（应用化学专业论文）用强化混凝技术改善水处理效果的研究.pdf

西北工业大学硕士学位论文 摘要 强化混凝技术是控制水中 天然有机物 ( n o m) 、 消毒副产物 ( d b p s ) 的 最可行性技术，其研究与应用受到国内外的重视，目前其研究应用己渗透至 污( 废) 水处理领域。作者从强化混凝研究及应用过程中的实际问题出发，探 索了强化混凝技术在污 ( 废)水处理过程中的应用;制备并表征了新型多功 能 绿色水处理剂高铁酸钾 ( 肠f e 仇) ，并对其水处理效能进行了 研究。 针对两种不同的木材加工废水及现有的混凝处理工艺，通过烧杯实验和 应用实践，很好的 解决了混凝剂的 优选、 混凝条件 ( p h 、药剂投加量等) 的 优化等问 题。实验研究表明 采用聚合硫酸铁 ( p f s ) 强化混凝可有效提高该 废水的c o d 、 色度去除率; 颗粒活性炭吸附、 f e n t o n 氧化不适合与p f s 混凝 联用处理该废水;生 物预处理可能 对后续p f s 混凝处理过程具有强化作用， 且生物处理与强化混凝技术联用有可能成为此废水处理工艺的主要流程，相 关的 研究尚 待进一步开展。 实验室 制备了 纯度较高的高铁酸钾晶体， 并用傅立叶变换红外光谱仪、 紫外一 可见分 光光度计进行了 表征。高铁酸钾水溶液稳定性研究表明，高 铁 酸钾在水溶液体系中的稳定性与体系p h有关，且在p h = 9 - 1 1 区间稳定 性 较 高， p h 6 时 非 常 不 稳 定， 很 快分 解。 高铁酸钾去除 苯胺的实验结果表明， 高铁酸钾投加量、 作用时间、 p h以 及苯胺初始浓度对苯胺去除效果均有影响:氧化机制为高铁酸钾去除苯胺的 主导机制。对模拟苯胺浑浊水样的实验研究显示，高铁酸钾预氧化可有效提 高p a c 混凝的有机物去除能力。 首次研究了高铁酸钾联合 p a c对低温水样的处理效果。 烧杯实验结果表 明， 优化混凝反 应条件可提高p a c混凝的除 浊效果， 但对 u v 2 5 4 去除效 果影 响不大;高铁酸钾预氧化能氧化去除水中有机物、破坏水样胶体颗粒的水化 膜， 从而提高后续p a c混凝的处理效果， 并可实现在同一 混凝条 件下兼 顾浊 度和 u v 2 5 ; 的去除。 此研究结果对于改 善低温水混凝处理效果具有重要的参 考价值。 关键词:强化混凝水处理高铁酸钾苯胺低温水 西北工业大学硕士学位论文 abs tract e n h a n c e d c o a g u l a t i o n h a s b e e n i d e n t i f i e d a s a b e s t a v a i l a b l e t e c h n o l o g y f o r r e m o v in g n a t u r a l o r g a n i c m a t t e r ( n o m ) a n d r e d u c i n g d i s i n f e c t i o n b y - p r o d u c t s ( d b p s ) , t h e s t u d y a n d a p p l i c a t i o n i n d r i n k i n g w a t e r o f e n h a n c e d c o a g u l a t i o n h a s b e e n c a r r i e d o u t f o r y e a r s , a n d e n h a n c e d c o a g u l a t i o n h a s b e e n u s e d i n w a s t e w a te r o r s e w a g e w a t e r t r e a t m e n t i n r e c e n t y e a r s . b a s e d o n t h e c u r r e n t s t a t e o f e n h a n c e d c o a g u l a t i o n s t u d y a n d a p p li c a t i o n , t h e a u t h o r s t u d ie d e n h a n c e d c o a g u l a t i o n u s i n g i n w a s t e w a t e r t r e a t m e n t , a n d p r e p a r e d , c h a r a c t e r i z e d a n e n v i r o n m e n t a l f r i e n d l y , m u l t i f u n c t i o n a l a g e n t , p o t a s s i u m f e r r a t e , a n d i t s e f f i c i e n c y i n w a t e r t r e a t m e n t w a s a l s o s t u d i e d. j a r t e s t s w e r e c a r r i e d o u t t o s o l v e t h e p r o b l e m s a