影響混凝劑混凝去除水中有機(jī)物的因素

影響混凝效果的因素有很多，主要包括水力條件、溫度、pH值、混凝劑種類和投加量、原水水質(zhì)等

(1)水力條件

水力條件主要包括水力強(qiáng)度和作用時(shí)間，其影響混凝劑在水中的擴(kuò)散和水解，是混凝過程中的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)之一。混凝過程可分為兩個(gè)階段，混凝劑加入水中后行快速混合，就是在快速而劇烈的水力或機(jī)械攪拌作用下使投入的混凝劑迅速均勻地分散到原水中，然后發(fā)生絮凝反應(yīng)，此時(shí)攪拌強(qiáng)度和水流速度逐漸降低，同時(shí)還需要一定的絮凝時(shí)間。

(2)溫度

水溫會影響混凝劑的水解，因而對混凝過程產(chǎn)生影響。據(jù)有關(guān)研究，混凝的適宜水溫為20-30℃之間，溫度過高或過低都會影響混凝效果發(fā)揮。水溫過低時(shí)形成的絮體顆粒較細(xì)小，混凝效果差;水溫過高時(shí)形成的絮體較松散、不易沉降，且產(chǎn)生的污泥體積大，含水量高，不易處理。

pH直接影響膠體顆粒的表面電荷、電位和混凝劑的水解反應(yīng)[[50]0混凝劑的投加量與膠體表面電荷、電位有很大關(guān)系，不同的pH下膠體表面電荷不同，而且混凝劑的水解反應(yīng)也不同。低pH下，混凝劑水解受阻礙，因而主要是正電荷密度較高的水解產(chǎn)物，這些產(chǎn)物能夠天然有機(jī)物發(fā)生絡(luò)合和鰲合作用，所以說低pH有利于NOM的去除，但如果pH過低，甘與水解產(chǎn)物之間產(chǎn)生競爭作用，另外過低的pH影響有機(jī)物的竣基等官能團(tuán)的電離，導(dǎo)致去除效果降低。pH值升高時(shí)，混凝劑水解的程度較低pH時(shí)大，產(chǎn)物所帶的正電荷減少，水中正電荷的密度降低，另外pH升高會導(dǎo)致有機(jī)物分子的負(fù)電性增強(qiáng)，因而，此時(shí)混凝以吸附架橋和卷掃網(wǎng)捕為主，并且此時(shí)OH-和有機(jī)物陰離子存在競爭吸附，去除效果受到影響。

(4)混凝劑種類和投加量

混凝過程中有很多復(fù)雜的化學(xué)和物理反應(yīng)，不同種類的混凝劑在混凝過程中與有機(jī)物之間發(fā)生的反應(yīng)不同，因而去除效果存在差異：

金屬鹽混凝劑

不同的無機(jī)鹽適用于不同條件的水質(zhì)。鋁鹽和鐵鹽對有機(jī)物混凝的效果差異不是很明顯。當(dāng)pH為5.06.0時(shí)，鋁鹽中的溶解態(tài)的水解基團(tuán)比鐵鹽多，但是同時(shí)，有機(jī)基團(tuán)對于鐵鹽的親和力更大。六七十年代引入的聚合氯化鐵和聚合氯化鋁與傳統(tǒng)的無機(jī)鹽類比較，聚合氯化鋁有時(shí)要比硫酸鋁效果好，聚合氯化鋁的去除有機(jī)物質(zhì)的應(yīng)用范圍較寬但有研究表明聚合氯化鐵和氯化鐵之間性能比較幾乎無差異。目前無機(jī)混凝劑的研究逐步從聚合氯化鋁向聚合鋁鐵和聚硅鋁方向發(fā)展。選擇混凝劑要考慮水中的總有機(jī)碳(TOC)，水溫和濁度。有時(shí)可能較高的總有機(jī)碳的源水采用鐵鹽混凝劑會好一些。不同的文獻(xiàn)可能會對同一水系的水樣得出不同的結(jié)論，主要是因?yàn)榛炷o密依賴各種條件影響:pH值的控制，水體中無機(jī)離子的濃度，金屬鹽混凝劑陰離子的類型，混凝劑投加前儲備液的濃度。

有機(jī)高分子絮凝劑

有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酞胺類，藥劑分子量高達(dá)15002000萬。有機(jī)聚合高分子主要起到電性中和和吸附架橋的作用，而沒有金屬鹽混凝劑的水解產(chǎn)物吸附共沉作用。帶有相反電荷的聚電解質(zhì)也可以形成不溶解的產(chǎn)物或沉淀物質(zhì)(如陽離子高分子等)，這時(shí)投加量過大往往也會造成再穩(wěn)的現(xiàn)象。聚合物質(zhì)等這種沉淀，也可以通過過濾去除。陽離子高分子聚合物質(zhì)和無機(jī)鹽混凝劑在去除濁度方面有類似的效果，但在去除天然有機(jī)物質(zhì)以及人工合成化學(xué)品方面陽離子高分子聚合物質(zhì)效果較差，特別是對于含有酸性官能團(tuán)的小分子物質(zhì)。原因是有機(jī)高分子的絮凝劑不能形成氫氧化物吸附有機(jī)物質(zhì)再共沉淀去除。

