強化混凝的技術研究

【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用，決定著后續流程的處理效能以及最終出水水質，在水處理技術中占有重要地位。混凝過程的影響因素眾多，混凝過程的控制難度大。近年來圍繞混凝過程的優化開展了多方面研究，包括多重絮凝、多級微絮凝以及絮體破碎再絮凝等，均有效地改善了混凝效能。這些混凝過程大多需要在常規混凝的基礎上，再進行不同形式的絮凝過程，因此混凝的條件和過程與常規混凝有一定差異，對混凝過程的凝聚階段與絮凝階段也會有不同要求。目前，研究人員已有針對性地開展了大量研究，并取得了眾多研究成果。

【關鍵詞】強化混凝；技術研究

1、強化混凝的內涵

強化混凝（簡稱EC）是指通過在常規處理過程中加入過量的混凝劑、新型混凝劑或助凝劑再或者其他的藥物控制一定的pH值來加強混凝和絮凝，從而提高去除天然有機物的效果減少消毒的副產物，保證飲用水的健康。常規工藝改造有增加深度處理構筑物，如活性炭吸附技術；加強預處理構筑物，如生物預處理；不增加常規工藝前、后的凈化構筑物，在現有工藝上進行改造，如強化混凝、過濾、消毒燈，但強化混凝技術具有投資少、不需要構造新的物質、不占土地和經常運行費用低等特點，更適合改造。

2、強化混凝的優勢

強化混凝技術的主要目的是在進行混凝處理的時候進一步加強混凝與絮凝作用，從而使得常規處理中天然有機物的去除效果能夠更好，對于消毒副產物的前體物進行最大限度的消除，從而使得飲用水能夠滿足相應的要求。通過混凝技術的應用，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處理方法，強化混凝技術屬于強化常規水處理的方式，它的成本更加低，而且也不會占用土地，十分適合對于原有體系進行改造。表1為強化常規水處理與增加深度處理和生物預處理效果的對比。

3、強化絮凝研究進展

3.1 微砂強化絮凝技術

當前，研究人員已開展了投加微砂為絮凝核心的強化絮凝相關研究，取得了較好的除污染效果。對水庫水的低濁、微污染和高藻等水質特點，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，采用逐級降速的攪拌方式進行了燒杯實驗，表明微砂的加入顯著改善了混凝效果，沉后水水質指標較常規工藝均有明顯改善，對藻類、TOC、CODMn及UV254的去除率分別可達92.6%、85.6%

磁粉強化絮凝是絮凝過程與磁技術的有機、67.8%和68.8%以上。

3.2 磁粉強化絮凝技術

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

3.3 分級混凝技術

在凝聚階段，投加混凝劑后溶解性水解聚合形態的生成反應非常快，因此帶正電荷的混凝劑分子與帶負電荷的膠體顆粒應盡快混合，以便微絮體的形成并未后續轉變為沉淀物形態做好準備；凝聚階段主要依靠強烈的混合作用使混凝劑分子與膠體顆粒快速混合，此時脫穩與電中和作用占主導，需采用短時高強度快速混合。在絮凝階段，主要目標是使已脫穩的膠體顆粒和凝聚的微絮體形成大而密實、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程比較緩慢，約需1-7s，需要較高混凝劑投量才能達到網捕卷掃絮凝的效果。而過高混合強度會造成絮體破碎，適宜的攪拌條件及混凝型式能有效地改善反應器內水流的紊動狀態，大幅度地增加絮體顆粒的碰撞次數，促進絮凝反應的有效進行。

3.4 回流污泥強化絮凝技術

目前，國外的污泥回流技術主要有法國得利滿公司的Densadeg高密度沉淀池、德國帕薩旺-洛蒂格公司的Turbo-LME高速沉淀池。國內主要將該工藝應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對低溫低濁水（原水濁度為5NTU）進行了燒杯試驗，結果顯示回流污泥可以充分利用其吸附性能，同時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，認為其涉及的水力條件應與常規混凝過程的要求基本相同。

結語

在今后的研究中，有必要針對給水處理中混凝過程存在的凝聚和絮階段交叉性、混凝過程與混凝劑之間協調性、混合條件和混凝過程控制等方面問題，提出和建立分級混凝的機制和混凝過程控制方式。有針對性地將凝聚階段和絮凝階段相對地分離開，利用不同類型混凝劑的特性，分別強化凝聚作用和絮凝作用，達到優化混凝過程的目的，以改善和提高整體混凝效果。

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