本项目优化了分级混凝系统的除污染效能,解析了分级混凝作用机制,确定了分级混凝的动力学控制参数,建立了基于水力条件、水质特性及混凝剂特性的分级混凝系统;研究了分级混凝过程中混凝剂与混凝过程、水力条件及投加方式的适配性,研究了不同混凝阶段的协同性;建立了分级混凝过程控制方式。 研究结果表明,分级混凝除浊效果更佳、絮体沉降速率更快、高效除浊范围更宽。混凝剂投量相同时,分级混凝效能更佳,絮体沉降性能更加、结构更密实、强度更高、抗剪切能力更强。延长混合时间可提高胶体颗粒去除率,较短混合时间和较低絮凝搅拌强度有利于有机物的去除。混凝剂特性、投药量及投药间隔是分级混凝效能的关键因素。分级混凝的凝聚和絮凝阶段具有相互补偿作用和协同性,凝聚过程欠佳时可通过絮凝阶段的优化得到改善。混凝剂和磁种投量分别是除浊和絮体强度的关键因素,磁种应先于混凝剂0.5 min投加;回流污泥可改善絮凝效果,降低沉后水中溶解性铝和胶体态铝含量。PAM宜投加于絮凝反应的7.5min;壳聚糖的选择应参照絮凝搅拌强度,在低搅拌强度下壳聚糖分子量对絮体特性无明显影响,高分子量壳聚糖适用于低絮凝搅拌强度。混凝剂特性是决定分级投加比的关键因素,不同混凝剂的最佳投加比有显著差异,具有明显的混凝剂适配特性;第一级混凝剂投加应使胶体充分脱稳,第二级混凝剂投加点宜在絮凝阶段初期(1 min内);絮凝阶段宜采用逐级降速的搅拌方式。锆盐对小分子有机物(< 10 kDa)去除效果更佳,絮体大且密实,与铝盐复配或分级投加可优化锆盐投量适用范围。分级混凝的混合强度和混合时间调控范围较宽,胶体脱稳程度更高,絮体沉降性能更稳定;混凝剂分级投加比调控在4/8−2/10,絮体特性取决于分级投药间隔调控范围(30−60s)。絮凝反应阶段初期提高搅拌强度可改善絮体结构,最佳搅拌转速100~150rpm,第二级投药可显著提高混凝效果,分级混凝投药量减少了32.3%。本项目的研究成果可为混凝机制的发展以及混凝过程的优化提供理论和技术支持。 2100433B