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

前　言

　　絮凝-DAF(dissolved air floatation)是與絮凝-沉淀對應的“advanced”工藝，其對凝聚絮凝反應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的高效絮凝技術集成系統(FRD)，該系統是由高效能絮凝劑聚合氯化鋁PACl、高效率絮凝反應器和高經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/絮凝集成反應器與豎流、逆流或靜態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(有網格或無網格)/豎流氣浮或逆流氣浮、管式靜態混合/逆流氣浮等不同的工藝過程。另外，將絮凝反應器各取樣孔與靜態實驗柱連接。
　　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備和操作參數^[6]，將流動電流控制儀器接入數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．結果與討論

2.1 流動電流自動控制投藥
　　實驗結果表明，在流動電流自動控制投藥的過程中，SC的控制點設置在某一固定值，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，通過調整投藥量的變化，在SC曲線上出現了波動，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。

2.2 高效凝聚/絮凝/豎流氣浮或逆流氣浮的組合動態小試工藝的研究
　　圖3表明，盡管旋流混合/無網格的折板絮凝/豎流氣浮在低投藥范圍內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/網格絮凝/豎流氣浮與旋流混合/無絮凝反應/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結果表明，旋流混合/無絮凝反應/逆流氣浮和管式靜態混合/無絮凝反應/逆流氣浮這兩種組合工藝的除濁效果相近，旋流混合/網格絮凝反應/逆流氣浮比旋流混合/無網格的折板絮凝/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/絮凝反應器與靜態氣浮的組合
　　高效凝聚/絮凝反應器與靜態氣浮的組合實驗結果見圖5，帶網格絮凝較不設網格的折板絮凝的除濁效果好。這與前兩節中的結論相同，這也說明網格對水流渦旋的切割、G值調整和絮體的形狀、強度的規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．結論

　　(1) 流動電流SC可以對投藥量變化進行調整，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。
　　(2) 高效的旋流混合與管式靜態混合均可達到比較好的效果，不同的氣浮單元因其反應器水力學條件不同，對絮體特征和的要求是不同的，從而出現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；以電性脫穩和粘附架橋為絮凝機理的投藥范圍內與網捕機理為主投藥量范圍內，氣泡與絮體之間的物理化學作用力是不同的。投藥量與絮凝時間之間存在某種聯系；在氣浮工藝中，對于一定結構的絮體存在某一尺寸范圍，在此范圍內，絮體與氣泡的碰撞與粘附總的結果是發生突躍而接近某一極值，在除濁效果上表現為接近曲線的平臺區。