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强化混凝技术的内涵及其发展
点击次数:622 发布时间:2015-03-04

   饮用水常规处理工艺的主要去除对象是水源水中的悬浮物、胶体杂质和细菌.其净化技术是人们在与污染作斗争的过程中出现的,并不断地得到发展、提高和完善.随着工业的迅速发展,水体污染也日益严重,水中有害物质逐年增多;同时随着水质分析技术逐渐改进,水源水和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加.人们生活水平的不断提高对水质方面的要求也越来越高,为满足人们的生活需求及与国际接轨,2001年6月7日国家卫生部制订了《生活饮用水卫生规范》,新规范将水质指标由原来的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)中的35项参数增加到96项,对饮用水中的有机物含量提出了标准.同时,面对水源水质的变化(除了原有的泥沙、胶体物质和病原微生物外,还有有机污染物、高氨氮、消毒副产物、水质生物稳定性等),常规饮用水处理工艺(只能去除水中有机物20%-30%,且由于溶解性有机物存在,不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果也明显下降,仅为50-60%)已显得力不从心.试验表明,对于分子量10000~100000的有机物通过混凝沉淀可去除80%以上,对于分子量3000~10000的有机物,混凝沉淀也可去除50%左右,据天津水司的试验,把滦河水处理到浊度小于0.5NTU,用气相色谱仪测得的有机物峰的总面积可减少80%.因此,在现有常规处理技术与工艺的基础上,发展新的水处理技术与工艺势在必行.从20世纪70年代开始,经过几十年的努力,国内外水处理工作者已经研究开发出许多水处理的新技术新工艺,并且已有大量的工程应用取得了较好的净化效果.
1 强化混凝内涵及其发展
   常规净水工艺的改造有以下几种方法:增加深度处理构筑物,如活性炭吸附技术;增加预处理构筑物,如生物预处理(接触氧化池或生物滤池);不增加常规工艺前、后的净化构筑物,在现有工艺上改造,如强化混凝、强化过滤、优化消毒.各方法的基本特性如下表示:强化混凝(enhancedcoagulation简称EC)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,zui大限度地去除消毒副产物的前体物(DBPFP),保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准的方法.与增加深度处理及生物预处理相比,强化常规水处理具有投资省、不需建造新的构造物、不占土地以及经常运行费用低等优点,更适合对原有系统的改造.
2 EC机理及其常用方法
   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.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.例如北京第九水厂的生产实践表明,在相同加药量下,机械搅拌澄清池对有机物和消毒副产物前体物的去除效果要优于反应池-沉淀池工艺,其原因就是在机械搅拌澄清池中大量保持的矾花可以充分发挥其吸附作用,而反应-沉淀工艺中矾花形成后即被沉淀去除,其吸附潜力尚未完全发挥.

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