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(duì)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(guò)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(wú)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(duì)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(duì)這一概念加于進(jìn)一步的闡述，因而后來(lái)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(lái)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(lái)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(duì)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(duì)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(guò)分形結(jié)構(gòu)分析，用一非整數(shù)維數(shù)來(lái)描述非規(guī)則體中的無(wú)規(guī)則程度，為這些看起來(lái)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(duì)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(kāi)放程度，在混凝研究中應(yīng)用分維可以對(duì)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(guò)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(dòng)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(duì)新型高分子混凝劑混凝過(guò)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(duì)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(cè)聚合鋁的混凝特征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模式預(yù)測(cè)值基本吻合。
2.3 其他方面研究新進(jìn)展
2.3.1 混凝過(guò)程的在線控制
由于流動(dòng)電流原理及其檢測(cè)技術(shù)在混凝中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了混凝過(guò)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(duì)光的散射作用能很好地實(shí)現(xiàn)混凝過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)。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(duì)腐殖質(zhì)混凝過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并對(duì)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(shuō)明這種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)混凝過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)是有效的。
2.3.2 強(qiáng)化混凝設(shè)備的開(kāi)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(guò)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(dòng)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(yǔ)
強(qiáng)化混凝技術(shù)近年來(lái)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(duì)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(lái)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(guò)程，其中的許多問(wèn)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(wú)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(dòng)力學(xué)的研究，將化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與混合的流體動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來(lái)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(duì)強(qiáng)化混凝進(jìn)行預(yù)測(cè)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(duì)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(guò)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(wú)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(duì)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(duì)這一概念加于進(jìn)一步的闡述，因而后來(lái)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(lái)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(lái)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(duì)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(duì)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(guò)分形結(jié)構(gòu)分析，用一非整數(shù)維數(shù)來(lái)描述非規(guī)則體中的無(wú)規(guī)則程度，為這些看起來(lái)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(duì)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(kāi)放程度，在混凝研究中應(yīng)用分維可以對(duì)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(guò)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(dòng)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(duì)新型高分子混凝劑混凝過(guò)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(duì)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(cè)聚合鋁的混凝特征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模式預(yù)測(cè)值基本吻合。
2.3 其他方面研究新進(jìn)展
2.3.1 混凝過(guò)程的在線控制
由于流動(dòng)電流原理及其檢測(cè)技術(shù)在混凝中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了混凝過(guò)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(duì)光的散射作用能很好地實(shí)現(xiàn)混凝過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)。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(duì)腐殖質(zhì)混凝過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并對(duì)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(shuō)明這種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)混凝過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)是有效的。
2.3.2 強(qiáng)化混凝設(shè)備的開(kāi)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(guò)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(dòng)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(yǔ)
強(qiáng)化混凝技術(shù)近年來(lái)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(duì)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(lái)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(guò)程，其中的許多問(wèn)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(wú)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(dòng)力學(xué)的研究，將化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與混合的流體動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來(lái)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(duì)強(qiáng)化混凝進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制，最終服務(wù)于工程實(shí)踐。