搅拌速率和时间对强化混凝去除微污染水中镍_及有机物的影响_员建
混凝实验及影响混凝效果五种因素
混凝实验及影响混凝效果五种因素混凝实验及影响混凝效果的五种因素发布时间：-02-09 点击：安徽赛科科技环保有限公司水处理药剂部门在做混凝实验中流程分析目的、原理、方法记录分析和总结出影响混凝效果的五种因素目的：观察混凝现象，加深对混凝机理的理解，了解混凝效果的影响因素；掌握混凝烧杯搅拌实验的方法和一般步骤；通过烧杯实验，学会确定一般水体最佳混凝条件的基本方法，包括投药量，pH和速度梯度原理：混凝是通过向水中投加药剂使胶体物质脱稳并聚集成较大的颗粒，以使其在后续的沉淀过程中分离或在过滤过程中能被截除混凝是给水处理中的一个重要工艺过程天然水中由于含有各种悬浮物、胶体和溶解物等杂质，呈现出浊度、色度、臭和味等水质特征其中胶体物质是形成水中浊度的主要因素由于胶体物质本身的布朗运动特性以及所具有的电荷特性(ξ电位)在水中可以长期保持分散悬浮状态，即具有稳定性，很难靠重力自然沉降而去除通过向水中投加混凝剂可使胶体的稳定状态破坏，脱稳之后的胶体颗粒则可借助一定的水力条件通过碰撞而彼此聚集絮凝，形成足以靠重力沉淀的较大的絮体，从而易于从水中分离，所以，混凝是去除水中浊度的主要方法在给水处理工艺中，向原水投加混凝剂，以破坏水中胶体颗粒的稳定状态，使颗粒易于相互接触而吸附的过程称为凝聚其对应的工艺过程及设备在工程上称为混合(设备)；在一定水力条件下，通过胶粒间以及和其他微粒间的相互碰撞和聚集，从而形成易于从水中分离的物质，称为絮凝其对应的工艺设备及过程在工程上称为絮凝(设备)这两个阶段共同构成了水的混凝过程混凝机理：水的混凝现象及过程比较复杂，混凝的机理随着所采用的混凝剂品种、水质条件、投加量、胶体颗粒的性质以及介质环境等因素的不同，一般可分为以下几种1．电性中和：电性中和又分为压缩双电层和吸附电中和两种通过投加电解质压缩扩散层以导致胶粒间相互凝聚的作用机理称为压缩双电层作用机理这种机理主要以静电原理(现象)为基础解释游离态离子(简单离子)对胶体产生的脱稳作用吸附电中和是指当采用铝盐或铁盐作为混凝剂时，高价金属离子在水中以水解聚合离子状态存在，随溶液pH的不同可以产生各种不同的水解产物这些产物由于氢键、共价键或范德华力的作用而对胶体颗粒产生一种特异的吸附能力利用这种吸附能力，这些离子可直接进入滑动面内与胶核上的电位离子发生吸附中和作用，这种吸附不受电性中和的约束，只要有吸附空位就会发生这种由于异号离子、异号胶粒或高分子带异号电荷部位与胶核表面的直接吸附作用而产生的电性中和，从而降低了静电斥力(ξ电位)使胶体脱稳的机理，称为吸附电中和作用机理2．吸附架桥作用机理：吸附架桥作用机理主要用来解释高分子混凝剂的作用过程高分子混凝剂多为一种松散的网状长链式结构，分子量高，分子大，具有能与胶粒表面某些部位作用的化学基团，对水中胶粒产生强烈的吸附作用和粘结桥连作用当向溶液投加高分子物质时，胶体微粒与高分子物质之间产生强烈的吸附作用，这种吸附主要由于各种物化过程，如氢键、共价键，范德华力等以及静电作用(异号集团，异号部位)共同产生，与高分子物质本身结构和胶体表面的化学性质特点有关；某一高分子基团与胶粒表面某一部位产生特殊的反应而互相吸附后，该高分子的其余部位则伸展在溶液中，可以与另一表面有空位的胶粒吸附，这样就形成了一个“胶粒一高分子一胶粒”的絮凝体，高分子起到了对胶粒进行架桥连接的作用通过高分子链状结构吸附胶体，微粒可以构成一定形式的聚集物，从而破坏胶体系统的稳定性3．