王毅力² 李大鵬³ 郭瑾瓏¹ 湯鴻霄¹
1.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水化學(xué)國家重點實驗室，北京100085；
2. 北京林業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院建筑與環(huán)境工程系，北京100083，e-mail: wangyilinet@sina.com；
3. 北京航天航空大學(xué)環(huán)境工程系，北京

前　言

　　絮凝-DAF(dissolved air floatation)是與絮凝-沉淀對應(yīng)的“advanced”工藝，其對凝聚絮凝反應(yīng)后形成的絮體特性的要求和沉淀不同，目前DAF工藝對絮體特性的要求方面是有爭議的；經(jīng)過絮凝-DAF中試工藝的研究，認為較大粒度的密實絮體能夠與微氣泡發(fā)生充分的接觸粘附的異相絮凝作用^[1-9]。
　　湯鴻霄先生于1995年提出以無機高分子絮凝劑為基礎(chǔ)的高效絮凝技術(shù)集成系統(tǒng)(FRD)，該系統(tǒng)是由高效能絮凝劑聚合氯化鋁PACl、高效率絮凝反應(yīng)器和高經(jīng)濟自動投藥三部分組成^[10、11]。本研究將對微渦旋理論的凝聚/絮凝集成反應(yīng)器與豎流、逆流或靜態(tài)DAF組合進行研究，并探討流動電流SC自動投藥過程。

1．實驗裝置和材料

　　在小試實驗中，可組成旋流混合/折板絮凝(有網(wǎng)格或無網(wǎng)格)/豎流氣浮或逆流氣浮、管式靜態(tài)混合/逆流氣浮等不同的工藝過程。另外，將絮凝反應(yīng)器各取樣孔與靜態(tài)實驗柱連接。
　　此實驗采用中試實驗的攪拌凝聚/絮凝/平流氣浮池工藝的設(shè)備和操作參數(shù)^[6]，將流動電流控制儀器接入數(shù)字式變速蠕動泵的遠程控制接口，研究流動電流SC投藥自動控制。

2．結(jié)果與討論

2.1 流動電流自動控制投藥
　　實驗結(jié)果表明，在流動電流自動控制投藥的過程中，SC的控制點設(shè)置在某一固定值，對于濁度分別在1.3ntu左右微小波動、7-21ntu左右變化的原水；流動電流對水中的顆粒物的表面電荷的變化會作出一定的響應(yīng)，通過調(diào)整投藥量的變化，在SC曲線上出現(xiàn)了波動，但SC值仍舊控制在這一固定值左右，從而可以保持比較穩(wěn)定的出水濁度。但流動電流的探頭仍需改進，從而提高其對低濁水波動時作出更及時和靈敏的響應(yīng)。

2.2 高效凝聚/絮凝/豎流氣浮或逆流氣浮的組合動態(tài)小試工藝的研究
　　圖3表明，盡管旋流混合/無網(wǎng)格的折板絮凝/豎流氣浮在低投藥范圍內(nèi)除濁效果好于另外兩種形式，但其投藥范圍很窄，緩沖性能不好；旋流混合/網(wǎng)格絮凝/豎流氣浮與旋流混合/無絮凝反應(yīng)/豎流氣浮的除濁效果在30 mg/L以下相近，而且后者的投藥范圍比前者窄些。
　　見圖4結(jié)果表明，旋流混合/無絮凝反應(yīng)/逆流氣浮和管式靜態(tài)混合/無絮凝反應(yīng)/逆流氣浮這兩種組合工藝的除濁效果相近，旋流混合/網(wǎng)格絮凝反應(yīng)/逆流氣浮比旋流混合/無網(wǎng)格的折板絮凝/逆流氣浮組合工藝的除濁效果好，但它們在很低投藥量時均比前兩種組合工藝的除濁效果稍好些，但隨著投藥量的逐漸增加，它們的效果反而下降以至于比前兩種組合工藝低得多，而且投藥范圍很窄，緩沖性能不好。

2.3高效凝聚/絮凝反應(yīng)器與靜態(tài)氣浮的組合
　　高效凝聚/絮凝反應(yīng)器與靜態(tài)氣浮的組合實驗結(jié)果見圖5，帶網(wǎng)格絮凝較不設(shè)網(wǎng)格的折板絮凝的除濁效果好。這與前兩節(jié)中的結(jié)論相同，這也說明網(wǎng)格對水流渦旋的切割、G值調(diào)整和絮體的形狀、強度的規(guī)整有利于其與氣泡的粘附作用。在低投藥量時，5分鐘的絮凝時間方可滿足去除濁的要求；而在稍高的投藥量時，2分鐘的絮凝時間已足以達到除濁要求；投藥量越高，要求的絮凝時間越少。

3．結(jié)論

　　(1) 流動電流SC可以對投藥量變化進行調(diào)整，但流動電流的探頭仍需改進，提高其對低濁水波動時作出更及時和靈敏的響應(yīng)。
　　(2) 高效的旋流混合與管式靜態(tài)混合均可達到比較好的效果，不同的氣浮單元因其反應(yīng)器水力學(xué)條件不同，對絮體特征和的要求是不同的，從而出現(xiàn)了豎流式氣浮與逆流氣浮單元之間的差異。
　　(3) 氣浮是絮體與氣泡的碰撞和粘附兩個過程組成；以電性脫穩(wěn)和粘附架橋為絮凝機理的投藥范圍內(nèi)與網(wǎng)捕機理為主投藥量范圍內(nèi)，氣泡與絮體之間的物理化學(xué)作用力是不同的。投藥量與絮凝時間之間存在某種聯(lián)系；在氣浮工藝中，對于一定結(jié)構(gòu)的絮體存在某一尺寸范圍，在此范圍內(nèi)，絮體與氣泡的碰撞與粘附總的結(jié)果是發(fā)生突躍而接近某一極值，在除濁效果上表現(xiàn)為接近曲線的平臺區(qū)。