强化混凝技术研究及应用进展（三）

　　2.1.4 混凝剂的改性和复配

　　混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能，提高混凝效果。江霜英等[34]对上海污水二期工程污水强化混凝处理的试验研究表明，聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配经济有效。Petzold [35]、李尔 等[36]也做过类似的研究，表明两种或两种以上混凝剂处理废水，处理效果优于单一混凝剂的使用，有机和无机混凝剂相配合更为有效，具有广阔的工程应用前景。

　　2.2 强化混凝机理研究新进展

　　2.2.1 表面络合原理及其定量计算模式在强化混凝中的应用

　　70年代初期Stumn等首先提出对水合氧化物的分散体系中金属离子的专属吸附采用配位化学的处理方法，认为颗粒物界面上与H 、OH-和金属离子的结合属于络合化学反应，此时的吸附量可以用与溶液中络合平衡类似的方法，按质量作用定律加于讨论。Schindler等对这一概念加于进一步的阐述，因而后来被称为Stumn-Schindle络合模式，近年被广泛应用于固液界面上反应机制的研究。由于表面络合模型的计算相当繁杂，主要应用计算机模块来进行多组分多相的复杂计算，目前主要的计算机程序有REDE-QL，MINEQL，MICROQL，SUREQL，HYDRAQL，FITEQL等。它们可用来计算各种化学平衡和表面络合反应中的平衡常数和组分浓度。例如MICROQL可以计算饱和Al（OH）3溶液中铝的形态分布及其表面平衡常数。王向天等[37]应用Stumn-Schindle络合模式，计算了高岭土、二氧化硅的表面络合常数，得到了与实验数据相吻合的计算结果。

　　2.2.2 分形理论在强化混凝中的应用

　　分形理论用于对混凝的研究也是一种有效的新手段。絮体结构和性能在混凝研究中一直有十分重要的地位，其大小、强度、密度与穿透性等特点对于污泥处置和出水水质至关重要，其形成往往具有分形特征。通过分形结构分析，用一非整数维数来描述非规则体中的无规则程度，为这些看起来复杂不规则形态提供一种数学框架，从而得以定量的描述，而分形结构分析中最重要的特征参数是分形维数（分维）。一般认为，对应于分形体的不规则和复杂性或空间填充程度，分维不同则反映了聚集体结构所具有的开放程度，在混凝研究中应用分维可以对不同条件下形成的絮体结构进行更为准确的描述。关于分形理论和研究方法及其在强化混凝中的应用，王东升等[38，39]作过比较详细的论述。

　　2.2.3 混凝作用机理研究逐渐向半定量仍至定量化发展

　　表面络合理论和分形理论的引入推动了混凝研究的半定量和定量化进程，发展了多种计算模式和软件，但多限于应用在传统混凝剂，对新型高分子混凝剂混凝过程的计算尚存在困难，有待进一步的研究。王东升等[40]以典型IPF-颗粒物-水溶液体系的相互作用为例，对Dentel的吸附沉积-电中和模式（Precipitation Charge Neutralization Model，PCNM）作了适当改进，能够较好地预测聚合铝的混凝特征，实验结果与模式预测值基本吻合。

　　2.3 其他方面研究新进展

　　2.3.1 混凝过程的在线控制

　　由于流动电流原理及其检测技术在混凝中的应用，实现了混凝过程的在线控制，保证了混凝剂的最佳投药量。另有报道，利用水中颗粒物对光的散射作用能很好地实现混凝过程的在线监测。金鹏康等[41]根据这一原理研制的光散射颗粒分析仪（Photometric Dispersion Analyzer，PDA）对腐殖质混凝过程进行在线监测，并对得到的FI（Flocculation Index）曲线的特征参数进行分析，发现FI曲线及其特征参数受混凝剂投药量的影响很大，其变化情况与胶体稳定情况（ξ电位）及混凝效果（TOC去除率）具有良好的相关性，说明这种在线监测技术对混凝过程的在线监测是有效的。

　　2.3.2 强化混凝设备的开发

　　混凝设备中混合器最为关键，其主要作用是让药剂与水尽快混合。常用的混合设备有水泵混合、管道混合、压力式孔板混合、机械搅拌混合、涡流式混合及射流混合等，其中射流混合是混合技术的新发展，具有混合速度快，功率损失小、絮凝效率高等优点[42].具体过程为用注入管将絮凝剂注入接近反应池的进口处，注入管的侧面周边有几个小孔，混凝剂经小孔以很大的速度进入。在垂直于原水管的中轴处水流的紊动强度最大，混凝剂射流由此进入最易与原水完全混合。

　　3 结语

　　强化混凝技术近年来得到了迅速的发展，在研究和应用中都取得了较大的进步。由于一些新理论新方法的引入，使对强化混凝的研究得以深入，特别是一些基础性的机理研究越来越受到重视，但由于强化混凝是一个相当复杂的过程，其中的许多问题有待于进一步的深入研究，特别是以下几方面应得到加强：

　　（1）继续研制高效混凝剂和混凝设备，提高其混凝效果，降低其生产成本；

　　（2）加强强化混凝的机理研究，寻找研究强化混凝的有效方法，如研究无机高分子絮凝剂中最佳形态的鉴定和定量分析方法等，最大限度地提高其中最佳形态的含量及其稳定性；

　　（3）加强强化混凝动力学的研究，将化学反应动力学与混合的流体动力学结合起来全面描述絮凝剂投入水中后的形态变化及污染物的脱稳模型，以便对强化混凝进行预测和控制，最终服务于工程实践。（爱上考试网编辑整理）