沉淀物的卷扫(网捕)作用：当金属盐作混凝剂时，如果投加量非常大，足以达到沉析金属氢氧化物或金属碳酸盐时，水中的胶体颗粒可被这些沉析物在形成时所卷扫(网捕)，从而随之一起沉淀此时胶体颗粒的结构并没有大的改变，基本上是一种机械作用，只是成为金属氢氧化物沉淀形成的核心上述这三种混凝机理在水处理过程中不是各自孤立的现象，而往往是同时存在的，只不过随不同的药剂种类、投加量和水质条件而发挥作用程度不同，以某一种作用机理为主对于水处理中常用的高分子混凝剂来说，主要以吸附架桥机理为主；而无机的金属盐混凝剂则电性中和和粘结架桥作用同时存在；当投量很多时，还会有卷扫作用影响混凝效果的因素：由于胶体的混凝过程比较复杂，原水水质又各异，因此混凝效果的好坏受许多因素的影响，主要有水温、水的pH和碱度、原水水质、水力条件及混凝剂种类及投加量等分述如下影响混凝效果的因素一、水温的影响：水温对混凝效果有明显影响水温低时，即使增加混凝剂的投加量往往也难以取得良好的混凝效果，生产实践中表现为絮体细小、松散，沉淀效果差温度对混凝效果产生影响的主要原因为水温影响药剂溶解速度：无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温时混凝剂水解困难；水温影响水的黏滞性：低温水的黏度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒脱稳凝聚；同时，水的黏度大，水流剪力也增大，影响絮体的成长；水温还对胶体颗粒的水化膜形成有影响：水温低时，胶体颗粒水化作用增强，水化膜增厚，妨碍胶体凝聚，而且水化膜内的水由于黏度和重度增大，影响了颗粒之间粘附强度影响混凝效果的因素二、pH的影响：对于不同的混凝剂，水的pH的影响程度也不相同对于聚合形态的混凝剂，如聚合氯化铝和有机高分子混凝剂，其混凝效果受水体pH的影响程度较小铝盐和铁盐混凝剂投入水中后的水解反应过程，其水解产物直接受到水体pH的影响，会不断产生H＋，从而导致水的pH降低水的pH直接影响水解聚合反应，亦即影响水解产物的存在形态因此，要使pH保持在合适的范围内，水中应有足够的碱性物质与H＋中和天然水中都含有一定的碱度，对pH有一定缓冲作用当水中碱度不足或混凝剂投量大，pH下降较多时，不仅超出了混凝剂的最佳作用范围，甚至影响混凝剂的继续水解，因此，水中碱度高低对混凝效果影响程度较大，有时甚至超过原水pH的影响程度所以，为了保证正常混凝所需的碱度，有时就需考虑投加碱剂(石灰)以中和混凝剂水解过程中所产生的H＋每一种混凝剂对不同的水质条件都有其最佳的pH作用范围，超出这个范围则混凝的效果下降或减弱影响混凝效果的因素三、原水水质的影响：对于处理以浊度为主的地表水，主要的水质影响因素是水中悬浮物含量和碱度，水中电解质和有机物的含量对混凝也有一定的影响水中悬浮物含量很低时，颗粒碰撞机率大大减小，混凝效果差，通常采用投加高分子助凝剂或矾花核心类助凝剂等方法来提高混凝效果如果原水悬浮物含量很高，如我国西北、西南等地区的高浊度水源，为了使悬浮物达到吸附电荷中和脱稳，铝盐或铁盐混凝剂的投加量将需大大增加，为减少混凝剂投量，一般在水中先投加高分子助凝剂，如聚丙烯酰胺等影响混凝效果的因素四、水力条件的影响：混合、絮凝阶段的G和GT值不同，是混凝工艺过程中的重要控制参数甘布(T．R．)和斯泰因(P．c．)通过一个瞬间受剪力而扭转的单位体积水流所消耗的功率来计算G值根据碰撞能量的来源的不同，可采用式(6．