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影响混凝效果的原因

来源:巩义市大千净化材料有限公司 发布时间:2018-9-20 11:49:39

    影响混凝效果的因素有很多,主要包括水力条件、温度、pH值、混凝剂种类和投加量、原水水质等。

    聚合氯化铝.jpg(1)水力条件

    水力条件主要包括水力强度和作用时间,其影响混凝剂在水中的扩散和水解,是混凝过程中的关键运行参数之一。混凝过程可分为两个阶段,混凝剂加入水中后首先进行快速混合,就是在快速而剧烈的水力或机械搅拌作用下使投入的混凝剂迅速均匀地分散到原水中,然后发生絮凝反应,此时搅拌强度和水流速度逐渐降低,同时还需要一定的絮凝时间。

    聚合氯化铝.jpg(2)温度

    水温会影响混凝剂的水解,因而对混凝过程产生影响。据有关研究,混凝的最适宜水温为20-30℃之间,温度过高或过低都会影响混凝效果发挥。水温过低时形成的絮体颗粒较细小,混凝效果差;水温过高时形成的絮体较松散、不易沉降,且产生的污泥体积大,含水量高,不易处理。

    聚合氯化铝.jpg(3)pH值

    直接影响胶体颗粒的表面电荷、电位和混凝剂的水解反应。混凝剂的投加量与胶体表面电荷、电位有很大关系,不同的pH下胶体表面电荷不同,而且混凝剂的水解反应也不同。低pH下,混凝剂水解受阻碍,因而主要是正电荷密度较高的水解产物,这些产物能够天然有机物发生络合和鳌合作用,所以说低pH有利于NOM的去除,但如果pH过低,甘与水解产物之间产生竞争作用,另外过低的pH影响有机物的竣基等官能团的电离,导致去除效果降低。pH值升高时,混凝剂水解的程度较低pH时大,产物所带的正电荷减少,水中正电荷的密度降低,另外pH升高会导致有机物分子的负电性增强,因而,此时混凝以吸附架桥和卷扫网捕为主,并且此时OH-和有机物阴离子存在竞争吸附,去除效果受到影响。

    聚合氯化铝.jpg(4)混凝剂种类和投加量

    混凝过程中有很多复杂的化学和物理反应,不同种类的混凝剂在混凝过程中与有机物之间发生的反应不同,因而去除效果存在差异:

    金属盐混凝剂:

    不同的无机盐适用于不同条件的水质。铝盐和铁盐对有机物混凝的效果差异不是很明显。当pH为5.0-6.0时,铝盐中的溶解态的水解基团比铁盐多,但是同时,有机基团对于铁盐的亲和力更大。六七十年代引入的聚合氯化铁和聚合氯化铝与传统的无机盐类比较,聚合氯化铝有时要比硫酸铝效果好,聚合氯化铝的去除有机物质的应用范围较宽但有研究表明聚合氯化铁和氯化铁之间性能比较几乎无差异。目前无机混凝剂的研究逐步从聚合氯化铝向聚合铝铁和聚硅铝方向发展。选择混凝剂要考虑水中的总有机碳(TOC),水温和浊度。有时可能较高的总有机碳的源水采用铁盐混凝剂会好一些。不同的文献可能会对同一水系的水样得出不同的结论,主要是因为混凝紧密依赖各种条件影响:pH值的控制,水体中无机离子的浓度,金属盐混凝剂阴离子的类型,混凝剂投加前储备液的浓度。

    有机高分子絮凝剂:

    有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酞胺类,药剂分子量高达15002000万。有机聚合高分子主要起到电性中和和吸附架桥的作用,而没有金属盐混凝剂的水解产物吸附共沉作用。带有相反电荷的聚电解质也可以形成不溶解的产物或沉淀物质(如阳离子高分子等),这时投加量过大往往也会造成再稳的现象。聚合物质等这种沉淀,也可以通过过滤去除。阳离子高分子聚合物质和无机盐混凝剂在去除浊度方面有类似的效果,但在去除天然有机物质以及人工合成化学品方面阳离子高分子聚合物质效果较差,特别是对于含有酸性官能团的小分子物质。原因是有机高分子的絮凝剂不能形成氢氧化物吸附有机物质再共沉淀去除。

    影响混凝效果的一个非常关键的因素就是混凝剂投加量,过少和过多都不能达到很好的去除效果。投加量较低时,混凝剂主要水解产生低聚态的产物,这种水解产物可以压缩胶体颗粒的双电层,此时增加混凝剂的投加量可以使胶体颗粒表面电位进一步降低,从而提高混凝效果。如果继续增加混凝剂投加量,混凝剂水解产物以高聚态的多核羟基络合物为主,此时混凝主要是吸附电中和以及吸附架桥为主,但是当混凝剂投加量过大时,胶体表面的电性发生反转,与混凝剂水解产物产生排斥,发生再稳现象,影响混凝效果。

    聚合氯化铝.jpg(5)原水水质

    不同的原水中所含的污染物种类和含量不同,这也是影响混凝效果的因素之一。原水中有机物的分子量分布、溶解度、电荷特性以及含量直接影响选用混凝剂的种类和投加量。混凝可以选择性地去除具有较高分子量的,曾水性较强的分子(如腐殖酸类物质等)。混凝剂的投加量较少时憎水性的有机物质优先去除,投加量增加,由于易于混凝的部分被去除,亲水性的有机物质也有部分逐步减少,这就说明混凝剂优先同憎水有机物分子发生反应。对于含有酸性官能团的亲水分子来说,由于酸性基团易于和铝盐及铁盐形成络合物质,并且易于在氢氧化物沉淀表面吸附,通常去除率也较高,但富里酸除外,原因是富里酸在pH值1.0也能溶解,这时富里酸处于真溶状态。因此富里酸不能简单地通过电荷中和机理来去除。天然有机物质可以影响浊度去除的最佳混凝剂投加量和混凝pH值,但是浊度悬浮固体对有机物质去除的最佳条件影响较小。研究发现含浊度的低浓度腐殖酸溶液(一般为3-4mg/L),其浊度有助于混凝。这是因为浊度颗粒作为凝结核心,增大了碰撞频率,进一步改善了混凝的动力学条件,而且腐殖酸大分子属于聚电解质,可以起到胶粒之间架桥作用。浊度物质颗粒对低浓度有机物质去除的影响主要表现在:(1)同等有机物质去除率时降低混凝剂的投加量。(2)加宽混凝pH值范围和混凝剂的投加量的应用区域。

    但是腐殖酸浓度较高时进行混凝则不同,当有浊度时的混凝剂投加量比仅去除有机质色度要大,随着腐殖酸浓度增大,最佳去除区域会向较低pH值方向移动,此时投量也随之增加。水中的离子强度可以影响有机分子的形状,大小,水解程度,扩散速度。二价阳离子Cat十对于混凝的作用为:(1)有时可以减少去除有机物质的最佳投加量原因是二价阳离子(Ca2十)可以和有机官能团络合,进而减少混凝剂水解产物的需要量。(2)影响藻类的混凝过程。(3)影响腐植物质的形状,大小,扩散速率和水合的程度。(4)增加混凝的pH值范围。

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