2.1.4 混凝劑的改性和復(fù)配
混凝劑的改性和復(fù)配能優(yōu)化混凝劑性能，提高混凝效果。江霜英等[34]對上海污水二期工程污水強(qiáng)化混凝處理的試驗(yàn)研究表明，聚合雙酸鋁鐵同有機(jī)高分子絮凝劑復(fù)配經(jīng)濟(jì)有效。Petzold [35]、李爾 等[36]也做過類似的研究，表明兩種或兩種以上混凝劑處理廢水，處理效果優(yōu)于單一混凝劑的使用，有機(jī)和無機(jī)混凝劑相配合更為有效，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。
2.2 強(qiáng)化混凝機(jī)理研究新進(jìn)展
2.2.1 表面絡(luò)合原理及其定量計(jì)算模式在強(qiáng)化混凝中的應(yīng)用
70年代初期Stumn等首先提出對水合氧化物的分散體系中金屬離子的專屬吸附采用配位化學(xué)的處理方法，認(rèn)為顆粒物界面上與H 、OH-和金屬離子的結(jié)合屬于絡(luò)合化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)的吸附量可以用與溶液中絡(luò)合平衡類似的方法，按質(zhì)量作用定律加于討論。Schindler等對這一概念加于進(jìn)一步的闡述，因而后來被稱為Stumn-Schindle絡(luò)合模式，近年被廣泛應(yīng)用于固液界面上反應(yīng)機(jī)制的研究。由于表面絡(luò)合模型的計(jì)算相當(dāng)繁雜，主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)模塊來進(jìn)行多組分多相的復(fù)雜計(jì)算，目前主要的計(jì)算機(jī)程序有REDE-QL，MINEQL，MICROQL，SUREQL，HYDRAQL，F(xiàn)ITEQL等。它們可用來計(jì)算各種化學(xué)平衡和表面絡(luò)合反應(yīng)中的平衡常數(shù)和組分濃度。例如MICROQL可以計(jì)算飽和Al（OH）3溶液中鋁的形態(tài)分布及其表面平衡常數(shù)。王向天等[37]應(yīng)用Stumn-Schindle絡(luò)合模式，計(jì)算了高嶺土、二氧化硅的表面絡(luò)合常數(shù)，得到了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合的計(jì)算結(jié)果。
2.2.2 分形理論在強(qiáng)化混凝中的應(yīng)用
分形理論用于對混凝的研究也是一種有效的新手段。絮體結(jié)構(gòu)和性能在混凝研究中一直有十分重要的地位，其大小、強(qiáng)度、密度與穿透性等特點(diǎn)對于污泥處置和出水水質(zhì)至關(guān)重要，其形成往往具有分形特征。通過分形結(jié)構(gòu)分析，用一非整數(shù)維數(shù)來描述非規(guī)則體中的無規(guī)則程度，為這些看起來復(fù)雜不規(guī)則形態(tài)提供一種數(shù)學(xué)框架，從而得以定量的描述，而分形結(jié)構(gòu)分析中最重要的特征參數(shù)是分形維數(shù)（分維）。一般認(rèn)為，對應(yīng)于分形體的不規(guī)則和復(fù)雜性或空間填充程度，分維不同則反映了聚集體結(jié)構(gòu)所具有的開放程度，在混凝研究中應(yīng)用分維可以對不同條件下形成的絮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的描述。關(guān)于分形理論和研究方法及其在強(qiáng)化混凝中的應(yīng)用，王東升等[38，39]作過比較詳細(xì)的論述。
2.2.3 混凝作用機(jī)理研究逐漸向半定量仍至定量化發(fā)展
表面絡(luò)合理論和分形理論的引入推動了混凝研究的半定量和定量化進(jìn)程，發(fā)展了多種計(jì)算模式和軟件，但多限于應(yīng)用在傳統(tǒng)混凝劑，對新型高分子混凝劑混凝過程的計(jì)算尚存在困難，有待進(jìn)一步的研究。王東升等[40]以典型IPF-顆粒物-水溶液體系的相互作用為例，對Dentel的吸附沉積-電中和模式（Precipitation Charge Neutralization Model，PCNM）作了適當(dāng)改進(jìn)，能夠較好地預(yù)測聚合鋁的混凝特征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模式預(yù)測值基本吻合。
2.3 其他方面研究新進(jìn)展
2.3.1 混凝過程的在線控制
由于流動電流原理及其檢測技術(shù)在混凝中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了混凝過程的在線控制，保證了混凝劑的投藥量。另有報(bào)道，利用水中顆粒物對光的散射作用能很好地實(shí)現(xiàn)混凝過程的在線監(jiān)測。金鵬康等[41]根據(jù)這一原理研制的光散射顆粒分析儀（Photometric Dispersion Analyzer，PDA）對腐殖質(zhì)混凝過程進(jìn)行在線監(jiān)測，并對得到的FI（Flocculation Index）曲線的特征參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)FI曲線及其特征參數(shù)受混凝劑投藥量的影響很大，其變化情況與膠體穩(wěn)定情況（ξ電位）及混凝效果（TOC去除率）具有良好的相關(guān)性，說明這種在線監(jiān)測技術(shù)對混凝過程的在線監(jiān)測是有效的。