1)和(6—2)来计算G值机械搅拌：G= p/μ (6．1) 式中P——单位体积流体所耗功率(W／m3)；μ——水的动力黏滞系数，可查表水力搅拌：G= /Tμ= gh/νT等． (6-2) 式中v——水的运动黏度(m2／s)；h——经混凝设备的水损(m)； T——水流在混凝设备中的停留时间(s)； g——重力加速度(m/s2)式(6—1)、式(6—2)两个G值计算公式就是著名的甘布公式从药与水混合到絮体形成是整个混凝工艺的全过程根据所发生的作用不同，混凝分为混合和絮凝两个阶段，分别在不同的构筑物或设备中完成在混合阶段，以胶体的异向凝聚为主，要使药剂迅速均匀地分散到水中以利于水解、聚合及脱稳这个阶段进行得很快，特别是Al3+、Fe3+盐混凝剂，所以必须对水流进行剧烈、快速的搅拌要求的控制指标为：混合时间10～30 s，≤2 ；搅拌强度以G 值表示，控制在：～(s-1)在絮凝阶段，主要以同向絮凝(以水力或机械搅拌促使颗粒碰撞絮凝)为主同向絮凝效果与速度梯度G和絮凝时间丁有关由于此时絮体已经长大，易破碎，所以G值比前一阶段减小，即搅拌强度或水流速度应逐步降低主要控制指标为：平均值G：20～70s-1，平均GT值=l×～1×影响混凝效果的因素五、混凝剂投加量：投加量过少效果难以保证，而过多又会造成浪费，对某些混凝剂来说投量过大还会影响混凝效果混凝剂的最佳投加量是指能达到水质目标的最小投加量最佳投药量具有技术经济意义，最好通过烧杯试验确定如何根据原水水质、水量变化和既定的出水水质目标，确定最优混凝剂投加量，是水厂生产管理中的重要内容根据实验室混凝烧杯搅拌试验确定最优投加量，简单易行，是经常采用的方法之一。
影响混凝效果的主要因素2页
影响混凝效果的主要因素2页影响混凝效果的主要因素一、引言混凝是水处理过程中常用的物理方法之一，其主要目的是去除水中的悬浮物、胶体、细菌、病毒和重金属等污染物，改善水质。
混凝效果的好坏直接影响到水处理的效果，因此了解影响混凝效果的因素至关重要。
本文将详细探讨影响混凝效果的主要因素。
二、影响混凝效果的主要因素1.水中污染物浓度：水中污染物浓度过高或过低都可能影响混凝效果。
浓度过高时，混凝剂用量大，效果可能不理想；浓度过低时，絮凝效果可能不明显。
因此，应根据水质情况调整混凝剂的用量和投加方式。
2.水质条件：水质条件包括水的温度、pH值、悬浮物含量、有机物含量等因素。
这些因素都会影响水中污染物的稳定性和聚集能力，进而影响混凝效果。
例如，低pH值条件下，混凝剂的活性会降低；高pH值条件下，悬浮物不易聚集。
因此，应根据水质条件选择合适的混凝剂和投加量。
3.混凝剂种类和投加量：混凝剂的种类和投加量对混凝效果有重要影响。
不同种类的混凝剂对不同污染物的去除效果不同，应根据水质特点和去除目标选择合适的混凝剂。
同时，混凝剂的投加量也会影响混凝效果，投加量不足时，污染物去除不彻底；投加量过多时，会造成浪费并影响水质。
因此，应通过实验确定合适的混凝剂投加量。
4.搅拌强度和时间：搅拌强度和时间是影响混凝效果的重要因素。
搅拌强度不足时，污染物不易聚集；搅拌时间过长则可能破坏已经聚集的絮体。
因此，应根据水质条件和设备情况确定合适的搅拌强度和时间。
5.沉淀或过滤条件：沉淀或过滤是混凝过程中的重要环节之一。
沉淀或过滤速度过慢或过快都可能影响混凝效果。
沉淀速度过慢时，悬浮物在水中停留时间过长，容易造成水质恶化；沉淀速度过快时，絮体未完全形成就被压滤，导致出水水质不佳。
因此，应根据水质条件和设备情况确定合适的沉淀或过滤条件。
