1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

混凝工艺的研究发展

摘要:水质的急剧恶化、科学技术的迅速发展与日趋严格的水质标准,对传统混凝工艺提出了严峻的挑战,同时也赋予其新的发展机遇.基于水源微污染现状和消毒副产物控制及安全供水的目标,针对性地提出优化混凝工艺及其操作规范成为目前推动水工业发展的重点所在.本文从评估体系、混凝剂优化、混凝过程优化、絮体结构形成优化以及系统优化控制等角度对优化混凝技术加以综合介绍,并进一步对若干主要研究进展与发展方向加以评述,以推动优化混凝工艺及操作规范的建立与发展.

关键词:优化混凝;水质;水体有机物;消毒副产物;操作规范

Abstract: With the dramatic deterioration of water bodies, the rapid development of science and technology and increasingly stringent water quality standards, we need to improve the traditional coagulation process to cope with the higher standard. And give new opportunities for development.Based on the target of the water pollution situation, micro disinfection by products control and security of supply objectives, put forward to optimize the coagulation process and practices become the key point of water industry development.This article gives a comprehensive introduction about the evaluation system, optimizing coagulant, coagulation process optimization, floc structure formation optimization and system optimization control. This article also gives further comments about a number of major research advances and directions. In order to promote the establishment and development of the optimized coagulation process and practices.

Key words: Optimization of Coagulation; Quality of water; Water organics; Disinfection Byproducts; Operating practices.

引言：

混凝是净水与污水处理工艺中重要的工艺环节之一，如何提高混凝效果一直是该工艺研究的方向。以混凝机理为理论基础，众多学者在优化混凝反应池和沉淀池中的水力条件、混凝模型，以及开发新型高效混凝剂等方面开展了大量的研究工作，取得了丰硕成果。

水体中的化学物质、微生物污染所引起的生态灾难,以及饮用水的安全性和人类健康问题已经引发了人们的普遍关注.水质安全已成为一个全球性的重要问题.为了提供可口、安全的饮用水，强化水处理工艺并加以系统优化成为其中的关键所在。

近几十年来,混凝技术领域研究在各方面均取得了较大的成果,呈现出十分活跃的发展趋势。有关混凝剂化学和混凝过程化学的研究,使人们得以从分子水平探讨混凝过程及混凝剂自身化学形态(包括溶液化学、颗粒与表面形态)的分布与转化规律,这在混凝作用机理与无机高分子混凝剂( Inorganic Polymer Flocculan,t IPF)的研究生产应用中表现尤为突出。

1 混凝的机理以及影响的主要因素

混凝机理主要有电性中和、吸附架桥、卷扫絮凝作用等。混凝的分离过程是一个复杂的物理和化学过程，除了混凝剂的种类、性质、结构和投加量对混凝作用有很大的影响外，温度、PH、搅拌强度和时间、水中杂质的成分和共存盐类等也直接影响混凝的效果^[1]；混凝沉淀过程中的水力条件也会对混凝效果产生影响，如沉淀池中异重流会给混凝沉淀带来不良影响^[2]。因此，混凝工艺中的水力条件、强化混凝条件以及混凝剂是影响混凝效果的三大重要因素。

2 改善混凝效果的研究进展

2.1 改善水力条件的改善混凝效果研究进展

2.1.1 改善絮凝池的水流状态以提高混凝效果的研究

近年来迅猛发展的粒子图象测速技术给往复隔板絮凝池水流涡漩运动的研究开创了广阔的天地，使得混凝沉淀工艺，特别是往复隔板絮凝池中复杂的水流结构得以观察清楚^[3]。从流场的粒子图像以及速度矢量图可以看出，圆弧边壁水流涡漩比较多，由于摩擦阻力降低，所形成的涡漩更能充分利用能量，传递给更小的涡漩。这种低流速的运动便于节约能量、降低水头损失、缩短反应时间。微小涡漩的随机卷动，易使得聚集颗粒以圆周形式运动接触结合，所形成的絮体更为密实而近似球体般地光滑，在后续的沉淀分离过程中易于下沉^[4]。