2.3.2 強(qiáng)化混凝設(shè)備的開發(fā)
混凝設(shè)備中混合器最為關(guān)鍵，其主要作用是讓藥劑與水盡快混合。常用的混合設(shè)備有水泵混合、管道混合、壓力式孔板混合、機(jī)械攪拌混合、渦流式混合及射流混合等，其中射流混合是混合技術(shù)的新發(fā)展，具有混合速度快，功率損失小、絮凝效率高等優(yōu)點(diǎn)[42].具體過程為用注入管將絮凝劑注入接近反應(yīng)池的進(jìn)口處，注入管的側(cè)面周邊有幾個(gè)小孔，混凝劑經(jīng)小孔以很大的速度進(jìn)入。在垂直于原水管的中軸處水流的紊動強(qiáng)度，混凝劑射流由此進(jìn)入最易與原水完全混合。
3 結(jié)語
強(qiáng)化混凝技術(shù)近年來得到了迅速的發(fā)展，在研究和應(yīng)用中都取得了較大的進(jìn)步。由于一些新理論新方法的引入，使對強(qiáng)化混凝的研究得以深入，特別是一些基礎(chǔ)性的機(jī)理研究越來越受到重視，但由于強(qiáng)化混凝是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，其中的許多問題有待于進(jìn)一步的深入研究，特別是以下幾方面應(yīng)得到加強(qiáng)：
（1）繼續(xù)研制高效混凝劑和混凝設(shè)備，提高其混凝效果，降低其生產(chǎn)成本；
（2）加強(qiáng)強(qiáng)化混凝的機(jī)理研究，尋找研究強(qiáng)化混凝的有效方法，如研究無機(jī)高分子絮凝劑中形態(tài)的鑒定和定量分析方法等，限度地提高其中形態(tài)的含量及其穩(wěn)定性；
（3）加強(qiáng)強(qiáng)化混凝動力學(xué)的研究，將化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)與混合的流體動力學(xué)結(jié)合起來全面描述絮凝劑投入水中后的形態(tài)變化及污染物的脫穩(wěn)模型，以便對強(qiáng)化混凝進(jìn)行預(yù)測和控制，最終服務(wù)于工程實(shí)踐。
混凝劑的改性和復(fù)配能優(yōu)化混凝劑性能，提高混凝效果。江霜英等[34]對上海污水二期工程污水強(qiáng)化混凝處理的試驗(yàn)研究表明，聚合雙酸鋁鐵同有機(jī)高分子絮凝劑復(fù)配經(jīng)濟(jì)有效。Petzold [35]、李爾 等[36]也做過類似的研究，表明兩種或兩種以上混凝劑處理廢水，處理效果優(yōu)于單一混凝劑的使用，有機(jī)和無機(jī)混凝劑相配合更為有效，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。
2.2 強(qiáng)化混凝機(jī)理研究新進(jìn)展
2.2.1 表面絡(luò)合原理及其定量計(jì)算模式在強(qiáng)化混凝中的應(yīng)用
70年代初期Stumn等首先提出對水合氧化物的分散體系中金屬離子的專屬吸附采用配位化學(xué)的處理方法，認(rèn)為顆粒物界面上與H 、OH-和金屬離子的結(jié)合屬于絡(luò)合化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)的吸附量可以用與溶液中絡(luò)合平衡類似的方法，按質(zhì)量作用定律加于討論。Schindler等對這一概念加于進(jìn)一步的闡述，因而后來被稱為Stumn-Schindle絡(luò)合模式，近年被廣泛應(yīng)用于固液界面上反應(yīng)機(jī)制的研究。由于表面絡(luò)合模型的計(jì)算相當(dāng)繁雜，主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)模塊來進(jìn)行多組分多相的復(fù)雜計(jì)算，目前主要的計(jì)算機(jī)程序有REDE-QL，MINEQL，MICROQL，SUREQL，HYDRAQL，F(xiàn)ITEQL等。它們可用來計(jì)算各種化學(xué)平衡和表面絡(luò)合反應(yīng)中的平衡常數(shù)和組分濃度。例如MICROQL可以計(jì)算飽和Al（OH）3溶液中鋁的形態(tài)分布及其表面平衡常數(shù)。王向天等[37]應(yīng)用Stumn-Schindle絡(luò)合模式，計(jì)算了高嶺土、二氧化硅的表面絡(luò)合常數(shù)，得到了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合的計(jì)算結(jié)果。
2.2.2 分形理論在強(qiáng)化混凝中的應(yīng)用