6.水力负荷和流量：水力负荷和流量也会影响混凝效果。
水力负荷过大或流量过快时，混凝剂与水中的污染物接触时间短，不利于污染物的去除；水力负荷过小或流量过慢时，不仅会增加设备负荷，还可能破坏已经形成的絮体。
搅拌条件对两种染料混凝气浮去除效果的影响研究
用 的一种技 术成 熟 、操 作管理 简便 、运用 费用较 低
的印染废 水 处 理 方 法 。在 混 凝 沉 淀 或混 凝 气 浮
（ 业 品） 工 ；七 水硫 酸镁 （ Ｒ，天 津 市瑞 金 特 化学 Ａ
品 有限公 司 ） ；硫 酸 铝 钾 （ Ｒ，天津 市 化 学 试 剂 Ａ
六 厂三 分厂 ） ；十二烷 基硫 酸钠 （ Ｐ Ｃ ，洛 阳市 化 学
摘 要 ：实验 以七水硫 酸镁及硫 酸铝钾 为混凝 剂 ，十二 烷基 硫酸钠 为 浮选剂 ，研 究 了搅拌 条件 对 酸性
大红 ３ Ｒ、还 原 深蓝 Ｂ Ｏ混凝 气浮去 除效果 的影响 。结 果表 明 ，当搅 拌 转速为 １０／ ｉ、搅拌 时 间为 １ ｍ ｎ ０ ｒｍ ｎ ０ｉ 时，混凝 气浮对 酸性 大红 ３ Ｒ的去 除效果较 好 ，吸光 度去 除率 为 ６ ． ３ ， 色度去 除率 为 ６ ． ３ ；当搅 拌 ７ ３％ ９ ２％
浮处理 中做为 浮选剂 。在 进行物 化法处 理 时需 考虑
试 剂厂 ） ；氢 氧 化 钠 （ Ｒ，汕 头 市 达 毫 区精 细 化 Ａ 学 品有 限公 司 ） ；浓 硫 酸 （ Ｒ，汕 头 市 达 毫 区精 Ａ
细化学 品有 限公 司 ） 。
主要仪 器 ：加 压 溶 气 气 浮 实 验 装 置 （ 上海 封
搅拌转 速与搅拌 时间 ， 目的是使 混凝剂 溶解 ，迅速 均匀 地扩散 到水 中 ，溶解 并形成 胶体 ，并 与水 中的
悬浮微 粒接 触 ，生成矾 花 。混凝 沉 淀及混凝 气 浮所 需 的矾花 大小 因为工艺 的不 同而要求 不 同 ，而搅 拌 转 速与搅拌 时 间决定 了矾花 的大小 。本文 以可溶 性
的处理 中 ，铝 盐 混 凝 剂 是 我 国使 用 最 广 泛 的 混 凝 剂 Ｊ ，镁盐 以其 “ 色 安 全 废 水 处 理 剂 ” 的优 点 绿 在印染 废水 处 理 方 面 得 到 广 泛关 注 。十 二 烷 基 硫 酸钠 是阴离子 硫 酸 酯类 表 面 活性 剂 的 典 型代 表 ， 它具有 良好 的起 泡性 、水 溶性 及在 较 宽 的 ｐ Ｈ值 的 水溶液 中 具 稳定 性 的 特 点 Ｊ ，非 常 适 合 在 混 凝 气
混凝实验报告三篇
混凝实验报告三篇篇一: 混凝实验报告物化实验一混凝混凝过程是现代城市给水和工业废水处理工艺研究中不可缺少也是最为关键的前置单元操作环节之一。
在原水和废水中都存在着数量不等的胶体粒子，如粘土、矿物质、二氧化硅或工业生产中产生的碎屑等，它们悬浮在水中造成水体浑浊，混凝工艺是针对水中的这些物质处理的过程。
混凝可去除的悬浮物颗粒直径范围在:（有时认为在1m）。
1nm~0.1m S过试验摸索混凝过程各参数的最佳值，对于获得良好的混凝效果至关重要。
一、实验目的1. 2. 3. 4.了解混凝的现象及过程，观察矾花的形成。
了解混凝的净水作用及主要影响因素。
了解助凝剂对混凝效果的影响。
探求水样最佳混凝条件（包括投药种类、投药量、pH值、水流速度梯度等）。
二、实验原理天然水体中存在大量胶体颗粒，是水产生浑浊的一个重要原因，胶体颗粒靠自然沉淀是不能去除的。
