強(qiáng)化混凝的技術(shù)研究

【摘要】混凝作為重要的處理單元在各種水處理工藝流程中得到廣泛應(yīng)用，決定著后續(xù)流程的處理效能以及最終出水水質(zhì)，在水處理技術(shù)中占有重要地位。混凝過(guò)程的影響因素眾多，混凝過(guò)程的控制難度大。近年來(lái)圍繞混凝過(guò)程的優(yōu)化開展了多方面研究，包括多重絮凝、多級(jí)微絮凝以及絮體破碎再絮凝等，均有效地改善了混凝效能。這些混凝過(guò)程大多需要在常規(guī)混凝的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行不同形式的絮凝過(guò)程，因此混凝的條件和過(guò)程與常規(guī)混凝有一定差異，對(duì)混凝過(guò)程的凝聚階段與絮凝階段也會(huì)有不同要求。目前，研究人員已有針對(duì)性地開展了大量研究，并取得了眾多研究成果。

【關(guān)鍵詞】強(qiáng)化混凝；技術(shù)研究

1、強(qiáng)化混凝的內(nèi)涵

強(qiáng)化混凝（簡(jiǎn)稱EC）是指通過(guò)在常規(guī)處理過(guò)程中加入過(guò)量的混凝劑、新型混凝劑或助凝劑再或者其他的藥物控制一定的pH值來(lái)加強(qiáng)混凝和絮凝，從而提高去除天然有機(jī)物的效果減少消毒的副產(chǎn)物，保證飲用水的健康。常規(guī)工藝改造有增加深度處理構(gòu)筑物，如活性炭吸附技術(shù)；加強(qiáng)預(yù)處理構(gòu)筑物，如生物預(yù)處理；不增加常規(guī)工藝前、后的凈化構(gòu)筑物，在現(xiàn)有工藝上進(jìn)行改造，如強(qiáng)化混凝、過(guò)濾、消毒燈，但強(qiáng)化混凝技術(shù)具有投資少、不需要構(gòu)造新的物質(zhì)、不占土地和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，更適合改造。

2、強(qiáng)化混凝的優(yōu)勢(shì)

強(qiáng)化混凝技術(shù)的主要目的是在進(jìn)行混凝處理的時(shí)候進(jìn)一步加強(qiáng)混凝與絮凝作用，從而使得常規(guī)處理中天然有機(jī)物的去除效果能夠更好，對(duì)于消毒副產(chǎn)物的前體物進(jìn)行最大限度的消除，從而使得飲用水能夠滿足相應(yīng)的要求。通過(guò)混凝技術(shù)的應(yīng)用，往往能夠取得更好的處理效果，而且相比于增加深度處理方法以及生物預(yù)處理方法，強(qiáng)化混凝技術(shù)屬于強(qiáng)化常規(guī)水處理的方式，它的成本更加低，而且也不會(huì)占用土地，十分適合對(duì)于原有體系進(jìn)行改造。表1為強(qiáng)化常規(guī)水處理與增加深度處理和生物預(yù)處理效果的對(duì)比。

3、強(qiáng)化絮凝研究進(jìn)展

3.1 微砂強(qiáng)化絮凝技術(shù)

當(dāng)前，研究人員已開展了投加微砂為絮凝核心的強(qiáng)化絮凝相關(guān)研究，取得了較好的除污染效果。對(duì)水庫(kù)水的低濁、微污染和高藻等水質(zhì)特點(diǎn)，以FeCl3和PAM分別作為凝聚劑和絮凝劑先后投加，其間加以適量微砂，采用逐級(jí)降速的攪拌方式進(jìn)行了燒杯實(shí)驗(yàn)，表明微砂的加入顯著改善了混凝效果，沉后水水質(zhì)指標(biāo)較常規(guī)工藝均有明顯改善，對(duì)藻類、TOC、CODMn及UV254的去除率分別可達(dá)92.6%、85.6%

磁粉強(qiáng)化絮凝是絮凝過(guò)程與磁技術(shù)的有機(jī)、67.8%和68.8%以上。

3.2 磁粉強(qiáng)化絮凝技術(shù)

