復雜，而且由于地理位置不同以及原水水質特點的千差萬別，使得對低溫低濁地表水的處理沒有一個固定的方法。傳統的方法已經不能再滿足我們現在社會的污染問題，這需要我們去不斷地探索，開拓一個新的領域，一個新的未來。