b o u t t h e c h o i c e o f c o a g u l a n t s t h e o p t i m i z a t i o n o f c o a g u l a t i o n c o n d i t i o n s ( s u c h a s p h , c o a g u l a t i o n d o s e ) t o t r e a t t w o t y p e s o f w a s t e w a t e r , w h i c h w e r e p r o d u c e d i n w o o d p roc e s s i n g . t h e r e s u l t s i n d i c a t e d , t h a t u s i n g p o l y f e r r i c s u l p h a t e ( p f s ) c a n e n h a n c e d t h e e f f i c i e n c y o f e l i m i n a t i n g c o d a n d c o l o r , a n d p o w d e r e d a c t i v a t e d c a r b o n f i l t r a t i o n , f e n t o n o x i d a t i o n a r e u n f i t t o c o m b i n e p f s e n h a n c e d c o a g u l a t i o n t o t r e a t t h o s e t w o t y p e s o f w a s t e w a t e r , t h a t b io l o g i c a l p r o c e s s c a n e n h a n c e d t h e l a t e r p f s c o a g u l a t i o n p r o c e s s , f u r t h e r mo r e , b i o l o g i c a l a n d p f s e n h a n c e d c o a g u l a t i o n c o m b i n e d p r o c e s s e s c a n b e a p r i m a r y f l o w i n t h o s e t w o t y p e s o f w a s t e w a t e r t r e a t m e n t s y s t e m , a n d t h e c o r r e l a t i v e s t u d y s t i l l r e ma i n s t o b e c a r r i e d o u t . h i g h p u r e s o l i d p o t a s s i u m f e r r a t e w a s p r e p a r e d b y c h e mi c a l s y n t h e s i s , a n d w a s c h a r a c t e r i z e d b y f t i r a n d u v . t h e r e s u l t o f t h e t e s t s t h a t c a r r i e d o u t t o m e a s u r e t h e a q u e o u s d e c o m p o s iti o n o f ; .p o t a s s iu m f e rr a te in d ic a t e d t h a t th e s t a b i l i t y o f f e r r a t e d e p e n d s o n p h , a n d u n d e r a l k a l i n e c o n d i t i o n s ( p h = 9 - 1 1 ) , t h e f e r r a t e h a s h i g h c h e mi c a l s t a b i l i t y , a n d u n d e r a c i d i c c o n d i t i o n s ( p h 6 ) , t h e f e r r a t e i s h i g h l y u n s t a b l e a n d d e c o m p o s e s r a p i d l y . t h e e f f e c t a n d i m p a c t s o f r e m o v a l a n i l i n e f r o m w a t e r b y p o t a s s iu m f e r r a t e w e r e s t u d i e d . t h e p h o f r a w w a t e r , p o t a s s i u m f e r r a t e d o s e , r e a c t i n g t i me a n d t h e 西北工业大学硕士学 位论文 i n i t i a l c o n c e