松花江地处东北高寒地区,其水质具有冬季低温低浊高氨氮、夏季高有机物的特点,常规混凝沉淀工艺难以保证出水水质。为了重新启动松花江作为哈尔滨饮用水源,本课题以冬季低温低浊松花江微污染原水为研究对象,开展了动力学参数优化试验、混凝剂和助凝剂优选小试试验、强化混凝沉淀中试工艺效能研究以及强化混凝沉淀对有机物的去除效能试验研究。通过小试试验得出混凝动力学最优参数为:混合阶段搅拌转速为300 r/min,混合时间1.0 min;絮凝分为两个阶段,第一阶段搅拌转速为n1=100 r/min,时间为t1=2.0 min;第二阶段搅拌转速n2=40 r/min,时间t2=8 min。第一、二阶段的剪切强度和能量消耗分别为:h1=0.323 J/L、Fr1=0.06;h2=0.083 J/L和Fr2=0.01。沉降试验得出单独投加混凝剂时沉淀时间宜控制在25 min以上,混凝剂和助凝剂联用时宜控制在10 min以上。混、助凝剂优化小试试验优选出最佳混凝剂为水厂复合铝铁(PAF),确定其最佳投量为100 mg/L,最佳助凝剂为阴离子型PAM,助凝剂最佳投加工况为在混合结束2 min后投加1.0 mg/L。小试原水p H值对混凝沉淀影响研究表明,复合铝铁和磨盘山聚合氯化铝原水最佳p H值区间分别为4.0~6.5和6.0~7.0。强化混沉淀工艺效能中试研究得出复合铝铁投量为100 mg/L时,沉后出水水质最好,在17#竖井投加1.0 mg/LPAM沉后水浊度能稳定控制在0.50 NTU以下;沉后水残余铝、铁随着混凝剂投加量增加呈现先降低后上升趋势,残余铝和铁分别在复合铝铁投加量范围60~100 mg/L、100~140 mg/L时沉后出水满足饮用水水质标准的要求,混凝剂投加量对残余锰浓度影响不大,出水残余锰均远低于0.1 mg/L。中试水量冲击负荷试验表明,强化混凝沉淀设备在1.2倍设计流量内运行时沉后出水浊度仍小于1.0 NTU;水质冲击负荷试验中,分别在最佳投药量下原水浊度10~40 NTU时,沉后浊度均能控制在1.0 NTU以下,原水浊度40~250 NTU时沉后浊度能控制在3.0 NTU以下;沉淀池运行优化研究得出,沉淀池理论排泥周期为5.4 h,每根排泥管排泥时间为30 s,沉淀池中试优化试验得出沉淀池排泥周期宜控制在5~11 h;强化混凝沉淀与常规混凝沉淀工艺对比试验得出,强化混凝沉淀工艺出水浊度和颗粒数远低于常规混凝沉淀设备,对耗氧量和氨氮的去除率比常规工艺高10%~20%、5%~10%。强化混凝沉淀对松花江有机污染物去除试验研究表明,在复合铝铁和磨盘山聚合氯化铝最佳投量范围内强化混凝沉淀对原水各种有机污染物均有较好的去除效果,投加复合铝铁和磨盘山聚合氯化铝沉后TOC分别为4.0~4.6 mg/L、4.4~4.9mg/L,沉后TOC去除率分别为30~37%、23~31%;沉后AOC去除率分别为27~31%、24%~27%,表明强化混凝沉淀对出水生物稳定性有一定保障作用;沉后THMFP去除率分别在23%~26%、26%~31%之间,THMFP沉后去除率分别在15%~21%、20%~26%之间,强化混凝沉淀能有效控制消毒副产物产生;强化混凝沉淀三维荧光分析表明强化混凝能有效去除水中腐殖质,两种混凝剂在最佳投加量下对腐殖质有机物去除率分别为31.55%、26.15%。