浅谈强化混凝在给水处理工程中的应用

摘要：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。依据国内外进行过的试验研究及应用，综述了强化混凝技术的研
究进展及结果，在此基础上探讨了强化混凝在给水处理工程特别是电站净水系统中的应用
前景。

 

关键词：给水处理

 强化混凝 水质 

　　目前严重影响净水水质进一步提高的问题之一是水中有机物的控制与去除。数十年来，
国内外水处理工作者在有机物去除问题上已做过大量研究，探索过多种去除有机物的材料
和方法。近年来美国环境保护局

(USEPA)［1～3］为达到饮用水消毒/消毒副产物(D/DBP)第

一 阶 段 的 控 制 目 标

— — 饮 用 水 中 总 三 卤 甲 烷 (THMs)≤0.08mg/L ， 卤 乙 酸

(HAAs)

≤0.06mg/L，推荐采用的工艺有：强化混凝(enhanced coagulation)、粒状活性炭吸附

(GAC  adsorption) 和膜 过滤 (membrane  filtration)， 而且 将强 化混 凝列 为控 制天 然有 机物
(NOM)的最佳方法［2］。　　
　　水的混凝处理是常规给水处理系统中最常用的一种工艺，通常其主要作用是去除水中
悬浮颗粒和胶体微粒，同时也可以去除水中一部分有机物，但去除有机物的效率不高且波
动范围较大，这主要与水中有机物的种类、形态有关。目前给水处理工艺中常用的混凝剂是
Al2(SO4)3、FeCl3、PFS(聚合硫酸铁)、PAC(聚合铝)，由于水的 pH 值直接影响到混凝剂的水
解形态和水中微粒的表面特性，进而影响到混凝效果，因此对大多数原水而言，最佳混凝
效果并不发生在微粒

ζ 电位为 0 时。事实上，当混凝剂用量低时，获得较好混凝效果所发生

的作用机理主要是电性中和、吸附架桥；而当混凝剂用量高时，获得较好混凝效果所发生的
作用机理主要是吸附架桥、网捕沉淀［

4］。

　　天然水体中的有机物

(通常主要为腐殖酸类有机物，其分子结构上常含有较多的-COOH

和

-OH 基团)，按其在水中存在的形态可分为悬浮态(包括单独存在的有机颗粒和吸附在水

中微粒表面的有机质

)、胶态和溶解态三种，悬浮态、胶态部分通常是些分子质量较大、溶解

度较小的有机物组分，天然水中的有机物有相当一部分被微小固体颗粒所吸附［

5］。混凝、

澄清是常规给水处理系统中第一个处理单元，而天然水体中悬浮态、胶态部分有机物的性质
与水体中存在的微粒很相似，如通常条件下带有负电荷

(有机物在水中有离解趋向)，因此

在混凝处理过程中，它们的去除机理应该是相似的，即通过电性中和、吸附架桥、网捕沉淀
得以去除，而且去除率较高

(可达 80%～90%)。而水中分子质量较小、溶解度较大的有机物

(主要是腐殖酸类中的富里酸等)［6］，在一般混凝条件下去除率很低，主要原因是由于其
具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物

——金属氢氧化物所吸附。但是，如果通过改

善混凝处理条件，即在低

pH、高混凝剂用量的强化混凝条件下［7］形成大量金属氢氧化物，

改善混凝剂水解产物的形态且使其正电荷密度上升，同时低

pH 条件会影响有机物离解度

和改变水中有机物存在形态，有机物质子化程度提高，电荷密度降低，进而降低其溶解度
及亲水性，成为较易被吸附的形态，吸着到大量存在的金属氢氧化物颗粒上共沉淀，这样
可提高水中溶解态有机物的去除率，进而提高水中有机物总的去除率。所以，理论上通过改
善混凝条件

(强化混凝)是提高给水处理工程中有机物去除率的可行且有效的途径。　

　　强化混凝处理工艺试验研究较多的是美国，而且主要是在饮用水处理行业，其主要目
标是提高饮用水中

D/DBP 先质的去除率。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，聚合氯化铝对 FA 的去除效果优于 AlCl3。Gil Grozes 等人［1］对 Sacramenta 等

河水进行的强化混凝试验发现，混凝的

pH 控制是获得 NOM 最大去除率的决定因素，在