n t r a t i o n o f a n i l i n e i mp a c t t h e r e m o v a l o f a n i l i n e . t h e o x i d a t io n o f f e r r a t e i s t h e c h i e f m e c h a n i s m t o r e m o v a l a n i l i n e b y p o t a s s i u m f e r r a t e . a n d t h e t e s t s o f t r e a t i n g s i m u l a t e d a n i l i n e w a t e r s a m p l e i n d i c a t e d , t h a t p o t a s s i u m p r e o x i d a t i o n c a n e n h a n c e d t h e a b i l i t y o f p a c c o a g u l a t i o n t o r e m o v e o r g a n i c m a t t e r . t h e r e m o v a l o f p a r t i c l e s a n d r e s o l v a b l e o r g a n i c m a tt e r i n t h e t r e a t me n t o f l o w t e m p e r a t u r e r a w w a t e r b y p o t a s s i u m f e r r a t e c o m b i n e d p a c c o a g u l a t i o n w a s s t u d i e d a t t h e f i r s t t i m e . t h e r e s u l t s h o w e d t h a t t h e o p t i m i z e d c o a g u l a t i o n c o n d i t i o n s c a n e n h a n c e d t h e r e mo v a l o f p a rt i c l e s , b u t h a s l i t t l e e f f e c t o n t h e r e m o v a l o f r e s o lv a b l e o r g a n i c m a tt e r . p o t a s s i u m f e r r a t e c a n e a s i l y r e mo v e r e s o l v a b l e o r g a n i c ma t t e r t h r o u g h i t s h i g h o x i d a t i o n a n d c o a g u l a t i o n a b i l i t y , a n d p o t a s s i u m f e r r a t e p r e o x i d a t i o n c o m b i n e d p a c c o a g u l a t i o n c a n r e a l i z e t h e r e m o v a l o f p a r ti c l e s a n d r e s o l v a b l e o r g a n i c m a tt e r a t t h e s a m e c o a g u l a t i o n p r o c e s s . t h e r e s u l t h a s g o o d r e f e r e n c e t o i m p r o v e t h e c o a g u l a t i o n e ff ic i e n c y a t l o w t e mp e r a t u r e c o n d i t i o n . k e y w o r d s : e n h a n c e d c o a g u l a t i o n ; w a t e r t r e a t m e n t ; p o t a s s i u m f e r r a t e ; a n i l i n e ; l o w t e m p e r a t u r e w a t e r i i i 西北工业大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 . 1 引言 在给水和废水处理工程中，混凝处理始终是不可 缺少的 最基本的处理技 术。混凝处理效果的好坏直接关系到后续流程的运行状况、出水水质以及运 行费 用。几个世纪以来， 混凝技术从最初的单纯采用 硫酸铝改进沉淀效果， 发展成具有较完善理论指导、混凝药剂多元化、混凝设备高 效化的水处理技 术。以混凝为基础的常规水处理工艺曾 经为保障人们饮水卫生和安全起了巨 大的作用。 然而，随着工业和城市的迅速发展，饮用水源不仅受到 越来越多的 城市 污水和工业废水等点污染源的污染，而且还受到更难控制的非点污染源的污 染， 水中的 有害物质逐年增多。 