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作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
1970-01-01 08:00
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2021年1月23日发(作者:imac是什么)

强化混凝在给水处理工程中的应用


摘要:
强化混凝技 术目前在给水领域主要应用于控制饮用水中消毒副产物的含量,
以求达到
更高的饮用水水质要求 。
依据国内外进行过的试验研究及应用,
综述了强化混凝技术的研究
进展及结果,在此 基础上探讨了强化混凝在给水处理工程特别是电站净水系统中的应用前
景。



关键词:给水处理

强化混凝

水质




目前严重影响净水水质进一步提高的问题之一是水中有机物的控制与去除。数十年 来,
国内外水处理工作者在有机物去除问题上已做过大量研究,
探索过多种去除有机物的材料和
方法。近年来美国环境保护局
(USEPA)
为达到饮用水消毒
/
消 毒副产物
(D/DBP)
第一阶段的控
制目标——饮用水中总三卤甲烷
(TH Ms)

0.08mg/L
,卤乙酸
(HAAs)

0.0 6mg/L
,推荐采用
的工艺有:强化混凝
(enhanced
coagulation)
、粒状活性炭吸附
(GAC
adsorption)
和膜过滤
(membrane filtration),而且将强化混凝列为控制天然有机物
(NOM)
的最佳方法。






水的混凝处理是常规给水处理系统中最常用的一种工艺,< br>通常其主要作用是去除水中悬
浮颗粒和胶体微粒,
同时也可以去除水中一部分有机物,< br>但去除有机物的效率不高且波动范
围较大,这主要与水中有机物的种类、形态有关。目前给水处理 工艺中常用的混凝剂是
Al2(SO4)3

FeCl3

PFS(
聚合硫酸铁
)

PAC(
聚合铝
)
,由于水的pH
值直接影响到混凝剂的
水解形态和水中微粒的表面特性,
进而影响到混凝效果 ,
因此对大多数原水而言,
最佳混凝
效果并不发生在微粒
ζ
电位为< br>0
时。
事实上,
当混凝剂用量低时,
获得较好混凝效果所发生
的作用机理主要是电性中和、
吸附架桥;
而当混凝剂用量高时,
获得较好混凝效果所发 生的
作用机理主要是吸附架桥、网捕沉淀。




天然水 体中的有机物
(
通常主要为腐殖酸类有机物,其分子结构上常含有较多的
-COOH< br>和
-OH
基团
)

按其在水中存在的形态可分为悬浮态
(
包括单独存在的有机颗粒和吸附在水中
微粒表面的有机质
)
、胶态和溶解 态三种,悬浮态、胶态部分通常是些分子质量较大、溶解
度较小的有机物组分,
天然水中的有机 物有相当一部分被微小固体颗粒所吸附。
混凝、
澄清
是常规给水处理系统中第一个处理 单元,
而天然水体中悬浮态、
胶态部分有机物的性质与水
体中存在的微粒很相似,如通 常条件下带有负电荷
(
有机物在水中有离解趋向
)
,因此在混凝
处理 过程中,它们的去除机理应该是相似的,
即通过电性中和、吸附架桥、
网捕沉淀得以去
除,
而且去除率较高
(
可达
80%

90%)
。< br>而水中分子质量较小、
溶解度较大的有机物
(
主要是
腐殖酸类中的富里 酸等
)
,在一般混凝条件下去除率很低,主要原因是由于其具有良好的亲
水性而不易被 混凝剂的水解产物——金属氢氧化物所吸附。
但是,
如果通过改善混凝处理条
件,即在 低
pH
、高混凝剂用量的强化混凝条件下形成大量金属氢氧化物,改善混凝剂水解
产物 的形态且使其正电荷密度上升,
同时低
pH
条件会影响有机物离解度和改变水中有机物
存在形态,
有机物质子化程度提高,
电荷密度降低,进而降低其溶解度及亲水性,成为较易
被吸附的形态,
吸着到大量存在的金属氢氧化物颗粒上共沉淀,
这样可提 高水中溶解态有机
物的去除率,进而提高水中有机物总的去除率。所以,理论上通过改善混凝条件
(
强化混凝
)
是提高给水处理工程中有机物去除率的可行且有效的途径。