結(jié)合，相關(guān)研究主要集中在磁種絮凝、磁性混凝劑絮凝以及混凝與MIEX吸附樹脂聯(lián)用等方面。在磁種絮凝方面，通過(guò)先投加磁粉再投加混凝劑的方式對(duì)不同特性原水（高濁度、低溫及低濁度）開展了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明混凝劑投加量與常規(guī)處理工藝的30-60mg/L相近、磁鐵粉投加量在30-100mg/L之間時(shí)，磁絮凝可顯著降低出水中顆粒物、色度、細(xì)菌等含量，且對(duì)有機(jī)物有較佳的去除效果，可有效降低致突變風(fēng)險(xiǎn)。在磁性混凝劑的復(fù)配方面，利用納米級(jí)磁性顆粒的超順磁性及易分離等的特性，將其與無(wú)機(jī)混凝劑聚合氯化鐵進(jìn)行復(fù)配，優(yōu)化比例后得到了磁性聚合氯化鐵混凝劑。在以400r/min快攪轉(zhuǎn)速和50r/min慢攪轉(zhuǎn)速開展燒杯試驗(yàn)，研究其對(duì)銅綠微囊藻的處理效能。結(jié)果表明磁性納米顆粒對(duì)水中污染物發(fā)揮了良好的吸附作用，同時(shí)可有效削弱腐殖酸及富里酸等天然有機(jī)物對(duì)目標(biāo)污染物去除效果的影響，通過(guò)形成良好磁性的絮體，使其在磁場(chǎng)中高效分離，改善出水水質(zhì)。

3.3 分級(jí)混凝技術(shù)

在凝聚階段，投加混凝劑后溶解性水解聚合形態(tài)的生成反應(yīng)非?？?，因此帶正電荷的混凝劑分子與帶負(fù)電荷的膠體顆粒應(yīng)盡快混合，以便微絮體的形成并未后續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋砦镄螒B(tài)做好準(zhǔn)備；凝聚階段主要依靠強(qiáng)烈的混合作用使混凝劑分子與膠體顆?？焖倩旌?，此時(shí)脫穩(wěn)與電中和作用占主導(dǎo)，需采用短時(shí)高強(qiáng)度快速混合。在絮凝階段，主要目標(biāo)是使已脫穩(wěn)的膠體顆粒和凝聚的微絮體形成大而密實(shí)、具有良好沉降和分離效能的大粒徑高密度絮體。由于氫氧化物沉淀的生成過(guò)程比較緩慢，約需1-7s，需要較高混凝劑投量才能達(dá)到網(wǎng)捕卷掃絮凝的效果。而過(guò)高混合強(qiáng)度會(huì)造成絮體破碎，適宜的攪拌條件及混凝型式能有效地改善反應(yīng)器內(nèi)水流的紊動(dòng)狀態(tài)，大幅度地增加絮體顆粒的碰撞次數(shù)，促進(jìn)絮凝反應(yīng)的有效進(jìn)行。

3.4 回流污泥強(qiáng)化絮凝技術(shù)

目前，國(guó)外的污泥回流技術(shù)主要有法國(guó)得利滿公司的Densadeg高密度沉淀池、德國(guó)帕薩旺-洛蒂格公司的Turbo-LME高速沉淀池。國(guó)內(nèi)主要將該工藝應(yīng)用于低溫低濁水的處理研究，以PAC和PAM分別作為混凝劑和絮凝劑，將污泥回流至混合階段采用相同的攪拌程序?qū)Φ蜏氐蜐崴ㄔ疂岫葹?NTU）進(jìn)行了燒杯試驗(yàn)，結(jié)果顯示回流污泥可以充分利用其吸附性能，同時(shí)可作為絮凝核心改善絮體沉降性能，且能有效降低混凝劑的投加量，認(rèn)為其涉及的水力條件應(yīng)與常規(guī)混凝過(guò)程的要求基本相同。

結(jié)語(yǔ)

在今后的研究中，有必要針對(duì)給水處理中混凝過(guò)程存在的凝聚和絮階段交叉性、混凝過(guò)程與混凝劑之間協(xié)調(diào)性、混合條件和混凝過(guò)程控制等方面問(wèn)題，提出和建立分級(jí)混凝的機(jī)制和混凝過(guò)程控制方式。有針對(duì)性地將凝聚階段和絮凝階段相對(duì)地分離開，利用不同類型混凝劑的特性，分別強(qiáng)化凝聚作用和絮凝作用，達(dá)到優(yōu)化混凝過(guò)程的目的，以改善和提高整體混凝效果。

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