摘要：對(duì)微污染水源的強(qiáng)化混凝水處理技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的介紹。詳細(xì)闡述強(qiáng)化混凝的主要影響因素，如混凝劑種類(lèi)及投加量、pH值、溫度、堿度和原水水質(zhì)等，同時(shí)介紹了幾種常用的強(qiáng)化混凝方法，并對(duì)該技術(shù)在微污染水源水處理中的應(yīng)用予以展望和提出建議。
??????? 關(guān)鍵詞：微污染；強(qiáng)化混凝；粉末活性炭(PAC)；高錳酸鉀復(fù)合藥劑(PPC)
??????? 水源地飲用水污染對(duì)給水工程造成了各種損失，給傳統(tǒng)凈水工藝提出了挑戰(zhàn)。微污染水源指的是水體的物理、化學(xué)或微生物指標(biāo)已不能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中作為生活飲用水源水的水質(zhì)要求，但通過(guò)特殊工藝處理后尚可使用的原水。水源水質(zhì)的惡化，一方面勢(shì)必額外地投加大量的混凝劑，使制水成本大大增加；另一方面水中藻類(lèi)過(guò)避繁殖，使給水產(chǎn)生一定的色度和臭味，水源水的污染加劇了水資源的危機(jī)。此外，由于水源中污染物質(zhì)的存在，對(duì)人類(lèi)的健康有很大的影響，而靠國(guó)內(nèi)目前普遍使用的常規(guī)凈化工藝又很難去除掉，尤其是有機(jī)物，結(jié)果致使城市居民不得不長(zhǎng)期飲用這種不安全的水，因而選擇一種適合的微污染水源水處理技術(shù)方案引起人們的高度重視。
??????? 1 強(qiáng)化混凝內(nèi)涵
??????? 強(qiáng)化混凝是給水常規(guī)處理中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過(guò)強(qiáng)化混凝，可去除原水中絕大部分的濁度、色度，提高常規(guī)混凝法處理中天然有機(jī)物(NOM)去除效果，最大限度地去除消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物(DBPFP)等有機(jī)物。它是為提高常規(guī)混凝效果，通過(guò)增加混凝劑的投加量、改變混凝劑的匹配或調(diào)整pH值，保證濁度去除率的同時(shí)提高水中有機(jī)物去除率所采取的措施。廣義上說(shuō)，可通過(guò)改善混凝條件提高出水水質(zhì)。一般認(rèn)為，混凝過(guò)程是混凝劑水解產(chǎn)物對(duì)水中膠體進(jìn)行壓縮雙電層和吸附電中和使其脫穩(wěn)，從而形成細(xì)小的顆粒，繼而絮凝為大而密實(shí)的礬花，并通過(guò)吸附架橋或網(wǎng)捕作用使脫穩(wěn)的膠體生成粒度較大的絮凝體，再通過(guò)沉淀和過(guò)濾進(jìn)行分離去除。而水中分子質(zhì)量較小、溶解度較大的有機(jī)物在一般混凝條件下去除率很低，主要原因是由于其具有良好的親水性而不易被混凝劑的水解產(chǎn)物--金屬氫氧化物所吸附，有機(jī)物不fEl增加r膠體表面電荷，而且造成空間位阻效應(yīng)。但是，如果通過(guò)改善混凝處理?xiàng)l件，即在低pH值、高混凝劑用量的強(qiáng)化混凝條件下形成大量金屬氫氧化物，改善混凝劑水解產(chǎn)物的形態(tài)且使其正電荷密度上升，同時(shí)低pH值條件會(huì)影響有機(jī)物離解度和改變水中有機(jī)物存在形態(tài)，有機(jī)物質(zhì)子化程度提高，電荷密度降低，進(jìn)而降低起溶解度及親水性，成為較易被吸附的形態(tài)。
??????? Randtke認(rèn)為強(qiáng)化混凝去除有機(jī)物的機(jī)理主要包括膠體狀天然有機(jī)物(NOM)的電中和作用，腐殖酸和富里酸聚合體的沉淀作用，以及吸附于金屬氫氧化物表面上的共沉淀作用。水中溶解性的有機(jī)物而言，依靠后一種作用即吸附于混凝劑的金屬沉淀物上而去除。美國(guó)環(huán)保局認(rèn)為，強(qiáng)化混凝是達(dá)到飲用水消毒／消毒副產(chǎn)物(D／DBP)條件第一實(shí)施階段，控制飲用水中NOM的最佳方法之一，并通過(guò)了消毒劑／消毒副產(chǎn)物(D／DBP)法規(guī)，要求“給水進(jìn)行強(qiáng)化絮凝處理”。
??????? 2強(qiáng)化混凝影響因素
??????? 天然有機(jī)物的混凝主要依靠壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋以及混凝劑沉淀物的網(wǎng)捕卷掃等。強(qiáng)化混凝去除天然有機(jī)物，其去除率的大小受混凝劑的種類(lèi)和性質(zhì)、混凝劑的投加量、pH值、堿度以及原水水質(zhì)等因素的影響。