胶体的布朗运动、胶体表面的水化作用以及胶体间的静电斥力，使得胶体颗粒具有分散稳定性。
其中因胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。
胶体表面的电荷值常用电动电位表示，又称为Zeta 电位。
Zeta 电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。
一般天然水中的胶体颗粒的Zeta 电位约在（-30mV）以上。
若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结核沉降；压缩胶团的扩散层，使电位降到（-15mV）左右而变成不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚，即可得到较好的混凝效果。
然而当Zeta 电位降到零，往往不是最佳混凝状态。
同时，投加混凝剂后电位降低，有可能使水花作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质（一般具有链状结构）在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥的作用，也有利于提高混凝效果；即使电位没有降低或者降低不多，胶粒不能相互接触，但通过高分子链状物吸附作用，胶粒之间也能形成絮凝体。
消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。
脱稳后的胶粒，在一定的水利条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花。
混凝土搅拌比例及其影响因素
混凝土搅拌比例及其影响因素混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施领域的材料。
搅拌比例是混凝土的重要参数之一，它影响着混凝土的质量、强度和持久性。
本文将介绍混凝土搅拌比例及其影响因素。
一、混凝土搅拌比例的定义混凝土搅拌比例是指混凝土中水、水泥、砂和砾石等材料的比例。
混凝土搅拌比例通常用水泥、砂、砾石的比例来表示，比如1:2:3，1:2.5:3.5等。
二、混凝土搅拌比例的影响因素1. 水泥品种和品质水泥是混凝土中最重要的材料之一，它的品种和品质对混凝土的质量和强度有着重要的影响。
不同品种和品质的水泥需要根据其特点来确定搅拌比例。
2. 骨料品种和质量骨料是混凝土中的砂和砾石，其品种和质量对混凝土的质量和强度也有着重要的影响。
不同品种和质量的骨料需要根据其特点来确定搅拌比例。
3. 水的数量和质量水是混凝土中的重要组成部分，其数量和质量对混凝土的质量和强度也有着重要的影响。
过多或过少的水都会影响混凝土的质量和强度。
因此，在确定搅拌比例时需要根据实际情况来确定水的数量和质量。
4. 搅拌时间和速度搅拌时间和速度对混凝土的质量和强度也有着重要的影响。
搅拌时间过短或速度过慢都会影响混凝土的质量和强度。
因此，在搅拌混凝土时需要根据实际情况来确定搅拌时间和速度。
三、混凝土搅拌比例的确定方法1. 按照设计要求来确定搅拌比例混凝土的设计要求是根据建筑或基础设施的要求来确定的，包括混凝土的强度、密度、耐久性等。
搅拌比例需要根据这些要求来确定。
2. 根据实际情况来确定搅拌比例在实际施工过程中，混凝土的搅拌比例不一定完全按照设计要求来确定。
需要根据实际情况来进行调整，以确保混凝土的质量和强度。
