饮用水净化技术
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三、影响强化混凝效果的因素

通过强化混凝去除天然有机物已进行了大量的研究。强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体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作用。胶体状天然有机物的混凝主要依靠压缩双电层、电中和吸附架桥或混凝剂沉淀物的网捕等。

强化混凝去除天然有机物,其去除率的大小受混凝剂的种类和性质、混凝剂的投加量、pH值和碱度、浊度、水温等因素的影响。

1.混凝剂种类的影响

混凝剂种类很多,据目前所知不少于200种。按化学成分可分为无机和有机混凝剂两大类。无机混凝剂主要是铁盐和铝盐及其水解聚合物,有机混凝剂主要是高分子物质,按基团带电情况分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型等。

通常,铁盐、铝盐混凝剂对TOC的去除效果比有机混凝剂好。这主要是由混凝剂本身性质决定的。通常认为有机阳离子高分子混凝剂在天然水的混凝过程中,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。因此对有机物的去除效果较差。铝盐和铁盐混凝剂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。另外铝、铁氢氧化物絮体的形成也可以网捕一些胶粒和溶解性的有机物以及形成的腐殖酸和富里酸的聚合物。

对于铝盐和铁盐混凝剂(硫酸铝和三氯化铁),在相同投加量条件下,铁盐对TOC的去除效果优于铝盐。其主要原因是:

①相同投加量的条件下,三氯化铁使胶粒脱稳同时还促进腐殖酸和富里酸聚合物的形成;

②三氯化铁混凝消耗的碱度比硫酸铝大2倍,导致相同投加量三氯化铁混凝时pH值较硫酸铝低,而较低pH值对增加正电荷数量和提高腐殖酸聚合物都是有利的,同时也有助于金属氢氧化物对有机物的吸附作用;

③氢氧化铁和氢氧化铝絮体其各自比表面积、表面电荷数量以及最具吸附活性部位的区域也不一样。

2.混凝剂投加量的影响

混凝剂投加量越大,TOC的去除率也越高,但投加量过高时会引起胶粒重新稳定。过高的混凝剂投加量必然会引起处理费用的增加和污泥处理的困难,因此应根据水源水质的特点和处理后水质要求来确定合适的混凝剂投加量。

3.pH值的影响

原水pH值对混凝剂的影响程度因混凝剂品种不同而异。在不同的pH值下,水中有机物表面的性质发生变化,絮凝体对有机物的吸附性能也不同。

硫酸铝用于去浊度时,最佳pH值范围为6.5~7.5,用于除色时,pH值为4.5~5.0;三价铁盐pH值最佳大约为6.0~8.4;硫酸亚铁的最佳pH值较宽,水的pH值需大于8.5,水厂中将硫酸亚铁和氯同时使用时,可在pH值6.0~8.4的水中应用;有机高分子絮凝剂受pH值影响较小,因此为了使混凝剂能起到好的混凝效果,调节pH值极为重要。

无机盐水解过程中,产生氢离子,使pH值下降。要使pH值保持在最佳范围,水中要有足够的碱性物质来中和。原水中的碱度有缓冲作用,当原水碱度(通常是指HC碱度)充分时,投加混凝剂后,pH值略有下降,不致影响混凝效果。若原水碱度不足,则可能导致pH值大幅度下降,造成混凝条件恶化,此时需投加烧碱、碳酸氢钠或石灰来调整碱度和pH值。

4.浊度

随着水源水质的有机污染加剧,水中除悬浮物和胶体物之外又增加了大量低分子可溶性有机物、各种金属离子、各种盐类、氨氮等有机和无机成分。这些新增加的成分是很难借助絮体的碰撞或架桥吸附而被去除。

浊度低时,颗粒浓度低将会影响碰撞速率;浊度高时,颗粒浓度过高,需要大量的混凝剂来中和颗粒的表面电荷。对于低温低浊度水,FeCl3混凝效果较好;对于浊度高、色度低的水,硫酸铝混凝效果较好;两种情况都可以采用投加高分子混凝剂的方法来改善混凝效果。