全世界河流的4 0 %受到污染，1 0 %的 河流缺 氧，有一半以上的河流大肠杆菌 类含量较高 0 。 据统计， 我国国内 七大 水系 和内陆河流的 1 1 0个重要河段中，符合 “ 地面水环境质量标准 ”1 , i i 类的占 3 2 % , i i i 类的占2 9 %, 属于i v , v类的占3 9 %。 水中曾一次性检测出有机污 染物高达上百种 ，其中部分是具有三致 ( 致癌、致畸、致突变)作用的有机 污染物。在美国的n o r s( 全国有机物调查研究)和 n o ms( 全国有机物监 测调查)以 及其它调查研究中2 ) ，发 现饮用水中 含有 7 0 0 多种有机物， 其中 卤代有机物及苯、氯酚、双醚均属于有三致作用或毒性有机物。而公认的致 癌物三卤甲烷则是含量较高的污染物，有些地方饮用水三卤甲烷含量甚至高 达7 8 4 w g f l 。 另 外 ， 饮 用 水 中 新 的 4 遥 上 物 特别 是 病 源 微 生 物， 如 贾 第 虫 ( g i a r d i a ) 、 抗氯型病源微生物隐 抱子虫 ( c r y p t o s p o r i d i u m) 等的出现也给人 们的 健康带来了 新的 威胁。 为此，世界卫生组织、美国、 欧共体、日 本制定 了比较完善的饮水水质标准。我国政府根据国情制定了全新的水质标准。饮 水水质标准的提高，对现有的水处理技术提出了新的要求和挑战，而其中饮 用水中有机物的控制，特别是消毒副产物的控制是h e 待解决的首要问题 西北工业大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 . 1 引言 在给水和废水处理工程中，混凝处理始终是不可 缺少的 最基本的处理技 术。混凝处理效果的好坏直接关系到后续流程的运行状况、出水水质以及运 行费 用。几个世纪以来， 混凝技术从最初的单纯采用 硫酸铝改进沉淀效果， 发展成具有较完善理论指导、混凝药剂多元化、混凝设备高 效化的水处理技 术。以混凝为基础的常规水处理工艺曾 经为保障人们饮水卫生和安全起了巨 大的作用。 然而，随着工业和城市的迅速发展，饮用水源不仅受到 越来越多的 城市 污水和工业废水等点污染源的污染，而且还受到更难控制的非点污染源的污 染， 水中的 有害物质逐年增多。 全世界河流的4 0 %受到污染，1 0 %的 河流缺 氧，有一半以上的河流大肠杆菌 类含量较高 0 。 据统计， 我国国内 七大 水系 和内陆河流的 1 1 0个重要河段中，符合 “ 地面水环境质量标准 ”1 , i i 类的占 3 2 % , i i i 类的占2 9 %, 属于i v , v类的占3 9 %。 水中曾一次性检测出有机污 染物高达上百种 ，其中部分是具有三致 ( 致癌、致畸、致突变)作用的有机 污染物。在美国的n o r s( 全国有机物调查研究)和 n o ms( 全国有机物监 测调查)以 及其它调查研究中2 ) ，发 现饮用水中 含有 7 0 0 多种有机物， 其中 卤代有机物及苯、氯酚、双醚均属于有三致作用或毒性有机物。而公认的致 癌物三卤甲烷则是含量较高的污染物，有些地方饮用水三卤甲烷含量甚至高 达7 8 4 w g f l 。 另 外 ， 饮 用 水 中 新 的 4 遥 上 物 特别 是 病 源 微 生 物， 如 贾 第 虫 ( g i a r d i a ) 、 抗氯型病源微生物隐 抱子虫 ( c r y p t o s p o r i d i u m) 等的出现也给人 们的 健康带来了 新的 威胁。 为此，世界卫生组织、美国、 欧共体、日 本制定 了比较完善的饮水水质标准。我国政府根据国情制定了全新的水质标准。饮 水水质标准的提高，对现有的水处理技术提出了新的要求和挑战，而其中饮 用水中有机物的控制，特别是消毒副产物的控制是h e 待解决的首要问题 西北工业大学硕士学位论文 饮用水源水水质的恶化和水质标准的提高，使以混凝、沉淀、过滤和消 毒为主体的常规水处理工艺己不能满足要求。国内外的试验研究和实际生产 结果表明，受污染的水源水经常规水处理工艺只能去除有机物的 2 0 %-3 0 %，且由于溶解性有机物的存在，不利于破坏胶体的稳定性而使浊度的去除 效果明显下降 ( 仅为 5 0 %-6 0 %) 。对常规水处理工艺出水进行气相色谱和 质谱( g c / ms ) 联机分析微量有机污染物 和 a m e s 致突变试验结果表明: 常规 水处理工艺对水中微量有机污染物没有明显的去除效果，水中有机物数量， 尤其是毒性污染物的数量，在处理前后变化不大;预氯化产生的卤代物在混 凝、 沉淀及过滤处理中不能得到有效去除;有预氯化的常规水处理工艺不仅 出水中卤 代物增多， 而且优先控制污染 物及毒性污染物数量也明显上升，出 水致突变活性较处理前增加了5 0 %-6 0 %。故此，开发饮用水除污新技术势 在必行。 美国、西欧、日本等国家或地区广泛开展饮用水除污染新技术的试验研 究， 对活性炭吸附、 臭氧、二氧化氯、高锰酸钾、f e n t o n 试剂等氧化剂氧化 除 污染方法及由 其组成的净化系统进 行了大量的 实验研究， 并形成了以 臭氧 氧化和生物活性炭为代表的深度净化工艺。