强化混凝技术研究及应用进展

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1、强化混凝技术研究及应用进展论文作者：刘云洲张明旭2孙从军2摘要：通过综合大量　　2强化混凝技术研究新进展　　2.1混凝剂研究新进展　　2.1.1无机高分子混凝剂　　无机高分子混凝剂（InorganicPolymerFlocculant，IPF）以其投药量少、无毒或低毒、价廉和处理效果好等优点，越来越受到人们的重视，逐渐成为给水、工业废水和城市污水处理的主流混凝剂[25]，被称为第二代混凝剂。目前应用比较多的还是聚铝、聚铁两大系列，如PAC、PAFC等，但是新型的聚硅、聚磷和聚硫也不断面世，并显现出不凡的混凝效果，如聚硅酸铝、聚磷酸铁等。因此，无机高分子混凝剂呈现多品种、多组份和多功能

2、的发展趋势，但品种繁多，产品质量不够稳定。在今后的研究应用中，应优化混凝剂的制备工艺，改进产品的性能和稳定性，同时根据特定的水质成分开发相应的混凝剂品种和配方，并结合高效混合反应器和智能化投药监控技术，进一步提高混凝效果。　　2.1.2有机高分子絮凝剂　　有机高分子混凝剂主要是通过其链状分子的吸附-架桥而起作用，它的应用能有效提高絮体颗粒尺寸，絮体颗粒直径要比单一投加PAC形成的颗粒直径大3～5倍[26]，所以在强化混凝中得到广泛应用。　　有机高分子絮凝剂可分为天然和合成两大类。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大，分子链官能团多的结构特点，在市场上占绝对优势，其中以聚丙烯酰胺系列最为广

3、泛，由于其残留单体具有毒性，限制了其在某些水处理领域的发展。天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛，价格低廉，无毒，易于生物降解等特点显示了良好的应用前景，但由于其电荷密度小，分子量较低，且易发生生物反应而失去絮凝活性，使其用量远小于有机合成高分子絮凝剂。经过改性的天然高分子絮凝剂能克服以上缺点，特别受到关注。其中，淀粉改性絮凝剂的研究开发尤为引人注目[27]。因此，研究和开发高效、安全、可生物降解的有机高分子絮凝剂是今后的发展方向。　　2.1.3其他混凝剂　　除无机高分子混凝剂和有机高分子絮凝剂两种主流混凝剂外，微生物絮凝剂（MicrobialFlocculantsMBF）近年来受到

4、研究者极大关注[28]。它是利用生物技术，从微生物体或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理絮凝剂[29]。MBF可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全与环境污染方面的缺陷，易于生物降解，无二次污染。目前，已应用于纸浆废水、染料废水处理及污泥脱水、发酵菌体去除等领域，取得了良好的絮凝效果[30]。但是，目前国内的研究多限于对其在实际应用中的研究，而对其作用机理等基础性研究较少，有待进一步加强。余荣升等[31]指出，由于生物技术的飞速发展，人们对微生物细胞基因的认识和控制也越来越自如，即可根据不同的废水水质研制出具有针对性的高效MBF，这样

5、不仅可大大降低絮凝剂的投加量，还可以降低处理成本。　　另外，近年来矿物类混凝剂也有一定的发展，粉煤灰、硅藻土、沸石粉和膨润土等矿物质制成的混凝剂也开始应用于水处理中。据报道，黄彩海[32]、于衍真等[33]制备的粉煤灰混凝剂，混凝效果优于传统的单一铝、铁混凝剂，可用于各种工业废水的处理。　　2.1.4混凝剂的改性和复配　　混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能，提高混凝效果。江霜英等[34]对上海污水二期工程污水强化混凝处理的试验研究表明，聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配经济有效。Petzold[35]、李尔等[36]也做过类似的研究，表明两种或两种以上混凝剂处理废水，处理效果优于单一

6、混凝剂的使用，有机和无机混凝剂相配合更为有效，具有广阔的工程应用前景。　　2.2强化混凝机理研究新进展　　2.2.1表面络合原理及其定量计算模式在强化混凝中的应用　　70年代初期Stumn等首先提出对水合氧化物的分散体系中金属离子的专属吸附采用配位化学的处理方法，认为颗粒物界面上与H+、OH-和金属离子的结合属于络合化学反应，此时的吸附量可以用与溶液中络合平衡类似的方法，按质量作用定律加于讨论。Schindler等对这一概念加于进一步的阐述，因而后来被称为Stumn-Schindle络合模式，近年被广泛应用于固液界面上反应机制的研究。由于表面络合模型的计算相当繁杂，主要应用计算机模块

7、来进行多组分多相的复杂计算，目前主要的计算机程序有REDE-QL，MINEQL，MICROQL，SUREQL，HYDRAQL，FITEQL等。它们可用来计算各种化学平衡和表面络合反应中的平衡常数和组分浓度。例如MICROQL可以计算饱和Al(OH)3溶液中铝的形态分布及其表面平衡常数。王向天等[37]应用Stumn-Schindle络合模式，计算了高岭土、二氧化硅的表面络合常数，得到了与实验数据相吻合的计算结果。　　2.2.2分形理论在强化混凝中的应用