分形理論用于對混凝的研究也是一種有效的新手段。絮體結(jié)構(gòu)和性能在混凝研究中一直有十分重要的地位，其大小、強(qiáng)度、密度與穿透性等特點(diǎn)對于污泥處置和出水水質(zhì)至關(guān)重要，其形成往往具有分形特征。通過分形結(jié)構(gòu)分析，用一非整數(shù)維數(shù)來描述非規(guī)則體中的無規(guī)則程度，為這些看起來復(fù)雜不規(guī)則形態(tài)提供一種數(shù)學(xué)框架，從而得以定量的描述，而分形結(jié)構(gòu)分析中最重要的特征參數(shù)是分形維數(shù)（分維）。一般認(rèn)為，對應(yīng)于分形體的不規(guī)則和復(fù)雜性或空間填充程度，分維不同則反映了聚集體結(jié)構(gòu)所具有的開放程度，在混凝研究中應(yīng)用分維可以對不同條件下形成的絮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的描述。關(guān)于分形理論和研究方法及其在強(qiáng)化混凝中的應(yīng)用，王東升等[38，39]作過比較詳細(xì)的論述。
2.2.3 混凝作用機(jī)理研究逐漸向半定量仍至定量化發(fā)展
表面絡(luò)合理論和分形理論的引入推動了混凝研究的半定量和定量化進(jìn)程，發(fā)展了多種計(jì)算模式和軟件，但多限于應(yīng)用在傳統(tǒng)混凝劑，對新型高分子混凝劑混凝過程的計(jì)算尚存在困難，有待進(jìn)一步的研究。王東升等[40]以典型IPF-顆粒物-水溶液體系的相互作用為例，對Dentel的吸附沉積-電中和模式（Precipitation Charge Neutralization Model，PCNM）作了適當(dāng)改進(jìn)，能夠較好地預(yù)測聚合鋁的混凝特征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模式預(yù)測值基本吻合。
2.3 其他方面研究新進(jìn)展
2.3.1 混凝過程的在線控制
由于流動電流原理及其檢測技術(shù)在混凝中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了混凝過程的在線控制，保證了混凝劑的投藥量。另有報(bào)道，利用水中顆粒物對光的散射作用能很好地實(shí)現(xiàn)混凝過程的在線監(jiān)測。金鵬康等[41]根據(jù)這一原理研制的光散射顆粒分析儀（Photometric Dispersion Analyzer，PDA）對腐殖質(zhì)混凝過程進(jìn)行在線監(jiān)測，并對得到的FI（Flocculation Index）曲線的特征參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)FI曲線及其特征參數(shù)受混凝劑投藥量的影響很大，其變化情況與膠體穩(wěn)定情況（ξ電位）及混凝效果（TOC去除率）具有良好的相關(guān)性，說明這種在線監(jiān)測技術(shù)對混凝過程的在線監(jiān)測是有效的。
2.3.2 強(qiáng)化混凝設(shè)備的開發(fā)
混凝設(shè)備中混合器最為關(guān)鍵，其主要作用是讓藥劑與水盡快混合。常用的混合設(shè)備有水泵混合、管道混合、壓力式孔板混合、機(jī)械攪拌混合、渦流式混合及射流混合等，其中射流混合是混合技術(shù)的新發(fā)展，具有混合速度快，功率損失小、絮凝效率高等優(yōu)點(diǎn)[42].具體過程為用注入管將絮凝劑注入接近反應(yīng)池的進(jìn)口處，注入管的側(cè)面周邊有幾個(gè)小孔，混凝劑經(jīng)小孔以很大的速度進(jìn)入。在垂直于原水管的中軸處水流的紊動強(qiáng)度，混凝劑射流由此進(jìn)入最易與原水完全混合。
3 結(jié)語
強(qiáng)化混凝技術(shù)近年來得到了迅速的發(fā)展，在研究和應(yīng)用中都取得了較大的進(jìn)步。由于一些新理論新方法的引入，使對強(qiáng)化混凝的研究得以深入，特別是一些基礎(chǔ)性的機(jī)理研究越來越受到重視，但由于強(qiáng)化混凝是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，其中的許多問題有待于進(jìn)一步的深入研究，特別是以下幾方面應(yīng)得到加強(qiáng)：
（1）繼續(xù)研制高效混凝劑和混凝設(shè)備，提高其混凝效果，降低其生產(chǎn)成本；
（2）加強(qiáng)強(qiáng)化混凝的機(jī)理研究，尋找研究強(qiáng)化混凝的有效方法，如研究無機(jī)高分子絮凝劑中形態(tài)的鑒定和定量分析方法等，限度地提高其中形態(tài)的含量及其穩(wěn)定性；
（3）加強(qiáng)強(qiáng)化混凝動力學(xué)的研究，將化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)與混合的流體動力學(xué)結(jié)合起來全面描述絮凝劑投入水中后的形態(tài)變化及污染物的脫穩(wěn)模型，以便對強(qiáng)化混凝進(jìn)行預(yù)測和控制，最終服務(wù)于工程實(shí)踐。