强化混凝技术研究与发展方向

强化混凝技术研究与发展方向季丹陈乾彭小军胡锋平(华东交通大学，江西南昌330013)摘要:强化混凝是指水处理常规混凝处理过程中，在保证浊度去除效果的前提下，通过提高混凝剂的投加量和控制pH值来实现提高有机物去除率的工艺过程。依据国内外进行过的试验研究及应用，综述了强化混凝技术的研究进展及结果，在此基础上探讨了强化混凝技术的研究发展方向。关键词:强化混凝给水处理研究发展方向随着环境污染问题的日益严重以及水质标准的渐趋严格，常规混凝技术已经越来越不能满足人们对水质安全的要求，而强化混凝与优化混凝成为提高常规饮用水处理工艺效率的重要途径。与常规混凝相比，强化混凝技术能更加有效地去除原水中的NOM［1，2］。研究与实践揭示，强化混凝技术在城市污水及工业废水处理中的研究与实践中的确取得了许多满意效果［3－7］。因此很有必要对其发展概况以及重点研究方向加以分析探讨，并进一步促进完善我国的水处理工艺技术，为我国强化混凝技术的研究与应用提供有益的借鉴。1强化混凝研究进展近年来，我国针对强化混凝的研究力度空前加大，许多学者对强化混凝进行了更深入的研究，突出体现在:对水体中有机物的特性进行深入认识;对有机物去除规律进行了大量研究，试图建立有机物去除模式，总结出一些强化混凝去除水体有机物的机制;对有机物去除手段的综合利用等。研究发现，强化混凝过程中混凝剂的投加量是提高有机物去除率的重要影响因素，另外水体有机物、颗粒物性质和分布情况、温度、pH、水力条件等也有一定的影响［8－12］。1．1强化混凝的概念与定义“混凝”是混合、凝聚和絮凝的总括，具有广义与狭义的双重性。混凝过程是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集，使水中胶体粒子以及微小悬浮物聚集成大颗粒，以利于沉降分离过程。强化混凝(enhancedcoag-uIation简称EC)最早是在美国水工协会(Americanwa-terworksassociation，AWWA)会刊1965年的一篇论文中有所论述。而美国水工协会在20世纪90年代提出的强化混凝是指水处理常规混凝处理过程中，在保证浊度去除效果的前提下，通过提高混凝剂的投加量来实现提高有机物(即DBP前驱物)去除率的工艺过程。这一强化混凝主要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是其他的药剂并控制一定的pH值，通过加强混凝与絮凝作用，从而提高常规处理中天然有机物(NOM)的去除效果，最大限度地去除消毒副产物的前体物(DBP)，保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准的方法。为了减少DBP的生成，尽量降低水体中NOM的含量是关键。大量研究表明，可以将TOC作为DBP前驱物的主要替代指标。为了达到TOC去除目标，制水企业可以采取多种方法，而并非必须采取强化混凝技术。比如，有些水体或原水水质经过常规处理或常规混凝即可达到上述要求;或者有些水体中TOC指标经过活性炭吸附处理能够达到规定的要求，则没必要进行强化混凝。相比较那些复杂且昂贵的设备改造、工艺改进方案，强化混凝被认为是去除DBP前驱物的最为可行的技术(BestAvailableTechnology，BAT)，因而也成为强化常规工艺的重要内容［13］。1．2强化混凝机理强化混凝主要是通过改善混凝条件使有机物去除范围和去除率进一步扩大和提高，对于大多数金属盐混凝剂去除有机物的机理主要是:通过改善混凝处理条件，在低pH、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，进而降低其溶解度及亲水性，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自然有机物(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．对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。2强化混凝研究发展方向关于强化技术的发展，主要研究混凝剂和反应过程的强化。2．1混凝剂研究与进展混凝剂是混凝技术应用中关键之所在。混凝剂主要可分为无机与有机两大类，另外无机、有机之间的混合型、复合型混凝剂当前也有一定的发展。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162014年9月强化混凝技术研究与发展方向过程中，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。杨开明［14］等通过实验，对比了PAC、碱式A