攪拌條件與共存物質對聚合氯化鋁性能影響的協同作用機制

聚合氯化鋁（PACl）作為一種常用的水處理混凝劑，其性能受到多種因素的影響，其中攪拌條件和共存物質是兩個重要方面，它們之間還存在協同作用機制。以下將從攪拌條件、共存物質分別對 PACl 性能的影響以及兩者協同作用機制展開詳細闡述。

攪拌條件對聚合氯化鋁性能的影響

• 混合強度與絮體形成：攪拌強度是影響 PACl 混凝效果的關鍵因素之一。在快速混合階段，較高的攪拌強度有助于 PACl 迅速分散在水體中，與污染物充分接觸并發生水解和聚合反應，形成初始的小絮體。研究表明，在電荷中和混凝過程中，適宜的快速攪拌強度能使 PACl 更好地發揮電中和作用，壓縮膠體顆粒的雙電層，促使顆粒聚集。然而，攪拌強度過大可能導致剛形成的絮體破碎，影響混凝效果。在慢速混合階段，適當的攪拌強度（如均方根速度梯度 G 為 15 s?¹ ）有利于小絮體進一步碰撞、凝聚形成更大的絮體結構，增強沉降性能。但如果攪拌強度過低，絮體碰撞機會減少，不利于絮體的生長和凝聚。
• 攪拌時間與混凝效果：攪拌時間同樣對 PACl 的混凝性能有顯著影響。在快速混合階段，需要足夠的時間使 PACl 與污染物充分反應，一般較短時間即可完成電中和等初期反應。而在慢速混合階段，形成較大絮體所需的時間因混凝機制而異。電荷中和混凝過程相較于卷掃混凝需要更長的慢速攪拌時間，以確保絮體充分生長。基于剩余濁度考慮的最佳慢速攪拌時間通常比形成最大平均絮體所需時間更長，這意味著在實際應用中，需要適當延長慢速攪拌時間以達到更好的混凝效果。

共存物質對聚合氯化鋁性能的影響

• 與磁性顆粒的相互作用：磁性顆粒（MPs）與 PACl 共存時，會對混凝過程產生影響。研究發現，MPs 與 PACl 中不同鋁物種存在相互作用，MPs 與 Al?連接較弱，而 MPs 與 Alb - HA 形成復合物，使濁度去除率從 90.2% 提高到 96.0%，膠體鋁含量從 0.67 mg/L 降至 0.30 mg/L 。同時，腐殖質類成分可吸附在 MPs 上形成 MPs - HA 復合物，增強對溶解性有機碳（DOC）的去除，從 55% 提高到 58.5%。但 MPs 的加入使絮體結構松散，絮體分形維數減小（1.74），平均尺寸和強度低于傳統混凝過程（分別為 425 μm 和 49.7%，傳統混凝為 464 μm 和 58.3%），大絮體（＞700 μm）的累積體積百分比從 29.7% 降至 20.7%，不過通過磁吸引對這些碎片的有效分離維持了高效的混凝性能。
• 與其他物質的協同除磷作用：在除磷方面，一些物質與 PACl 存在協同作用。例如赤泥能顯著提高 PACl 對模擬廢水和實際污水的除磷效果，而聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC）則沒有明顯作用。PACl 本身對模擬廢水磷的去除率達 94.6%，對實際污水總磷去除率達 96.6%，濁度去除率達 93.8% ，與赤泥協同后，除磷效果進一步提升。
• 與 Phoslock 的協同作用：在湖泊水治理中，PACl 與 Phoslock 聯合使用表現出協同效應。單獨使用 PACl（70% 堿度，8 mg Al/L）時，對磷酸鹽、葉綠素 a 和濁度的去除效率分別為 93.8%、90.7% 和 93.5%；單獨使用 Phoslock（800 mg/L）時，相應去除效率分別為 70.5%、73.2% 和 90.0%。而 PACl（4 mg Al/L）與 Phoslock（300 mg/L）組合使用時，對磷酸鹽、葉綠素 a 和濁度的去除效率分別達到 88.5%、99.4% 和 99.5%，比單獨使用 PACl 或 Phoslock 的去除效率提高了 12.6% - 23.5% 或 10.5% - 55.4%。且兩者聯合使用對 pH 和溶解性有機碳水平變化具有較高耐受性，形成的絮體沉降性能更好，在 30 min 沉降時間內，與單獨使用 PACl 和 Phoslock 相比，使用 PACl + Phoslock 處理后濁度降低效果提高了 48.5% - 61.6% 。

攪拌條件與共存物質的協同作用機制

• 對絮體結構和性能的協同影響：攪拌條件與共存物質共同作用于絮體的形成和結構。例如，當存在磁性顆粒時，攪拌強度和時間會影響 MPs 與 PACl 形成的絮體結構。適宜的攪拌能促進 MPs 與 PACl 水解產物的相互作用，使絮體結構更合理，雖絮體尺寸可能變小，但通過磁吸引可有效分離碎片，維持混凝效果。而在與赤泥協同除磷過程中，攪拌條件影響 PACl 與赤泥的分散及與磷的接觸反應，合適的攪拌強度和時間可使三者充分接觸，提高除磷效率。
• 對混凝過程的協同優化：在實際水處理中，攪拌條件和共存物質相互配合，優化混凝過程。如在湖泊水治理中，攪拌條件影響 PACl 與 Phoslock 的混合均勻程度，進而影響它們對磷酸鹽和藍藻的去除效果。適當的攪拌強度和時間可使 PACl 和 Phoslock 在水體中均勻分布，充分發揮兩者的協同作用，提高對污染物的去除效率以及絮體的沉降性能。在電荷中和混凝或卷掃混凝過程中，攪拌條件與共存物質的協同作用也體現在對混凝效果的影響上。攪拌條件影響 PACl 與共存物質在水體中的擴散和反應，而共存物質的性質和濃度又影響絮體的形成和生長，兩者協同決定了最終的混凝性能，包括剩余濁度、絮體尺寸和沉降性能等。