强化混凝工艺在水处理系统中的应用摘要：本论文阐述了混凝是饮用水处理中能有效去除水中有机物的工艺，除了去除浊度等常规指标以外，主要目的是去除水中的有机物能够在很大程度上提高饮用水水质。
关键词：强化混凝水处理有机物水质
强化混凝（enhanced coagulation，ec）是在常规混凝处理基础上提出来的。
强化混凝技术的应用在国内外均有很多成功的实例。
近几十年来，有关混凝技术领域的研究在各方面均取得了较大成果，且面临着突破性的进展，可以说强化混凝是仅次于生化处理的污水处理主流技术。
1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,其作用机理阐述如下:胶体稳定性的增加是由于大分子天然有机物在无机胶体颗粒表面形成有机保护层,造成空间位阻或双电层排斥作用。
混凝的主要作用是去除水中悬浮颗粒和胶体微粒。
一般认为混凝过程是混凝剂水解产物对水中胶体进行电中和使其脱稳,从而形成细小的颗粒,继而絮凝为大而密实的矾花,并通过吸附架桥或网捕作用使脱稳的胶体生成粒度较大的絮凝体,再通过沉淀与过滤进行分离去除。
而水中分子质量较小、溶解度较大的有机物(主要是腐殖酸类中的富里酸等)在一般混凝条件下去除率很低。
主要原因是由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物——金属氢氧化物所吸附,有机物不但增加了胶体表面电
荷,而且造成空间位阻效应。
但是,如果通过改善混凝处理条件,即在低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。
2强化混凝在水处理工程中的应用
2.1材料及方法
2.1.1材料及水质试验污水取自山东某镇生活污水集水井。
污水水质见表1。
表1实验污水水质
所用混凝剂:聚合氯化铝(pac),使用时配成5% (质量分数)溶液;硫酸亚铁(feso4),使用时配成5% (质量分数)溶液;阳离子絮凝剂(pam),实验室合成,使用时配成1% (质量分数)的溶液。
2.1.2分析方法
cod测定采用重铬酸钾法;氨氮测定采用纳氏试剂比色法;浊度采用浊度计法; ph测定采用玻璃电极法; ss测定采用重量法。
2.1.3实验方法
取污水200ml放入烧杯中,用naoh或hcl调节ph,然后加入絮凝剂。
在四连搅拌机上,混合阶段2 min,搅拌速度为240 r/min;絮凝阶段10 min,搅拌速度为120 r/min。
将水样静置30min后,取上清液进行分析。
2.2结果及分析
2.2.1 pac投药量对混凝处理效果的影响
表2pac不同投药量下污染物的去除率(ph为10)
由表2可以看出,从起始到投药量为50 mg/l时,各去除率均呈增加趋势。
因为pac本身呈酸性(ph=3.5~5)而废水呈碱性(ph调至10),故当投入pac后,混凝剂通过压缩颗粒表面双电层、降低界面ζ电位、电中和等电化学过程,以及桥联、网捕、吸附等物理化学过程,将水中的悬浮物、胶体和可絮凝的其他物质凝聚成“絮团”沉淀除去,从而使处理水的cod、ss、浊度等降低。
但是在投药量超过50 mg/l以后,去除率无明显变化,甚至处理效果有所下降。
原因可能是投药量超过50 mg/l以后,水中胶粒表面易被高分子包裹起来,此时胶粒之间接近时,反而受到高分子的阻碍而不能聚集,失去架桥作用从而使废水出现“再稳”现象。
故选择50 mg/l为最佳投药量。
2.2.2feso4投药量对混凝处理效果的影响
表3feso4不同投药量下污染物的去除率(ph为10左右)
feso4水合物是半透明绿色结晶体,易溶于水。
铁盐用于水处理时具有生成的絮体大、混凝性能受温度影响小、处理低温水或低浊水的效果比铝盐好等优点;但也存在着腐蚀性强、稳定性差、必须和碱性物质同时使用、残留于水中的铁会使处理后的水着色等缺点,因而在水处理中的应用受到了一定限制。
feso4的处理效果见表3。
其混凝机理与铝盐类似。
2.2.3 pam的投药量对混凝处理效果的影响
与pac和feso4相比,pam的混凝机理不仅有吸附架桥作用,还有能对胶粒起电中和的脱稳作用。
与同样具有电中和性能的无机絮凝剂相比,阳离子聚合物具有更多的活性吸附点。
因此其混凝效果更好。
pam阳离子絮凝剂对生活污水的混凝处理性能见表4。
表4pam不同投药量下污染物的去除率(ph为10左右)
由表4可看出,cod和浊度的去除率与无机混凝剂相比,均有明显提高。
在最佳条件1 mg/l时各污染物的去除率分别为浊度99.63%、cod84.59%、ss 64.59%,且此时出水nh+4-n为16.85mg/l,去除率达到49.52%。
由表4可知,投药量继续增大时处理效果则会下降。
原因可能是若投药量不足,混凝剂不能与水中的悬浮物充分接触反应,絮体沉降后,仍有一部分未被絮凝;若投药量过高,则絮体间的架桥作用所必须的粒子表面吸附活性点不足,使得絮凝体颗粒间的吸附架桥作用变得困难,以致处理效果下降。
可见,当投药量过多或过少时,混凝处理效果都不是很好。
2.3结果分析
pam阳离子絮凝剂是本文实验水样的最佳絮凝剂,通过强化混凝处理, 改变混凝条件从而有效去除水中有机污染物的工艺，除了能去除常规的浊度指标外，还能够去除水中的天然有机物，在很大程度上提高饮用水水质，保障人体健康。
参考文献：
1王东升.微污染原水强化混凝技术.北京:科学出版社，2009
2国家环保局《水和废水分析监测方法》编委会.水和废水分析监测方法.北京:中国环境科学出版社，1999。