微污染水源强化混凝水处理技术研究进展(新版)

微污染水源强化混凝水处理技

术研究进展(新版)

Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

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微污染水源强化混凝水处理技术研究进展

(新版)

摘要：对微污染水源的强化混凝水处理技术进行系统的介绍。详细阐述强化混凝的主要影响因素，如混凝剂种类及投加量、pH值、温度、碱度和原水水质等，同时介绍了几种常用的强化混凝方法，并对该技术在微污染水源水处理中的应用予以展望和提出建议。

关键词：微污染；强化混凝；粉末活性炭(PAC)；高锰酸钾复合药剂(PPC)

水源地饮用水污染对给水工程造成了各种损失，给传统净水工艺提出了挑战。微污染水源指的是水体的物理、化学或微生物指标已不能达到《地表水环境质量标准》中作为生活饮用水源水的水质要求，但通过特殊工艺处理后尚可使用的原水。水源水质的恶化，一方面势必额外地投加大量的混凝剂，使制水成本大大增加；另一

方面水中藻类过避繁殖，使给水产生一定的色度和臭味，水源水的污染加剧了水资源的危机。此外，由于水源中污染物质的存在，对人类的健康有很大的影响，而靠国内目前普遍使用的常规净化工艺又很难去除掉，尤其是有机物，结果致使城市居民不得不长期饮用这种不安全的水，因而选择一种适合的微污染水源水处理技术方案引起人们的高度重视。

1强化混凝内涵

强化混凝是给水常规处理中非常关键的环节，通过强化混凝，可去除原水中绝大部分的浊度、色度，提高常规混凝法处理中天然有机物(NOM)去除效果，最大限度地去除消毒副产物前驱物(DBPFP)等有机物。它是为提高常规混凝效果，通过增加混凝剂的投加量、改变混凝剂的匹配或调整pH值，保证浊度去除率的同时提高水中有机物去除率所采取的措施。广义上说，可通过改善混凝条件提高出水水质。一般认为，混凝过程是混凝剂水解产物对水中胶体进行压缩双电层和吸附电中和使其脱稳，从而形成细小的颗粒，继而絮凝为大而密实的矾花，并通过吸附架桥或网捕作用使脱稳的胶体生成

粒度较大的絮凝体，再通过沉淀和过滤进行分离去除。而水中分子质量较小、溶解度较大的有机物在一般混凝条件下去除率很低，主要原因是由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物--金属氢氧化物所吸附，有机物不fEl增加r胶体表面电荷，而且造成空间位阻效应。但是，如果通过改善混凝处理条件，即在低pH值、高混凝剂用量的强化混凝条件下形成大量金属氢氧化物，改善混凝剂水解产物的形态且使其正电荷密度上升，同时低pH值条件会影响有机物离解度和改变水中有机物存在形态，有机物质子化程度提高，电荷密度降低，进而降低起溶解度及亲水性，成为较易被吸附的形态。

Randtke认为强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体状天然有机物(NOM)的电中和作用，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用，以及吸附于金属氢氧化物表面上的共沉淀作用。水中溶解性的有机物而言，依靠后一种作用即吸附于混凝剂的金属沉淀物上而去除。美国环保局认为，强化混凝是达到饮用水消毒／消毒副产物(D／DBP)条件第一实施阶段，控制饮用水中NOM的最佳方法之一，并通过了

消毒剂／消毒副产物(D／DBP)法规，要求“给水进行强化絮凝处理”。

2强化混凝影响因素

天然有机物的混凝主要依靠压缩双电层、电性中和、吸附架桥以及混凝剂沉淀物的网捕卷扫等。强化混凝去除天然有机物，其去除率的大小受混凝剂的种类和性质、混凝剂的投加量、pH值、碱度以及原水水质等因素的影响。

2．1混凝剂种类的影响

对于不同的水质，混凝剂的选择有所不同，但是总体上来说无机(铁盐及铝盐)混凝剂对TOC去除效果比有机絮凝剂好，这是因为有机阳离子高分子絮凝剂在天然水混凝过程中，只能产生电中和作用并参与腐殖酸和富里酸的沉淀，不能吸附有机物；而铝盐和铁盐不但可以起电中和作用使胶粒脱稳形成腐殖酸和富里酸的铝、铁聚合物以利于沉淀去除，而且还能在形成的金属氢氧化物的表面提供强烈的吸附作用，同时还有网捕作用。高分子絮凝剂有很好的助凝效果，目前广泛应用的是聚丙烯酰胺类絮凝剂。近年来，由于生物技术的迅猛发展，微生物絮凝剂以其无毒、可生物降解、无二次污

染等独特的性质，越来越受到人们的广泛关注，在给水处理工艺中展示了良好的应用前景。

2．2混凝剂投加量的影响

徐勇鹏等通过一些对比实验，探讨混凝剂量对有机物去除的影响。分别对不同原水浊度下不同有机物含量的水样进行实验的结果表明，随着混凝剂投加量的增加，浊度、CODMn、uV254的去除率也随之相应地提高。当浊度的去除率达最大值80％时，随着混凝剂投加量的继续增加，CODMn、uV254的去除率仍有提高，这是因为混凝剂水解形成的缩聚产物如[AIn(H2O)m(OH)3n]的巨大的超吸附作用发生共沉淀的效果。随着投药量的继续增加，已被中和的带负电的胶体离子可能重新因吸附作用而带正电，并重新获得稳定，混凝效果减弱，从而表现为CODMn、uV254的去除率提高变得缓慢。

适量增加混凝剂的投加量能有效提高浊度、有机物的去除，并且去除有机物的投药量高于除浊的投药量。当然也不能一味地增加混凝剂的投药量，过高量会引起胶体重新稳定，并且易产生大量的污泥，造成二次污染。合适的投量应该根据水源水质特点和处理后

水质要求来确定。

2．3pH值对混凝的影响

水温恒定时，pH值是影响混凝的最重要因素之一，每种混凝剂因其自身特性通常具有自己最佳的pH值范围。浊度和有机物最佳去除的pH值范围并不吻合。随着pH值由小变大，通常在pH值在5．0～6．0之间时，有机物的去除效果最好，这是因为铝盐、铁盐在此条件下水解产物带较高正电荷，而富里酸和腐殖酸等溶解性有机物带过量负电荷，因此在此pH值内电性中和作用比较明显。

pH值对混凝效果的影响主要是因为它影响混凝剂水解速度、产物的存在形态与性能。以铝盐为例，铝盐水解过程中所生成的A1(OH)3胶体物质是典型的两性化合物，当它离解时，既能生成带正电的阳离子，也能生成带负电的阴离子，混凝中负电性土壤胶体的脱稳凝聚需要大量正电荷混凝剂，当pH>8．5时，Al(OH)3离解生成铝酸盐，使AI(OH)3胶体带负电；当pH<5时，铝在水中的存在状态主要是AI3+、A1(OH)2+，而Al(OH)3数量很低。铁盐水解产物溶解度极低，pH值对铁盐混凝剂的影响