从充分利用现有构筑物，使之具 备除污能力的目的出发，许多专家学者对常规水处理工艺中的混凝工艺进行 了 新的审视， 提出了 强化混凝 ( e n h a n c e d c o a g u l a t i o n ) 技术。 强化混凝技术通过药剂的匹配、改善和混凝工艺的优化，增大絮体对水 中 超微细颗粒的碰撞、吸附和脱除作 用，降低出 水浊度，提高对天然有机物 ( n o m)的去除效果，最大限度地去除消毒副产物的前体物 ( d b p f p ) ，保 证 饮 用水 消 毒副 产 物 符 合饮 用 水 标 准 2 -5 1 。 美国 环 保 署( u s e p a ) 将 强 化 混 凝 定 义 为 控 制 水 中 有 机 物 、 氯 化 消 毒 副 产 杨( d b p s ) 的 最 可 行 性 技 术( b e s t a v a ia b le t e c h n o lo g y ) 。 研 究 认为 7 -81 ， 强 化 混凝 一 方 面 能 增强 工 艺 本 身 对n o m 的 去除，另一 方面也能 通过改善水的理化性质来改善后续工艺的处理效果。 在s t u a r t 7 的 研究中， 强化混凝后的颗粒活性炭工作时间是常 规混凝后的2 - 3 倍。 j o s e p h 等人6 1 在比较了强化混凝、g a c吸附、超滤三种目 前除污效果 西北工业大学硕士学位论文 比较好的饮用水处理技术之后，也指出了强化混凝技术的经济性、实用性。 1 .2强化混凝研究的意义 强化混凝 ( e n h a n c e d c o a g u l a t i o n ) 技术基于传统的水处理工艺，使之具 备除污能力，对于控制消毒副产物 ( d b p s )的形成，提高饮水安全性具有重 要的作用，尤 其适合于我国的国 情。 我国是发展中国 家，一方面，深度处理 技术如活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等，难以普遍推广和应 用;另一方面，氯气消毒还将在今后很长时期作为饮用水主要的消毒方法， 强化混凝技术可最大限度的控制氯气消 毒产生的卤 代有机污染物:再则， 采 用强化混凝技术不仅投资省、运行费 用低、能耗低、易于管理， 而且对水中 有机物具 有较好的 净化效果， 这些是深度处理技术无法比拟的。 研究与实践 揭示强化混凝技术的 确在饮用水处理方 面取得了 满意的效果，受 此影响，人 们又尝试强化混凝技术应用于城市污水 和工业废水处理方面的 应用和实践， 取得了一定的成果。因此，研究强化混凝技术，使之完善和提高，对于提高 饮水水质， 提高饮水安全性， 提高污 ( 废) 水的处理率，以 及改善我国 水源 污染面广、局部污染比较严重的现状，具有重要环境意义、经济意义和社会 意义。 1 . 3 强化混凝研究综述 水体中悬浮、胶态部分有机物的性质与水体中存在的其它微粒相似，在 混凝处理过程中，其去除机理是相似的，即通过电性中和、吸附架桥、网捕 沉 淀 机 理而 得以 去除 ， 且 去除 率 较高、 冰体中 分 子 质 量 较小 溶 解 性 较 大的 有机物在常规棍凝条件下去除率较低，主要原因是这些有机物具有良好的亲 水性，必须通过强化混凝来提高其去除率。所谓的强化混凝 ，是指通过一定 的 技术措施， 改善混凝剂混合与反应条件，降 低胶体颗粒 动力学稳定 性或聚 集稳定性， 增强混凝剂对低分子亲水性有机物的作用力( 物理的和化学的) ， 西北工业大学硕士学位论文 比较好的饮用水处理技术之后，也指出了强化混凝技术的经济性、实用性。 1 .2强化混凝研究的意义 强化混凝 ( e n h a n c e d c o a g u l a t i o n ) 技术基于传统的水处理工艺，使之具 备除污能力，对于控制消毒副产物 ( d b p s )的形成，提高饮水安全性具有重 要的作用，尤 其适合于我国的国 情。 我国是发展中国 家，一方面，深度处理 技术如活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等，难以普遍推广和应 用;另一方面，氯气消毒还将在今后很长时期作为饮用水主要的消毒方法， 强化混凝技术可最大限度的控制氯气消 毒产生的卤 代有机污染物:再则， 采 用强化混凝技术不仅投资省、运行费 用低、能耗低、易于管理， 而且对水中 有机物具 有较好的 净化效果， 这些是深度处理技术无法比拟的。 研究与实践 揭示强化混凝技术的 确在饮用水处理方 面取得了 满意的效果，受 此影响，人 们又尝试强化混凝技术应用于城市污水 和工业废水处理方面的 应用和实践， 取得了一定的成果。因此，研究强化混凝技术，使之完善和提高，对于提高 饮水水质， 提高饮水安全性， 提高污 ( 废) 水的处理率，以 及改善我国 水源 污染面广、局部污染比较严重的现状，具有重要环境意义、经济意义和社会 意义。 1 . 3 强化混凝研究综述 水体中悬浮、胶态部分有机物的性质与水体中存在的其它微粒相似，在 混凝处理过程中，其去除机理是相似的，即通过电性中和、吸附架桥、网捕 沉 淀 机 理而 得以 去除 ， 且 去除 率 较高、 冰体中 分 子 质 量 较小 溶 解 性 较 大的 有机物在常规棍凝条件下去除率较低，主要原因是这些有机物具有良好的亲 水性，必须通过强化混凝来提高其去除率。