影響混凝效果的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素就是混凝劑投加量，過少和過多都不能達(dá)到很好的去除效果。投加量較低時(shí)，混凝劑主要水解產(chǎn)生低聚態(tài)的產(chǎn)物，這種水解產(chǎn)物可以壓縮膠體顆粒的雙電層，此時(shí)增加混凝劑的投加量可以使膠體顆粒表面電位進(jìn)一步降低，從而提高混凝效果。如果繼續(xù)增加混凝劑投加量，混凝劑水解產(chǎn)物以高聚態(tài)的多核羥基絡(luò)合物為主，此時(shí)混凝主要是吸附電中和以及吸附架橋?yàn)橹鳎钱?dāng)混凝劑投加量過大時(shí)，膠體表面的電性發(fā)生反轉(zhuǎn)，與混凝劑水解產(chǎn)物產(chǎn)生排斥，發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象，影響混凝效果。

(5)水質(zhì)

不同的原水中所含的污染物種類和含量不同，這也是影響混凝效果的因素之一。原水中有機(jī)物的分子量分布、溶解度、電荷特性以及含量直接影響選用混凝劑的種類和投加量。

混凝可以選擇性地去除具有較高分子量的，曾水性較強(qiáng)的分子(如腐殖酸類物質(zhì)等)。混凝劑的投加量較少時(shí)憎水性的有機(jī)物質(zhì)優(yōu)先去除，投加量增加，由于易于混凝的部分被去除，親水性的有機(jī)物質(zhì)也有部分逐步減少，這就說明混凝劑優(yōu)先同憎水有機(jī)物分子發(fā)生反應(yīng)。對于含有酸性官能團(tuán)的親水分子來說，由于酸性基團(tuán)易于和鋁鹽及鐵鹽形成絡(luò)合物質(zhì)，并且易于在氫氧化物沉淀表面吸附，通常去除率也較高，但富里酸除外，原因是富里酸在pH值1.0也能溶解，這時(shí)富里酸處于真溶狀態(tài)。因此富里酸不能簡單地通過電荷中和機(jī)理來去除。天然有機(jī)物質(zhì)可以影響濁度去除的混凝劑投加量和混凝pH值，但是濁度懸浮固體對有機(jī)物質(zhì)去除的條件影響較小。研究發(fā)現(xiàn)含濁度的低濃度腐殖酸溶液(一般為3-4mg/L)，其濁度有助于混凝。這是因?yàn)闈岫阮w粒作為凝結(jié)，增大了碰撞頻率，進(jìn)一步改善了混凝的動(dòng)力學(xué)條件，而且腐殖酸大分子屬于聚電解質(zhì)，可以起到膠粒之間架橋作用。濁度物質(zhì)顆粒對低濃度有機(jī)物質(zhì)去除的影響主要表現(xiàn)在:(1)同等有機(jī)物質(zhì)去除率時(shí)降低混凝劑的投加量。(2)加寬混凝pH值范圍和混凝劑的投加量的應(yīng)用區(qū)域。

但是腐殖酸濃度較高時(shí)進(jìn)行混凝則不同，當(dāng)有濁度時(shí)的混凝劑投加量比僅去除有機(jī)質(zhì)色度要大，隨著腐殖酸濃度增大，去除區(qū)域會向較低pH值方向移動(dòng)，此時(shí)投量也隨之增加。

水中的離子強(qiáng)度可以影響有機(jī)分子的形狀，大小，水解程度，擴(kuò)散速度。二價(jià)陽離子Cat十對于混凝的作用為:(1)有時(shí)可以減少去除有機(jī)物質(zhì)的投加量原因是二價(jià)陽離子(Ca2十)可以和有機(jī)官能團(tuán)絡(luò)合，進(jìn)而減少混凝劑水解產(chǎn)物的需要量。(2)影響藻類的混凝過程。(3)影響腐植物質(zhì)的形狀，大小，擴(kuò)散速率和水合的程度。(4)增加混凝的pH值范圍。研究表明，5042一有利于濁度的去除，但不利于有機(jī)物質(zhì)的去除。

堿度影響水廠水處理的成本，影響或者有利于達(dá)到混凝狀態(tài)。可以采用酸堿調(diào)節(jié)pH值和混凝劑，以消耗堿度。多數(shù)水廠采用投加生石灰以增加堿度。