工业给水处理中混凝效果影响因素解析

工业给水处理中混凝效果影响因素解析

在工业给水处理过程中，混凝是一项至关重要的环节。它不仅直接关系到水中悬浮颗粒物、胶体杂质的去除效率，还影响到后续过滤、软化、脱盐等工艺的稳定性和经济性。然而，混凝效果并不是单一由药剂投加量决定的，而是受到水力条件、水温、pH 值、水中硬度及碱度等多种因素的共同作用。

一、水力条件对混凝效果的影响

混凝过程的实质是药剂与水中杂质颗粒相遇并反应，最终形成较大而稳定的矾花。若水力条件不足，药剂无法充分与水体混合，反应效率低下；但若水力条件过强，则已形成的矾花又会被打碎。因此，搅拌强度必须控制在合理范围内。常用的水力学指标是混合强度梯度G 值，计算公式如下。

式中：G 为混合强度梯度， s??；γ 为水的容重，N/m?或kg/m?；h为混凝设备中的水头损失，m；μ 为水的动力黏度，Pa·s或N·s/m?；T 为水流通过设备的平均停留时间，s。

在实际运行中，混合阶段适宜的G 值范围通常为600～1000 s??；絮凝阶段适宜的G 值范围通常为20～70 s??。

二、水温对混凝效果的影响

水温是影响混凝效率的另一关键因素。温度降低时，水体黏度增大，颗粒间碰撞机会减少，矾花生成速度明显变慢；同时，低温也会抑制药剂的水解反应，导致混凝效果下降。水温>15℃时，水解反应加快，矾花生长迅速，沉降效果较好；水温<10℃时，药剂水解困难，颗粒间结合力弱，矾花松散，沉降不易；水温<5℃时，混凝剂投加量需显著增加，同时辅以碱度调节，才能保证效果。

因此，冬季运行中，往往需要采取提高药剂投加量、增加搅拌强度等措施，以弥补低温带来的不利影响。

三、pH 值对混凝效果的影响

混凝剂在水中的水解反应，与溶液的 pH 值密切相关。以铝盐和铁盐为例，它们的水解产物及沉淀状态都会因 pH 的不同而发生显著变化。

1.铝盐混凝剂反应

在适宜的pH条件下，铝盐能形成氢氧化铝沉淀，如下式所示。

当水的pH值在5.5～7.5范围内时，混凝效果最佳。

2. 三价铁盐混凝剂反应
铁盐在水中的水解过程较为复杂，主要包括以下反应。适宜的pH范围为6.0～8.0。若pH低于3，铁盐几乎不能形成氢氧化铁絮体；若pH高于9，则Fe??会转变为溶解度较大的络合离子，降低混凝效果。若在高碱度条件下，铁盐发生下列反应。

因此，在中性或微碱性条件下，铁盐的混凝效果最为理想。

四、水中硬度和碱度的影响

水体中的碳酸氢盐、钙镁离子等，会因以下副反应发生，而显著影响混凝剂的水解与矾花形成。

适量的碱度有利于反应进行，若水中碱度过低，则需额外补充石灰（CaO）或纯碱，以保证生成足量的氢氧化物絮体。计算碱度补偿投加量时，可用下式估算。

 

式中：[CaO]为纯石灰CaO投加量，mg当量/L；[a]为混凝剂投加量，mg当量/L；[z]为原水碱度，mg当量/L；[δ]为剩余碱度，通常取 0.5～1.0 mg当量/L。

结语

混凝并不是一个单一的化学反应，而是物理、化学、水力学条件共同作用的综合过程。从搅拌强度到水温，从pH到碱度，每一个因素的变化都可能导致最终效果的差异。因此，只有在深入理解这些机理的基础上，才能做到“因水制宜”，实现最佳的水处理效果。未来，随着水处理行业对节能减排和高效运行的追求，混凝工艺的精细化控制将愈发重要，而对其影响因素的把握，也将成为工程师们的核心竞争力之一。