2.1.2 控制沉淀池中异重流对混凝沉淀效果的改善

平流式沉淀池水流流型的稳定性对混凝沉淀效果也有着很直接的影响，即使设计合理平流沉淀池，也会经常出现偏离理想沉淀的条件，其主要原因是异重流对混凝沉淀效果的影响^[3]。当进入沉淀池的水温低于池内水温时，便形成密度较大的进水沉于池子下部的流动，池中原来温度较高的水便浮在池子上部，即产生下异重流。同样，进水与池内水所含悬浮物浓度不同所引起的密度差，也会产生异重流^[6]。异重流的出现易造成沉淀池内某些流程的水流流速大于平均值，而某些地方的流速却很低，甚至形成死角。这些现象严重影响了沉淀池的出水效果。詹咏等在原有平流沉淀池中间部位增设整流墙，通过垂向动量交换加速碰撞，加强紊动作用，达到垂直均匀，改善了水流条件，异重流基本消失，这大大改善沉淀池中水力条件，减弱异重流的形成，显著提高沉淀效果^[7]。因此，控制水流流型的稳定性是对沉淀池中异重流进行控制的主要措施之一。

2.1.3 絮凝模型的研究进展

水处理絮凝过程的动力学特性是影响絮凝效果的重要因素^[8]。近年来，随着分形理论在絮凝过程动力学研究中的应用，出现了一系列分形成长模型，从絮凝体生长、破碎和絮凝动力学等方面更好地完善了传统的絮凝模型^[9]。絮凝体分形生长模型是研究形成结构致密絮凝体途径的基础；絮凝动力学模型的研究使颗粒碰撞频率函数更适于数值模拟；絮凝体破碎模型对絮凝工艺运行条件控制，以及絮凝剂优选和絮凝设备优化等有实际指导意义。

2.2 强化混凝技术改善混凝效果的研究进展

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^[10]。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。

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；低PH条件下，聚合氯化铝对 FA 的去除效果优于AlCl3^[11]。GilGrozes 等人对河水进行强化混凝试验发现，混凝PH控制是获得水源水中存在的天然有机物NOM最大去除率的决定因素，在PH≈6的条件下，强化混凝可增加 65%的 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^[12]；②尽管 铝 盐 水 解 产 物 的 比 表 面 积[200m2/gAl （OH）3～400m2/gAl（OH）3]大于铁盐水解产物的比表面 积 [160m2/gFe（OH）3～230m2/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 A（lOH）3量的 2.8 倍^[13]。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^[14]。

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；③NOM在混凝条件下去除的主要影响因素是PH值和混凝剂^[15]；④强化混凝对腐殖酸类有机物的去除特别有效。

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（如GAC 吸附处理）的配合使用，在我国水源水普遍受到微污染的情况下很有现实意义，混凝强化技术在给水处理工程中应会有较大的应用推广价值^[16]。

强化混凝技术也广泛应用于工业废水的处理，特别是在化工废水、染整废水和造纸废水的预处理中更为普遍。阮湘元等用PAC、PAM 预处理富含有机染料的染整废水，联合氧化絮凝床，出水可达工业污水排放标准^[17]。

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，特别是以下几个方面应得到加强：

（1）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^[18]；

（2）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。

2.3 提高混凝剂性能以改善混凝效果的研究进展

混凝剂的品质和投加量直接影响着混凝剂沉淀的效果^[10]。当混凝剂不足时，水处理的恶劣效果多半是由于污染物的未充分脱稳所致；而当混凝剂过剩时，则是由于颗粒因超荷现象而导致新的稳定性（再稳定）^[19]。混凝剂优化选择和最佳投药量确定是混凝处理工艺的中心任务，正确选用混凝剂和实现投药自动化与优化控制方式，是提高水质、降低药耗的技术关键。

开发新的混凝剂或采用不同混凝剂的组合工艺强化混凝效果，是CJ/T 206#8212;2005《城市供水水质标准》出台后许多现有老水厂面临的新问题。为此，对国内外的混凝理论及混凝剂的开发、应用现状进行了系统分析，提出了微生物絮凝剂的提取、混凝剂之间的协同效应以及利用分形理论建立混凝模型是今后混凝理论研究及混凝剂的开发方向^[20]。

3.结语

当前国内外对于改善混凝效果的技术研究取得了较多的成果，但还需在以下方面做更多的工作：①改善混凝的水力条件对混凝效果的改善具有重要作用，因此，今后研究方向应偏向于如何使水力条件适于混凝沉淀；②如何消除沉淀池中的异重流对于混凝效果也是今后一大研究方向；③混凝模式的研究将影响今后的混凝工艺设计，以使得水力条件等更适合于混凝沉淀，使混凝效果最大化；④在强化混凝技术上，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，使强化混凝应用更为广阔；⑤高效、低投入、稳定性好的混凝剂研制生产是今后混凝剂研究的重点。

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