1.研究背景
近年来,全球水资源面临污染和短缺两大危机。我国水资源问题更加严重,饮用水安全已经受到严重威胁。超滤以其占地面积小、自动化控制程度高、出水水质好,越来越受到人们的关注。超滤工艺主要分为浸没式膜过滤技术(SMF)和连续式膜过滤技术(CMF),已被广泛应用在饮用水净化中。然而,膜过滤工艺存在膜成本高,运行成本高、膜寿命较短等问题,制约了膜的广泛应用与发展。天然有机物是膜污染[1]的主要因素,控制膜污染的主要手段是采用预处理。研究者采用臭氧预氧化作为微滤的预处理[2]工艺,考察其减缓膜污染的效果,结果表明预臭氧氧化对膜通量有较好的改善作用。一些研究也表明,高锰酸钾和臭氧也可以较好地控制膜污染。为了更好地控制膜污染及提高有机物的去除效果,研究者通常将不同的预处理方法联用,利用它们的协同作用,实现有机物的最佳去除并有效控制膜污染。采用有效的预处理方式,提高过滤效果,减缓膜污染及膜污染减缓机理是膜应用领域的一个重要的研究课题。
2.混凝技术
混凝是工业废水、生活废水及给水处理中最基本,也是极为重要的处理工艺。
通过混凝处理可去除水中小颗粒悬浮物、胶体物质、部分有机物。混凝处理效果的好坏直接关系到后续流程的运行工况、出水水质及运行费用。因此,认识、研究、掌握混凝理论及其应用技术,并跟踪其技术发展,对提高水处理技术水平具有重要的意义。
2.1混凝机理
在水体中存在数量不等的胶体物质,如粘土、矿物质,有机物等,混凝工艺正是针对胶体的处理过程。混凝包括凝聚和絮凝过程,凝聚过程[3]主要是通过加入的絮凝剂与水中胶体颗粒迅速发生电中和/双电层压缩而凝聚脱稳,脱稳颗粒再相互聚结而形成初级微絮凝体。絮凝过程则是促使微絮凝体继续增长形成粗大而密实的沉降絮体。实际上,凝聚与絮凝两个阶段间隔是瞬间的,几乎同时发生。混凝机理有双电层压缩、电中和、吸附架桥及沉淀物网捕机理。投加电解质后,电解质在溶液中形成的反离子使双电层被压缩,胶体 zeta;电位下降,最终使胶体脱稳,投加具有带相反电荷胶体的混凝剂,可中和水中的带电胶体,zeta;电位的绝对值随之下降,胶体脱稳,但过量加入混凝剂,会使胶体重新带电而再稳;吸附架桥机理是指线状或分枝长链状的高分子物质与胶体接触时,其化学官能团被两个或两个以上的胶体吸附,而使胶粒凝聚为大的絮凝体。已架桥絮凝的胶粒,如受到剧烈的搅拌,架桥聚合物可能由另一胶体表面脱开,并重又卷回所在胶粒表面,使胶体再稳,投加过量的高分子聚合物,也会使胶体再稳。
2.2混凝剂的种类
2.2.1无机高分子混凝剂
