关于强化混凝的研究

关于强化混凝的研究

混凝过程是水质转化十分显著的影响因素，对水体颗粒物及有害物质的转移，转化与归属起着十分重要的作用，作为水与废水处理的重要方法之一，混凝技术得以广泛的应用于各种水处理工艺流程中。随着环境污染问题的日益严重以及水质标准越来越严格化，常规混凝技术显然已经不能满足人们对水质安全的要求，而强化混凝在现有的水处理设施基础上进行改进和提高的同时，兼顾前后续工艺流程的运行状况使水达到深度处理的效果。

一、作用机理

强化混凝是指在常规处理工艺流程中在混凝处理时投加过量的混凝剂、新型混凝剂或助凝剂或者其他药剂并控制一定的PH值，通过加强混凝与絮凝作用，从而提高常规水处理中天然有机物的去除效果，最大限度的去除消毒副产物，保证饮用水消毒副产物符合饮用水消毒副产物符合饮用水标准的方法。

强化混凝的作用机理包括沉淀作用和固体物质表面的吸附沉淀作用:一方面带正电荷的金属离子及其水解聚合物同有机物所带的官能团反应，生成不溶性腐植酸盐或配合物，然后发生沉淀，另一方面，有机物还可能混合到金属其氧化物矾花之中或水中所含粘土矿物之中，被吸附而发生共沉淀。一般认为，在较低混凝剂投加量和较低PH的条件下，第一个机理发挥主导作用，而在较高混凝剂投加量的较高PH值的条件下，第二个机理发挥主导作用。

二、影响强化混凝效果的因素

强化混凝去除有机物效果受很多因素的影响，主要包括:混凝剂的种类和性质、混凝剂投加量、投加助凝剂、PH值及进行氧化预处理。

2.1、混凝剂的种类、性质

混凝剂的种类很多，目前在给水领域应用最广的是铝盐、铁盐及他们的水解聚合产物和有机高分子聚合物。混凝剂的发展趋势是从低聚度向高聚度、单一型向复合型，单功能向多功能型发展，通过增加混凝剂的投加量，可以增加颗粒物参与吸附架桥和卷扫网捕作用的机会，有利于胶体聚集稳定性的破坏，从而提高混凝效果。研究表明:适当增加混凝剂投加量可以使使NOM的去除率大于60% . 对于总有机碳大于5 mg/L的水,强化混凝的去

除效果和活性炭、臭氧等高级处理技术的效果相当,而且无机混凝剂的效果好于有机. 这是因为有机阳离子高分子混凝剂在混凝过程中,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,且生成的金属氢氧化物的表面能够提供强烈的吸附作用,同时金属氢氧化物絮体还能网捕卷扫一些胶粒和溶解性有机物以及腐殖酸的聚合物。

2.2、混凝剂的数量

徐勇鹏等通过系列对比试验,研究了增加混凝剂投加量对不同浊度条

件下有机物去除效果的影响. 试验结果表明:随着混凝剂投加量的增加,浊度、CODMn及UV254的去除率也相应提高,这是因为混凝剂水解形成的缩聚产物如[ Aln(H2O) m (OH) 3n ]具有巨大超吸附作用而发生共沉淀的效果,

然而随着投药量的继续增加,已被中和的带负电的胶体粒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UV254 ,CODMn 去除率提高变得缓慢. 总之,适量增加混凝剂的投加量能有效提高浊度和有机物的去除率,并且去除有机物的投药量要高于除浊的投药量. 当然也不能一味增加混凝剂的投药量,量过高会引起胶体重新稳定,易产生大量的污泥,造成二次污染. 因此,适宜的投加量应根据水源水质特点和处理后水质要求确定.

2.3、投加助凝剂

多种混凝剂的联合使用,有益于胶体颗粒稳定性的破坏. 黄晓东等以微污染水库水为原水,研究了在投加PAC的同时分别投加PAM和华南理工大学研制的高分子絮凝剂( GGA) . 结果表明:投加PAM和GGA的强化混凝都可使有机物去除率提高大约10% ,藻类的去除率提高13%左右,沉后出水浊度明显降低. 刘之杰等以颐和园昆明湖水为试验水质,研究壳聚糖絮凝剂对PAC的助凝作用. 结果表明:在PAC投加量适宜的条件下,投加壳聚糖能够有效提高TOC和浊度的去除率,并且壳聚糖能够有效降低水中残留铝的浓度. 但是,当PAC的投加量超过一定量时,壳聚糖对PAC的助凝作用不显著. 叶立群和Petzold G的研究结果均表明:同时使用两种或两种以上混凝剂处理废水, 处理效果优于单一混凝剂的使用. 实际上,任何单一混凝剂的混凝效果都是有限的,由于原水水质的复杂,实际使用中往往是多种混凝剂复配使用,通过多种混凝剂的协同作用,提高目标污染物的去除效率. 王银涛等在利作用, 用改性活化硅酸作为助凝剂处理低温、低浊度废水时发现,投加改性活化硅酸后形成的絮凝体密实,不易破碎,沉降速度快,缩短了净化时

间,提高了水厂的处理能力,起到了很好的助凝作用,而且降低了PAC投加量.总之,投加助凝剂可以有效提高浊度和有机物的去除率,降低混凝剂的最佳投加量,是一种有效的强化混凝方法.

2.4、调整pH值

水温恒定时, pH值是影响混凝的最重要因素之一,对于具体原水,不同目标

污染物的最优混凝处理效果的pH 值存在差异. 因为不同的pH 值下,混凝剂生成不同的水解产物,都会有若干不同形态的化合物同时存在,数量多是主要存在形态,数量少是一般存在形态,它们之间有一定的平衡分布关系.

这些不同形态的化合物,其混凝效果不同. 浊度和有机物去除的最佳pH值

范围并不吻合,随着pH 值由小变大,一般在pH 值为5 ～6时,有机物达到最佳的去除效果,这是因为铝盐和铁盐在此条件下的水解产物带较高正电荷,而溶解性有机物带较多的负电荷,因此在此pH值范围内电性中和起重要作用,而浊度去除率的最佳pH值一般在6～8的范围内. pH值较高时,腐殖质则转化为腐殖酸盐,憎水性减弱而亲水性增强,因而去除率较低.董秉直等研

究了强化混凝去除黄浦江水中有机物. 研究结果表明:尽管增加混凝剂的投加量和降低pH值均可提高混凝效果,但起决定性作用的是pH值,其最佳范围是5～6. 魏玉娟等在用自制的稀土复合混凝剂处理印染废水的试验中发现,该混凝剂的最佳pH值为3. 5～7. 0,色度去除率达90. 8%. 相似的结论在其他一些研究中也被证明.因此,实际应用中,要根据所选择的混凝剂种类、处理水样的水质条件以及处理后要达到的指标,通过试验来确定混凝反应

的最佳pH值.

2.5 、无机离子