所谓的强化混凝 ，是指通过一定 的 技术措施， 改善混凝剂混合与反应条件，降 低胶体颗粒 动力学稳定 性或聚 集稳定性， 增强混凝剂对低分子亲水性有机物的作用力( 物理的和化学的) ， 西北工业大学硕士学位论文 比较好的饮用水处理技术之后，也指出了强化混凝技术的经济性、实用性。 1 .2强化混凝研究的意义 强化混凝 ( e n h a n c e d c o a g u l a t i o n ) 技术基于传统的水处理工艺，使之具 备除污能力，对于控制消毒副产物 ( d b p s )的形成，提高饮水安全性具有重 要的作用，尤 其适合于我国的国 情。 我国是发展中国 家，一方面，深度处理 技术如活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等，难以普遍推广和应 用;另一方面，氯气消毒还将在今后很长时期作为饮用水主要的消毒方法， 强化混凝技术可最大限度的控制氯气消 毒产生的卤 代有机污染物:再则， 采 用强化混凝技术不仅投资省、运行费 用低、能耗低、易于管理， 而且对水中 有机物具 有较好的 净化效果， 这些是深度处理技术无法比拟的。 研究与实践 揭示强化混凝技术的 确在饮用水处理方 面取得了 满意的效果，受 此影响，人 们又尝试强化混凝技术应用于城市污水 和工业废水处理方面的 应用和实践， 取得了一定的成果。因此，研究强化混凝技术，使之完善和提高，对于提高 饮水水质， 提高饮水安全性， 提高污 ( 废) 水的处理率，以 及改善我国 水源 污染面广、局部污染比较严重的现状，具有重要环境意义、经济意义和社会 意义。 1 . 3 强化混凝研究综述 水体中悬浮、胶态部分有机物的性质与水体中存在的其它微粒相似，在 混凝处理过程中，其去除机理是相似的，即通过电性中和、吸附架桥、网捕 沉 淀 机 理而 得以 去除 ， 且 去除 率 较高、 冰体中 分 子 质 量 较小 溶 解 性 较 大的 有机物在常规棍凝条件下去除率较低，主要原因是这些有机物具有良好的亲 水性，必须通过强化混凝来提高其去除率。所谓的强化混凝 ，是指通过一定 的 技术措施， 改善混凝剂混合与反应条件，降 低胶体颗粒 动力学稳定 性或聚 集稳定性， 增强混凝剂对低分子亲水性有机物的作用力( 物理的和化学的) ， 西北工业大学硕士学位论文 从而提高混凝技术处理能力，发 挥其 最大混 凝去除效能9 - 1 1 1 .3 . 1 强化混凝的研究与应用现状 1 .3 . 1 . 1 城市污水处理中的应用 美国对于强化混凝技术在给水处理中的 研究和应用较多 1 2 1 ， 但是在城市 污 水处 理 中 也 有 报 道【1 3 。 美国 落 杉 矶 市 的h y p e ri o n 污 水 处 理 厂 采用 一 种阴 离 子高聚 物( 0 . 1 5 m g / l ) ， 与 1 0 m g / l 的f e c 1 3 复配处理城市污水， 连续运行6 a , s s 和b o d s 的一级处理去除率稳定在 8 3 % 和5 1 % 左右， 同时 对磷和重金属的 去除效果也很好， 而其基建费 和运行费却只 有二级处理厂的3 0 % 左右。 南加 利福尼亚 4大污水处理厂通过对传统一级处理的工艺进行改进， 投加 f e c l 3 混凝剂和部分助凝剂，处理效果大幅度提高。改进后的一级处理工艺， s s去 除 率达到了8 5 % , b o d s 的 去除率增加到5 0 % 以上。 m e t e 等11 4 认为， 从经济 和技术上来讲，强化混凝技术是一项简单而有效的水处理技术，能有效去除 水中溶解性有机物、胶体杂质等。 此外 ， 以 色 列 1 5 、 埃 及 16 、日 本 171挪 威 18 1和南 非 3等国 对 强 化 混 凝的 研究和应用均有较多成功的实 例。近年来， 随着环境保护力度的加强， 强化 混凝技术 在我国 也得到一定的发 展。 h a r l e m a n 等 1 9 曾 做了强 化混凝工艺和常 规一 级处理工艺的比 较试验。 试验表明，1 0 m g / l 的f e c 1 3 和0 . 1 5 m g / l 的聚 合物能使5 s 的去除率从7 1 % 提高到9 1 % , b o d 5 的去除率从4 2 % 提高到8 0 % , 且可节省3 0 %沉淀池体积。台 湾的c h e n c h i u y a n g 研究了 城市污水排海前的 强 化 混 凝 处 理 ， 投 加 硫 酸 铝 和 p a c 各 住 m g /l ， 沉 淀 “ ， s s 和 ” o d 5 的 去 除 率 分别 为7 0 % 和6 0 % ， 比 强 化处 理 前 提 高了2 5 和3 5 个 百 分点 。 上 海 市在 建的两个超大型污水处理厂:竹园污水处理厂 ( 一期) 与白龙港污水处理厂 ( 设 计日 处 理能 力 分 别为1 7 0 万m 3 与1 3 0 万m 3 ) 也 采 用以 强 化混 凝 为 主 的 处理t艺流程。 d, t . 4 k . r. ip f 补理牛活污人在国内外的成功实例表明，强化混凝技术对于改 西北工业大学硕士学位论文 从而提高混凝技术处理能力，发 挥其 最大混 凝去除效能9 - 1 1 1 .3 . 1 强化混凝的研究与应用现状 1 .3 . 1 . 