强化混凝技术研究及应用进展

强化混凝技术研究及应用进展

强化混凝是在常规混凝的基础上，基于新型混凝剂的开发而发展起来的一种水处理工艺，能有效去除污染水体中的悬浮颗粒、胶体杂质、总磷和藻类等污染物质[1]。关于强化混凝，有强化混凝、化学强化一级处理和强化絮凝等多种提法，本文统称之为强化混凝。强化混凝技术的概念还没有形成权威的解释，笔者认为，强化混凝技术是对常规混凝中药剂、混合、凝聚和絮凝任一环节或多环节的强化和优化，从而进一步提高对水中污染物，包括低分子溶解性污染物的净化效果。 强化混凝作用机理与常规混凝并无太大差别，主要包括压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附－架桥作用、沉析物网捕作用和特殊混凝作用等[2]。向污染水体投入混凝剂后，一方面通过压缩双电层和吸附电中和作用，胶体扩散层被压缩，电位降低，胶体脱稳；另一方面通过吸附－架桥和沉析物网捕等作用使脱稳后的胶体相互聚结成大的絮体并沉淀，最终固液分离。新型高分子混凝剂的使用使以上作用得到强化，它不仅具有以絮凝体吸附水中非溶性大分子有机污染物的物理吸附作用；又能对水中溶解性低分子有机物产生很强的化学吸附和强氧化等多种净化效果，从而可以提高污染物的去除率。但是，要取得良好的混凝效果还和许多因素有关，其中包括混凝剂品种、混凝剂投加量、水质、水力条件、水温、碱度和pH等。只有优化这些反应条件，使混凝剂在最佳条件下起作用，才能达到强化混凝提高常规混凝效果的目的。 1 强化混凝技术在国内外的应用1.1 在生活污水处理中的应用 英国[3]早在1870年就开始应用混凝技术，但很快被生物处理所取

代，到了20世纪80年代，随着新型高效混凝剂的不断问世，同时为了进一步提高污水中有机物和磷的去除率，强化混凝技术开始应用于实际工程。

美国对于强化混凝技术在给水处理中的研究和应用较多[4]，但是在城市污水处理中也有报道[5]。美国落杉矶市的Hyperion污水处理厂采用一种阴离子高聚物（0.15 mg/L），与10 mg/L的FeCl3复配处理城市污水，连续运行6 a，SS和BOD5的一级处理去除率稳定在83%和51%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30%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FeCl3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，SS去除率达到了85%，BOD5的去除率增加到50%以上。Mete等[6]认为，从经济和技术上来讲，强化混凝法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[7]、埃及[8]、日本[9]和挪威等国[10]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。

Harleman等[11]在香港最大的一座CEPT污水处理厂建造之前，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，10mg/L的FeCl3和0.15 mg/L的聚合物能使SS的去除率从71%提高到91%，BOD5的去除率从42%提高到80%，且可节省30%沉淀池体积。 台湾的Chen Chiuyang研究了城市污水排海前的强化混凝处理，投

加硫酸铝和PAC各30 mg/L，沉淀1 h，SS和BOD5的去除率分别为70%和60%，比强化处理前提高了25和35个百分点。

王东海[12]、任洁等[13]采用无机絮凝剂处理低浓度生活污水，当PAC投加量为30～50 mg/L时，CODCr去除率达70%以上，达标排放。 强化混凝处理生活污水在国内外均有很多成功的实例，北欧大型湖泊周边城镇和南欧地中海沿岸城镇经常采用强化混凝技术作为生活污水处理技术，可以说强化混凝是仅次于生化处理的生活污水处理主流技术。在强化混凝技术研究和应用方面，国内外均注重于现有常规混凝剂及絮凝剂的组合或复配，以求达到低成本和高去除率的统一。相对于常规生化处理工艺，强化混凝技术可以节省工程投资，减少水处理成本费用和节约用地面积，特别是该技术对导致水体富营养化元素之一的总磷的去除率能达到90%以上，是很多常规生物处理技术不可比拟的。因此，强化混凝技术是解决我国城镇由于资金不足导致污水处理率低的出路之一。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170万m3与130万m3）也采用以强化混凝为主的处理工艺流程。随着强化混凝技术在我国的普及，2003年颁布的国家城镇污水处理厂排放标准(GB189118－2002)中对该工艺技术的排放标准进行了规定。