强化混凝处理工艺试验研究较多的是美国,
而且主 要是在饮用水处理行业,
其主要目标
是提高饮用水中
D/DBP
先质的去除率 。
Thomas R. Hundt
等人的研究表明,水中富里酸
(FA)

类有机物主要通过电性中和沉淀、
吸附共沉淀得以去除,
且主要与铝盐的水解形态有关 ;

pH
条件,聚合氯化铝对
FA
的去除效果优于
AlCl 3

Gil Grozes
等人对
Sacramenta
等河水进< br>行的强化混凝试验发现,
混凝的
pH
控制是获得
NOM
最大去 除率的决定因素,在
pH

6

条件下,强化混凝可增加
6 5%

NOM
去除率。过量加入相近剂量的混凝剂,铁盐对
NOM
的 去除效果明显优于铝盐,其解释是:①铁盐的酸化能力比铝盐强,所以其混凝时
pH
值比
铝盐低,较低的
pH
条件会增加腐殖酸类物质的质子化程度,增加混凝剂水解产物上的正电< br>荷密度,
减少混凝剂需求量,
有利于有机物吸附到金属氢氧化物上;
②尽管铝盐 水解产物的
比表面积

200

400m2/gAl(OH)3
大于铁盐水解产物的比表面积

160

230m2/gFe (OH)3


但相近剂量的铁盐水解产生
Fe(OH)3
的量是铝 盐水解产生
Al(OH)3
量的
2.8
倍。
另外还发现
了高 分子聚合物作混凝剂对溶解态
NOM
的去除效果较差,
这是由于它们不能产生对有机质
具有较好吸附作用的水解产物,
也说明了水中
NOM
的混凝去除机理主要是被 吸附在混凝剂
水解产物
(
金属氢氧化物
)
上而从水中分离出来。
等人的研究也表明,
铁盐对
NOM

去除效果优于铝盐,
有机物上有一个或没有功能基时,
不能同时被典型的混凝—絮凝和吸附
在金属氢氧化物絮体上 而去除,
而含有至少两个相邻功能基
(-COOH

-OH)
的化合 物可同时
由混凝—絮凝和吸附去除,有机物的去除取决于其上的功能基
-COOH
和< br>-OH
的多少及分子
质量,
且有机物最大去除率并不发生在
ζ
电位为
0
时。
Joseph G
.
等人对腐殖酸类物质较多的
原水进行混凝试验时,发现混凝剂量与
TOC
去除率关系曲线上出现突变点,而相对腐殖酸< br>类物质较少的原水,混凝剂量与
TOC
去除率关系曲线比较平缓,这说明水中
N OM
的去除
主要依靠沉淀和共沉淀。
Joseph G
.
等人还比较 了几个主要的有机物去除工艺特征认为强化混
凝是去除天然水中有机物较经济、实用的一种工艺。
Eric hoek
等人研究发现,去除
THMS
先质的最佳
pH
值为
5.5
,去除机理可能是:在混凝剂用量低时,形成金属—有机物
的复合物;而在混凝剂用量较高时,
有机物吸附到金属氢氧化物上而被去除,
腐殖酸类成分
多 的原水,
NOM
去除率较高。试验还表明,在低
pH
条件下能维持原有的浊度 去除效果。



丁桓如等人用聚合硫酸铁和聚合氯化铝对黄浦江水进行的混 凝试验表明,
在最佳
pH
条件下
(
聚合硫酸铁为
5.6,聚合氯化铝为
5.5)
,聚合硫酸铁和聚合氯化铝混凝剂对水中总的、溶解
态的 和紫外吸收部分的有机物去除率分别达到
70%

52%

55%< br>和
70%

52%

33%
,去除
该水体中 有机物的最佳
pH
范围在
5.5

6.5

铁盐的
pH
适用范围比铝盐大,
在低
pH
混凝条
件下,水体中有机 物的去除率明显提高,而且聚合硫酸铁优于聚合氯化铝。黄廷林用
Al2(SO4)3
作混凝剂 对腐殖酸水样和兴庆湖水样进行的强化混凝试验表明,
混合搅拌强度对
TOC
去除效果 有影响,
在较低的混合搅拌强度下,
通过延长絮凝反应时间可获得稍好的
TOC
去除效果。但是,混合强度对
TOC
去除效果的影响远没有
pH
和混凝剂用 量的影响大,去

