王毅力² 李大鵬³ 郭瑾瓏¹ 湯鴻霄¹
1.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)的“advanced”工藝，其對(duì)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(duì)絮體特性的要求方面是有爭(zhēng)議的；經(jīng)過(guò)絮凝-DAF中試工藝的研究，認(rèn)為較大粒度的密實(shí)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(wú)機(jī)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(jì)自動(dòng)投藥三部分組成^{[10、11]}。本研究將對(duì)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(jìn)行研究，并探討流動(dòng)電流SC自動(dòng)投藥過(guò)程。

1．實(shí)驗(yàn)裝置和材料

　　在小試實(shí)驗(yàn)中，可組成旋流混合/折板絮凝(有網(wǎng)格或無(wú)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(guò)程。另外，將絮凝反應(yīng)器各取樣孔與靜態(tài)實(shí)驗(yàn)柱連接。
　　此實(shí)驗(yàn)采用中試實(shí)驗(yàn)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(dòng)電流控制儀器接入數(shù)字式變速蠕動(dòng)泵的遠(yuǎn)程控制接口，研究流動(dòng)電流SC投藥自動(dòng)控制。

2．結(jié)果與討論

2.1 流動(dòng)電流自動(dòng)控制投藥
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在流動(dòng)電流自動(dòng)控制投藥的過(guò)程中，SC的控制點(diǎn)設(shè)置在某一固定值，對(duì)于濁度分別在1.3ntu左右微小波動(dòng)、7-21ntu左右變化的原水；流動(dòng)電流對(duì)水中的顆粒物的表面電荷的變化會(huì)作出一定的響應(yīng)，通過(guò)調(diào)整投藥量的變化，在SC曲線(xiàn)上出現(xiàn)了波動(dòng)，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(dòng)電流的探頭仍需改進(jìn)，從而提高其對(duì)低濁水波動(dòng)時(shí)作出更及時(shí)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(dòng)態(tài)小試工藝的研究
　　圖3表明，盡管旋流混合/無(wú)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(wú)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(jiàn)圖4結(jié)果表明，旋流混合/無(wú)絮凝反應(yīng)/逆流氣浮和管式靜態(tài)混合/無(wú)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(wú)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?cè)诤艿屯端幜繒r(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(shuō)明網(wǎng)格對(duì)水流渦旋的切割、G值調(diào)整和絮體的形狀、強(qiáng)度的規(guī)整有利于其與氣泡的粘附作用。在低投藥量時(shí)，5分鐘的絮凝時(shí)間方可滿(mǎn)足去除濁的要求；而在稍高的投藥量時(shí)，2分鐘的絮凝時(shí)間已足以達(dá)到除濁要求；投藥量越高，要求的絮凝時(shí)間越少。

3．結(jié)論

　　(1) 流動(dòng)電流SC可以對(duì)投藥量變化進(jìn)行調(diào)整，但流動(dòng)電流的探頭仍需改進(jìn)，提高其對(duì)低濁水波動(dòng)時(shí)作出更及時(shí)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(dá)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(duì)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(gè)過(guò)程組成；以電性脫穩(wěn)和粘附架橋?yàn)樾跄龣C(jī)理的投藥范圍內(nèi)與網(wǎng)捕機(jī)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(shí)間之間存在某種聯(lián)系；在氣浮工藝中，對(duì)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(xiàn)的平臺(tái)區(qū)。