混凝技术在给水原水水处理中的应用现状及展望

混凝技术在给水原水水处理中的应用现状及展望混凝技术在给水原水水处理中的应用现状及展望混凝技术是目前国内外广泛使用的既经济又简单的水处理技术,在给水的净化处理中获得普遍的应用。自1884年美国开发使用硫酸铝(AS)以来,铝盐在水处理工业中占有重要地位。到本世纪60年代,聚合氯化铝(PAC)以其优越的净水性能被广泛应用。迄今为止,铝盐在饮用水处理中使用最广泛,产量最大。日本有八个生产PAC厂家,年产量近50万t。我国硫酸铝的生产能力近100万t,PAC的主要生产厂超过50家。据日本水协报导,PAC与AS相比,浓度与投加量相等情况下需碱量后者比前者约多1倍,且PAC除浊、除菌的效果均优于AS。随着科技的发展,一些新型的铝盐正处于研制、应用和推广中:杭州自来水公司以聚硫氯化铝(PACS)和硫酸铝在原水中进行混凝实验的比较,发现前者对浊度和色度的去除率可提高10%左右〔1〕。另有报导,聚合硫酸铝和含镁聚合铝的混凝作用均比硫酸铝好,而且对pH值的影响较小〔2〕。1989年汉迪化学品公司研制成功一种碱式多羟基硅酸铝(PASS),据报导成本约为明矾的2倍,但它含有更多的活性铝,能生成高密度的絮状物,沉降速度快,用量少,温度范围广,处理后残余铝低,十分适宜用于饮用原水处理。目前加拿大、日本、英国等均有生产,已得到全美科学财团(NSF)饮用水处理的认可〔3〕。另一种含铝离子的聚硅酸絮凝剂(PSAA)也被认为对低温低浊度水具有良好的混凝性能。1995年南京自来水公司上元门水厂扩建10万m3/d工程,应用引入高分子助凝剂的CF复合聚氯化铝作为混凝剂,经过三年的比较发现其使用比单一PAC便宜,出水水质达标。据称这种CF复合聚氯化铝经江苏省卫生防疫站检测为食品级,无毒无害,可用于饮用原水处理〔5〕。用于给水处理的混凝剂还有铁盐。铁盐形成的矾花比重和强度较大,净水效果显著,受水温影响小,pH适用范围广,价格便宜,对某些原水(如硬水)有较好的处理效果。但其腐蚀性强,对设备要求高,且铁盐絮凝剂中的Fe2+与水中腐植质等有机物可形成水溶性污物,造成自来水带色,故而南方水厂一般不直接使用。聚合硫酸铁(PFS)是我国80年代崛起的一种性能优越的无机高分子絮凝剂,它是在硫酸铁分子族的网络结构中引入了羟基,以OH-架桥形成多核络离子。PFS具有一些突出特点:如优良的凝聚性能、絮体沉降速度快、有较强的去除水中BOD、COD及重金属的能力、能降低亚硝氮和铁的含量。天津已完成了用PFS净化处理滦河原水的可行性实验,已取得了良好的效果〔6〕。另有报导新近研究成功的聚氯硫酸铁(PFCS),它是以硫酸—盐酸混酸溶解废钢渣的溶出液为原料制成,其生产成本低,与PAC相比,达到相同水质的处理成本可降低30%左右,实验研究表明，用它处理黄河原水,其出水浊度符合饮用水标准〔7〕。我国近十年来,以煤矸石、铁矿石等为原料制取聚合氯化铝铁(PAFC),它兼有铁盐和铝盐的特性，反应速度快、沉降快、除浊效果好。但是对矿石和废渣为原料生产的药剂,其重金属含量及作为饮用水应用的卫生安全性无疑是应该强调的。由于饮用原水处理具有量较大、卫生要求很严格等特点,故而价格低廉、使用简单、无毒害、可自然降解的天然高分子絮凝剂最为理想。在某些国家,许多水厂应用淀粉作为絮凝剂。巴西正广泛研究以天然高分子聚合物作助凝剂,印度一些地区长期以来一直采用马钱树的种子来澄清带泥沙的水。一些研究者发现,辣木树的种子降低水浊度的程度与明矾相同,对于混浊度高的水效果更好,并且能显著减弱细菌的活性,防止其再生长〔8〕。但是,这些天然的有机物质若存储不当很易腐烂。经过改性的天然高分子絮凝剂,以其优良的性能和不会造成二次污染的特点在给水用絮凝剂中越来越受重视。华南理工大学研制的CGA具有较独特的分子结构,对水中微细颗粒有很强的吸附聚集作用,且用药量较少,费用约为0.8分/t水。该絮凝剂经广州市卫生防疫站的检验,确认为“无毒级”,符合饮用原水净水剂的卫生标准。一些合成的有机高分子絮凝剂也被用在给水混凝处理中。某些水厂在枯水期使用少量的聚丙烯酰胺,由于其单体具有毒性,用量要求严格。在某些纯水制备的前期处理中,Nalcolyte8101和8102、HMC、ST絮凝剂等被用于去除微细颗粒,减轻后续处理的负担〔9，10〕。有机高分子絮凝剂发展很快,还出现了无机与有机相嫁接混合得到的具有高电荷和高分子的纯无机高聚合体的复盐,如PFS-Mz、PAC中加入聚丙烯酰胺的复合型。1混凝法去除水中有机物水中存在的有机物以腐植质为主,占天然水体中溶解性有机物的90%以上,其分子量较大,结构复杂。根据其在酸碱溶液中的溶解度,可划分为腐植酸、富里酸和腐黑物。许多腐植物质在天然水体中以胶体形式存在,腐植酸盐能够形成高度分散的负电胶体。腐植质分子是稳定的多聚结构,具有很大的