《分級混凝機制與混凝過程控制研究》是依託北京工業大學，由李星擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：分級混凝機制與混凝過程控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李星
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
混凝過程是給水處理工藝中的關鍵環節，決定了後續處理單元的效能和運行工況。本課題針對傳統混凝過程中存在的凝聚階段和絮凝階段重疊、絮體形成與破碎過程共存、混凝過程與混凝劑特性不協調等問題，提出分級混凝作用機制，建立基於水力條件和混凝劑特性的分級混凝系統，通過調節快速混合強度和混合時間的水力分級方式將凝聚過程和絮凝過程分離為相對獨立的階段，採用混凝劑分級投加方式研究不同特性混凝劑在凝聚和絮凝階段的混凝特性，分彆強化凝聚作用和絮凝作用，改善絮體的形態和沉降分離性能、以及混凝過程的除污染效能；開展基於分級混凝機制的混凝劑適配性研究，對比不同特性混凝劑在分級混凝過程中的效能和影響因素；研究凝聚過程與絮凝過程的協同性，確定凝聚過程對絮凝過程的影響因素，從水力條件、水質條件、混凝劑特性方面進行分級混凝過程控制研究，提出分級混凝過程的調控方法與技術參數，為分級混凝技術的套用提供依據。
結題摘要
本項目最佳化了分級混凝系統的除污染效能，解析了分級混凝作用機制，確定了分級混凝的動力學控制參數，建立了基於水力條件、水質特性及混凝劑特性的分級混凝系統；研究了分級混凝過程中混凝劑與混凝過程、水力條件及投加方式的適配性，研究了不同混凝階段的協同性；建立了分級混凝過程控制方式。 研究結果表明，分級混凝除濁效果更佳、絮體沉降速率更快、高效除濁範圍更寬。混凝劑投量相同時，分級混凝效能更佳，絮體沉降性能更加、結構更密實、強度更高、抗剪下能力更強。延長混合時間可提高膠體顆粒去除率，較短混合時間和較低絮凝攪拌強度有利於有機物的去除。混凝劑特性、投藥量及投藥間隔是分級混凝效能的關鍵因素。分級混凝的凝聚和絮凝階段具有相互補償作用和協同性，凝聚過程欠佳時可通過絮凝階段的最佳化得到改善。混凝劑和磁種投量分別是除濁和絮體強度的關鍵因素，磁種應先於混凝劑0.5 min投加；回流污泥可改善絮凝效果，降低沉後水中溶解性鋁和膠體態鋁含量。PAM宜投加於絮凝反應的7.5min；殼聚糖的選擇應參照絮凝攪拌強度，在低攪拌強度下殼聚糖分子量對絮體特性無明顯影響，高分子量殼聚糖適用於低絮凝攪拌強度。混凝劑特性是決定分級投加比的關鍵因素，不同混凝劑的最佳投加比有顯著差異，具有明顯的混凝劑適配特性；第一級混凝劑投加應使膠體充分脫穩，第二級混凝劑投加點宜在絮凝階段初期（1 min內）；絮凝階段宜採用逐級降速的攪拌方式。鋯鹽對小分子有機物（＜10 kDa）去除效果更佳，絮體大且密實，與鋁鹽復配或分級投加可最佳化鋯鹽投量適用範圍。分級混凝的混合強度和混合時間調控範圍較寬，膠體脫穩程度更高，絮體沉降性能更穩定；混凝劑分級投加比調控在4/8−2/10，絮體特性取決於分級投藥間隔調控範圍（30−60s）。絮凝反應階段初期提高攪拌強度可改善絮體結構，最佳攪拌轉速100~150rpm，第二級投藥可顯著提高混凝效果，分級混凝投藥量減少了32.3%。本項目的研究成果可為混凝機制的發展以及混凝過程的最佳化提供理論和技術支持。