1 城市污水处理中的应用 美国对于强化混凝技术在给水处理中的 研究和应用较多 1 2 1 ， 但是在城市 污 水处 理 中 也 有 报 道【1 3 。 美国 落 杉 矶 市 的h y p e ri o n 污 水 处 理 厂 采用 一 种阴 离 子高聚 物( 0 . 1 5 m g / l ) ， 与 1 0 m g / l 的f e c 1 3 复配处理城市污水， 连续运行6 a , s s 和b o d s 的一级处理去除率稳定在 8 3 % 和5 1 % 左右， 同时 对磷和重金属的 去除效果也很好， 而其基建费 和运行费却只 有二级处理厂的3 0 % 左右。 南加 利福尼亚 4大污水处理厂通过对传统一级处理的工艺进行改进， 投加 f e c l 3 混凝剂和部分助凝剂，处理效果大幅度提高。改进后的一级处理工艺， s s去 除 率达到了8 5 % , b o d s 的 去除率增加到5 0 % 以上。 m e t e 等11 4 认为， 从经济 和技术上来讲，强化混凝技术是一项简单而有效的水处理技术，能有效去除 水中溶解性有机物、胶体杂质等。 此外 ， 以 色 列 1 5 、 埃 及 16 、日 本 171挪 威 18 1和南 非 3等国 对 强 化 混 凝的 研究和应用均有较多成功的实 例。近年来， 随着环境保护力度的加强， 强化 混凝技术 在我国 也得到一定的发 展。 h a r l e m a n 等 1 9 曾 做了强 化混凝工艺和常 规一 级处理工艺的比 较试验。 试验表明，1 0 m g / l 的f e c 1 3 和0 . 1 5 m g / l 的聚 合物能使5 s 的去除率从7 1 % 提高到9 1 % , b o d 5 的去除率从4 2 % 提高到8 0 % , 且可节省3 0 %沉淀池体积。台 湾的c h e n c h i u y a n g 研究了 城市污水排海前的 强 化 混 凝 处 理 ， 投 加 硫 酸 铝 和 p a c 各 住 m g /l ， 沉 淀 “ ， s s 和 ” o d 5 的 去 除 率 分别 为7 0 % 和6 0 % ， 比 强 化处 理 前 提 高了2 5 和3 5 个 百 分点 。 上 海 市在 建的两个超大型污水处理厂:竹园污水处理厂 ( 一期) 与白龙港污水处理厂 ( 设 计日 处 理能 力 分 别为1 7 0 万m 3 与1 3 0 万m 3 ) 也 采 用以 强 化混 凝 为 主 的 处理t艺流程。 d, t . 4 k . r. ip f 补理牛活污人在国内外的成功实例表明，强化混凝技术对于改 西北工业大学硕士学位论文 善我国城市生活污水由于资金不足而处理率低下的现状具有重要的实用价 值 。 1 . 3 . 1 . 2工业废水处理中的应用 混凝处理过程是工业废水处理工艺系统的最基本的 单元之一。强化混凝 技术的 应用将会提高废水处理率、 降低后续处理工艺的负 荷、 减少基建费 用、 降低处理耗价。阮 湘元等 2 0 用p a c , p a m预处理富含有机染料的染整 废水， 联 合 氧 化絮 凝 床， 出 水 可 达工 业 污水 排 放标 准; 朱 虹 等 12 11 研 究 表明 ， 新 型 絮 凝剂聚磷硫酸铁是一种更为有效的染整废水处理絮凝剂。 姚文娟等2 2 ! 研究 表 明， p a c 、 壳聚糖、 膨润土和p a m等絮凝剂对酒精槽的离心废液有较好的 絮 凝效果， s s去除率为 8 6 .5 7 % 一8 9 .6 2 %, c o d去除率为 5 8 . 2 % 5 9 .2 %;另 外，强化混凝在染整废水的脱色处理中 应用较多， 这方面，李春华等 2 3 1 做过 比较详细的综述。 与城市生活污水的强化混凝技术相比，工业废水处理中的强化混凝技术 更注重于针对不同 种类的废水 与污染物，开发处理效果更佳的 新型混凝剂或 新型复合混凝剂。因此，研究新型高效混凝剂将是强化混凝技术在工业废水 处理中广泛应用的关键。 1 .3 . l 3 微污染源水处理中的试验研究 中科院 王曙光等 2 4 1 采用聚合氯化铁 ( p f c ) 为混凝剂，对深圳市的龙岗 河、观兰河、燕川河、大茅河水体进行了强化混凝处理的试验研究。结果表 明 ， 当 p f c 投 )jj 口 量 为 : 。 m g / l 时 ， 瘾河( 原 水 c o d = 4 8 .o m g / l ) 的 c o d 去除率达 7 0 %以上，浊度去除率达 9 1 %, t p的去除率达到 9 5 %, t n的去除 率达 4 1 %: 大茅河 ( 原水 c o d = 8 4 . o m g / l )的c o d去除率达到 5 0 % 以上， 浊度去除率达 7 8 %, t p的去除率达 % 5 %, t n的去除率达 4 1 .6 %，对重金 属也有一定的去除效果。处理后水质达到或接近地面水水质标准。 西北工业大学硕士学位论文 c h e n g 等 2 5 用a 12 ( s 0 4 )3 1 p a c . f e c 13 和 p f s 等 混 凝 剂 处理 水 库 水。 