TOC
的最佳
pH
值均在
5.5
左右,
TOC
去除率分别可达
80%

70%
以上,且浊度 变化不
影响
DBP
先质去除。




国 内外的试验研究得到了几个较一致的结论:
①水中有机物主要依靠吸附共沉淀得以去
除;②去除 水中有机物的最佳
pH
值在
5.5

6.5
,加大混凝剂用 量是有利的;③
NOM
在混
凝条件下去除的主要影响因素是
pH
值和 混凝剂;
④强化混凝对腐殖酸类有机物的去除特别
有效。


化混凝 是在常规混凝处理基础上发展起来的去除水中有机物特别是富含腐殖酸类有机
物的一种处理工艺,
相对其他处理工艺,
其成本较低且在原有处理设备上稍作改造就可实施。
国内外的试验研究均 表明混凝处理的
pH
值控制在
6
左右,并且适当提高混凝剂用量,对大

多数源水中的有机物具有较好的去除效果,关键是
pH
的调节问题。
pH
调节可通过加酸、
用酸化能力强的混凝剂
(

FeCl3)
或用离子交换除盐系统中的阳床酸性出水调节,这样的工
艺条件在工业给水工程中实施是可行的,
特别是在电站给水处理中。
因为一般的电站给水处
理系统中都有离子交换除盐系统辅助的酸碱 系统,所以混凝的
pH
调节更易实现,而对含有
反渗透
(RO)
预除 盐装置的系统,为降低
RO
膜的水解率和防止结垢,其进水
pH
值一般均要< br>调节到酸性范围内,这对实施强化混凝而言,实质上是将
pH
调节点前移了。强化混凝主 要
增加了水处理系统中相关设备的防腐需求、
pH
调节等费用,但对有机物含量不高的 源水可
省去
GAC
吸附设备的投资及运行费用,而对有机物含量较高的源水,通过强化 混凝处理也
可进一步提高
GAC
吸附设备的运行效率
(
降低进水pH
值,对
GAC
吸附去除水中
NOM

有效,
最根本的是要在较低的成本和充分利用现有工艺的条件下,
实现给水质量的明显提高。
因此, 对源水进行强化混凝试验以确定去除水中有机物的最佳
pH
范围及混凝剂用量,进一
步 研究强化混凝与其他工艺
(

GAC
吸附处理
)
的配合使用 ,这在我国水源水普遍受到微污
染的情况下很有现实意义,并相信混凝强化技术在给水处理工程中也有较 大的应用推广价
值。




Enhanced Coagulation in Water Treatment Project


Abstract: The enhanced coagulation technology is currently mainly used in the field of
control
of
drinking
water
disinfection
by-products
in
the
content,
in
order
to
achieve
a
higher quality of drinking water requirements. Test conducted
according
to
international
research
and
application
of
enhanced
coagulation
technology,
reviewed
research
progress and results, on the basis of the enhanced coagulation in water treatment projects,
especially water purification systems in power plant applications.

Keywords: water treatment water by enhanced coagulation








Seriously affect the water quality is currently one of the issues to further improve the
control and removal of organic matter in water. For decades, foreign workers in organic
matter removal treatment has done extensive research on the issue, explore a variety of
materials and methods to remove organic matter. In recent years, the U.S. Environmental
Protection Agency (USEPA) to meet drinking water disinfection / disinfection byproducts
(D / DBP) the first phase of the control objectives - total trihalomethanes in drinking water
(THMs)

0.08mg
/
L,
haloacetic
acids
(

HAAs)

0.06mg
/
L,
recommended
process
include:
enhanced
coagulation
(enhanced
coagulation),
granular
activated
carbon
adsorption (GAC adsorption) and membrane filtration (membrane filtration), but also as
the control of enhanced coagulation of natural organic matter (NOM) the best way.





Coagulation
treatment
of
water,
conventional
water
treatment
system
is
the
most
commonly
used
technique,
its
main
role
is
usually
to
remove
suspended
particles
and
colloidal particles in water, but also able to remove part of the organic matter, but it is not

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