??????? 2．1 混凝劑種類(lèi)的影響
??????? 對(duì)于不同的水質(zhì)，混凝劑的選擇有所不同，但是總體上來(lái)說(shuō)無(wú)機(jī)(鐵鹽及鋁鹽)混凝劑對(duì)TOC去除效果比有機(jī)絮凝劑好，這是因?yàn)橛袡C(jī)陽(yáng)離子高分子絮凝劑在天然水混凝過(guò)程中，只能產(chǎn)生電中和作用并參與腐殖酸和富里酸的沉淀，不能吸附有機(jī)物；而鋁鹽和鐵鹽不但可以起電中和作用使膠粒脫穩(wěn)形成腐殖酸和富里酸的鋁、鐵聚合物以利于沉淀去除，而且還能在形成的金屬氫氧化物的表面提供強(qiáng)烈的吸附作用，同時(shí)還有網(wǎng)捕作用。高分子絮凝劑有很好的助凝效果，目前廣泛應(yīng)用的是聚丙烯酰胺類(lèi)絮凝劑。近年來(lái)，由于生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，微生物絮凝劑以其無(wú)毒、可生物降解、無(wú)二次污染等獨(dú)特的性質(zhì)，越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注，在給水處理工藝中展示了良好的應(yīng)用前景。
??????? 2．2混凝劑投加量的影響
??????? 徐勇鵬等通過(guò)一些對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探討混凝劑量對(duì)有機(jī)物去除的影響。分別對(duì)不同原水濁度下不同有機(jī)物含量的水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，隨著混凝劑投加量的增加，濁度、CODMn、uV254的去除率也隨之相應(yīng)地提高。當(dāng)濁度的去除率達(dá)最大值80％時(shí)，隨著混凝劑投加量的繼續(xù)增加，CODMn、uV254的去除率仍有提高，這是因?yàn)榛炷齽┧庑纬傻目s聚產(chǎn)物如[AIn(H2O)m(OH)3n]的巨大的超吸附作用發(fā)生共沉淀的效果。隨著投藥量的繼續(xù)增加，已被中和的帶負(fù)電的膠體離子可能重新因吸附作用而帶正電，并重新獲得穩(wěn)定，混凝效果減弱，從而表現(xiàn)為CODMn、uV254的去除率提高變得緩慢。
??????? 適量增加混凝劑的投加量能有效提高濁度、有機(jī)物的去除，并且去除有機(jī)物的投藥量高于除濁的投藥量。當(dāng)然也不能一味地增加混凝劑的投藥量，過(guò)高量會(huì)引起膠體重新穩(wěn)定，并且易產(chǎn)生大量的污泥，造成二次污染。合適的投量應(yīng)該根據(jù)水源水質(zhì)特點(diǎn)和處理后水質(zhì)要求來(lái)確定。
??????? 2．3 pH值對(duì)混凝的影響
??????? 水溫恒定時(shí)，pH值是影響混凝的最重要因素之一，每種混凝劑因其自身特性通常具有自己最佳的pH值范圍。濁度和有機(jī)物最佳去除的pH值范圍并不吻合。隨著pH值由小變大，通常在pH值在5．0～6．0之間時(shí)，有機(jī)物的去除效果最好，這是因?yàn)殇X鹽、鐵鹽在此條件下水解產(chǎn)物帶較高正電荷，而富里酸和腐殖酸等溶解性有機(jī)物帶過(guò)量負(fù)電荷，因此在此pH值內(nèi)電性中和作用比較明顯。
??????? pH值對(duì)混凝效果的影響主要是因?yàn)樗绊懟炷齽┧馑俣?、產(chǎn)物的存在形態(tài)與性能。以鋁鹽為例，鋁鹽水解過(guò)程中所生成的A1(OH)3膠體物質(zhì)是典型的兩性化合物，當(dāng)它離解時(shí)，既能生成帶正電的陽(yáng)離子，也能生成帶負(fù)電的陰離子，混凝中負(fù)電性土壤膠體的脫穩(wěn)凝聚需要大量正電荷混凝劑，當(dāng)pH>8．5時(shí)，Al(OH)3離解生成鋁酸鹽，使AI(OH)3膠體帶負(fù)電；當(dāng)pH<5時(shí)，鋁在水中的存在狀態(tài)主要是AI3+、A1(OH)2+，而Al(OH)3數(shù)量很低。鐵鹽水解產(chǎn)物溶解度極低，pH值對(duì)鐵鹽混凝劑的影響
??????? 較小，只有在pH<3時(shí)鐵鹽的水解才受到抑制，或在堿性很強(qiáng)的情況下，才有可能重新溶解。
??????? 大量研究表明，較低的pH<3值更加有利于混凝去除水中天然有機(jī)物，原因可能是腐殖酸的最大吸附發(fā)生在pH值較低時(shí)，這時(shí)它的‘電位接近于零，更容易粘附到絮體顆粒上而得到去除。隨著pH值的升高，吸附率逐漸降低。