结 果表明， p f s比 f e c 1 3 有更高的溶解性有机物 ( d o c )去除率和更少的铁残 留; a 1 2 ( s 0 4 ) 3 对浊度、 色度和细菌的去除效果最好， 但是 对 d o c的去除效 果不够理想;当p f s 和 a 1 2 ( s o 4 ) 3 联合使用时， 处理效果最佳， d o c , 浊度、 色度都能得到很好的去除。 肖 锦 2 6 等采用 p a c为混 凝剂，c g a( 自 制)为助凝剂， 对珠江广州河 段原水、 深圳水库原水进行了 室内 静态试验并对某水厂原水进行了 动态 试验， 结果表明， p a c联合 c g a强化混凝对降 低高锰酸钾指数、出水残留铝、浊 度以及提高藻类的去除率均优于传统混凝工艺。 强化混凝在微污染源水处理领域是目前强化混凝技术研究的热点之一。 对于这一部分水体的 研究可有效改善供水紧张的 现状， 并提高我国 城镇居民 饮水水质。在微污染水源水强化混凝处理研究应用过程中，应该特别强调混 凝剂的毒理学安全性，尤其是新型混凝剂的使用应该慎重。 1 .3 .2 强化混凝的技术措施 关于强化混凝技术措施的研究，主要集中在( 1 ) 混凝剂， ( 2 ) 优化反应条件， ( 3 ) 混凝反应设备等几个方面 4 ,2 7 -2 5 1 1 . 3 . 2 . 1 混凝剂 混凝剂是高效混凝处理的核心因素之一。强化混凝关于混凝剂方面的研 究主要集中在常用混凝剂的 潜力挖掘. 发挥其最大功效: 新型高效混凝 剂的研发等几个方面。 1 .3 .2 . 1 . 1 常用混凝剂潜力的挖掘 西北工业大学硕士学位论文 c h e n g 等 2 5 用a 12 ( s 0 4 )3 1 p a c . f e c 13 和 p f s 等 混 凝 剂 处理 水 库 水。 结 果表明， p f s比 f e c 1 3 有更高的溶解性有机物 ( d o c )去除率和更少的铁残 留; a 1 2 ( s 0 4 ) 3 对浊度、 色度和细菌的去除效果最好， 但是 对 d o c的去除效 果不够理想;当p f s 和 a 1 2 ( s o 4 ) 3 联合使用时， 处理效果最佳， d o c , 浊度、 色度都能得到很好的去除。 肖 锦 2 6 等采用 p a c为混 凝剂，c g a( 自 制)为助凝剂， 对珠江广州河 段原水、 深圳水库原水进行了 室内 静态试验并对某水厂原水进行了 动态 试验， 结果表明， p a c联合 c g a强化混凝对降 低高锰酸钾指数、出水残留铝、浊 度以及提高藻类的去除率均优于传统混凝工艺。 强化混凝在微污染源水处理领域是目前强化混凝技术研究的热点之一。 对于这一部分水体的 研究可有效改善供水紧张的 现状， 并提高我国 城镇居民 饮水水质。在微污染水源水强化混凝处理研究应用过程中，应该特别强调混 凝剂的毒理学安全性，尤其是新型混凝剂的使用应该慎重。 1 .3 .2 强化混凝的技术措施 关于强化混凝技术措施的研究，主要集中在( 1 ) 混凝剂， ( 2 ) 优化反应条件， ( 3 ) 混凝反应设备等几个方面 4 ,2 7 -2 5 1 1 . 3 . 2 . 1 混凝剂 混凝剂是高效混凝处理的核心因素之一。强化混凝关于混凝剂方面的研 究主要集中在常用混凝剂的 潜力挖掘. 发挥其最大功效: 新型高效混凝 剂的研发等几个方面。 1 .3 .2 . 1 . 1 常用混凝剂潜力的挖掘 西北工业大学硕士学位论文 1 .3 .2 . 1 . 1 .1 增大药剂的投加量 在原水质变差的条件下，通过增大药剂投加量，增加颗粒物参与吸附架 桥与卷扫等作用的 机会， 利于胶体聚集稳定性的破坏，对混凝效果的 提高是 有 益 的 。 通 过 增 大药 剂投 量 强 化 混 凝 3 1 ， 可 使 水中n o m的 去 除 率达6 0 % 以 上， 且对于总有机碳 ( t o c ) 大于5 m 酬 l的 水，强化混凝处理的出 水效果与 臭氧、活性炭吸附等高级处理技术的相当，而且发现无机混凝剂的效果好于 有 机的 3 , 2 8 .3 0 1 黄晓东( 3 1 等以 微污染水库水为原水， 将增加 p a c投量的强化混凝与 常规 混凝的处理效果进行对比，试验结果显示，增 加 p a c投量使 t o c去除 率提 高2 4 % ， 高锰酸钾指数去除率提高 1 0 . 5 %; 藻 类去除率也由常规混凝的6 7 .2 % 上升至 8 5 .9 %，提高了 1 8 . 7 % 。以西安兴庆湖为原水， 黄廷林研究发现 3 2 1 强 化 混 凝 去除n o m的 最 佳p h 、 投药 量 基 本 不 受浊 度的 影 响， 通 过 增 大 混 凝 剂 硫 酸 铝 ( a s ) 投 量和 降 低p h ， 可使t o c的 去 除 达7 0 % 以 上。 董秉 直 3 31 等研究增加 as用量对黄浦江水中 n o m 处理效果时发现，随着混凝剂投加 量的 增加， d o c和u v 2 5 4 去除率逐渐提高， 而且后者比 前者要高1 0 %。 这是 因为以腐殖酸类有机物为代表的天然水体中的有机物常含有较多的官能团， 如一c o o h和一 o h ， 而u v 2 5 4 在很大程度上 为腐殖酸类有机物所构成。 加大 混凝剂投加量，形成大量的金属氢氧化物 ，并使其正电荷密度上升，同时， 混凝剂投加量增加， 水中的p h下降， 在低p h条件下， 较小分子量的 有机物 特别是腐殖酸类有机物，质子化程度提高，