四、混凝土搅拌比例的常见问题及解决方法1. 混凝土强度不够混凝土强度不够可能是由于搅拌比例不正确或搅拌时间不够长等原因造成的。
需要进行调整和改进。
2. 混凝土开裂混凝土开裂可能是由于搅拌比例不正确或水泥质量不好等原因造成的。
需要进行调整和改进。
搅拌振动对混凝土质量的影响(详细版)
振动搅拌对混凝土质量的影响一、搅拌对混凝土质量的影响1、输入功率不一样，但搅拌时间一样，混凝土状态自然不同，搅拌过程中的机械对拌合物有强行“扰动”，使其拌合物中的材料强行位移。
2、转动的速度越快，搅拌力度越大，对材料的剪切和拨动效果越好，搅拌就是通过混合料各物料间的相互碰撞、对流和扩散，促使物料颗粒，特别是水泥等细微颗粒的弥散分布，达到混合料宏观及微观的匀质性，表现为外加剂的分散性和效果更突出，后期强度也更高。
3、后来将功率低的机组延长搅拌时间20%以上，结果自然好了不少。
随着搅拌时间的适当延长，强度变异系数也就越小，高速公路以及高铁项目都要求搅拌时间在120s-180s。
二、振动对混凝土质量的影响1、在搅拌的基础上再加上振动——振动搅拌，加大对拌合物的扰动，拌合物中的水泥颗粒处于振颤状态，从而破坏粘聚的水泥团单元体，使水泥颗粒得以快速均匀弥散。
2、振动搅拌是宏观对流运动和微观扩散运动的叠合，是在普通搅拌机所具有的宏观对流运动的基础上，采用振动和搅拌一体化技术，使振动搅拌机具有了高频微观扩散运动。
3、前者使物料在宏观上“拌匀”，后者让物料各组分在微观上“拌透”，振动搅拌实现了短时间内宏观和微观的同步均匀，提升了搅拌质量和效率。
4、此外，振动作用还可净化集料表面，增加水泥和集料间的界面粘结力，提高混凝土抗压强度。
实验表明，这项技术可以稳定提高抗压强度和工作性能，在低碳环保大环境下，这也是一项值得关注的技术。
5、混凝土生产过程如此，施工过程也是一样！振捣棒、振动梁以及附着式振捣器在流态混凝土中也是通过加强扰动来提高混凝土中各组分的分散性和匀质性。
三、干硬性贫水泥的混凝土的质量控制1、碾压混凝土，就是一种干硬性贫水泥的混凝土，使用水泥、掺和料、水、外加剂、砂和分级控制的粗骨料拌制成2、随着胶凝材料和用水量的不断降低，流动性越来越差，如胶凝材料用量，包括水泥与掺和料120～160kg/m3，这种无塌落度的干硬性混凝土要用振动碾分层压实，靠静压成型不能满足工程的要求。
混凝搅拌实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解混凝搅拌的基本原理和过程。
2. 掌握混凝搅拌实验的操作方法和步骤。
3. 分析不同混凝剂和搅拌条件对混凝效果的影响。
4. 优化混凝搅拌工艺，提高水处理效果。
二、实验原理混凝搅拌实验是水处理过程中关键的一环，通过向水体中加入混凝剂，使悬浮物和胶体颗粒脱稳，相互聚集形成絮凝体，从而实现固液分离。
实验原理主要包括以下三个方面：1. 压缩双电层作用：混凝剂中的正电荷离子与悬浮物表面的负电荷离子发生中和反应，使悬浮物表面的电荷降低，从而降低悬浮物的稳定性，促进其聚集。
2. 吸附架桥作用：混凝剂分子中的桥连基团吸附在悬浮物颗粒表面，将不同颗粒连接起来，形成较大的絮凝体。
3. 电中和作用：混凝剂中的正电荷离子与悬浮物表面的负电荷离子发生中和反应，降低悬浮物的表面电荷，从而降低其稳定性。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：原水、聚合氯化铝、硫酸铝、聚丙烯酰胺等混凝剂。
2. 实验仪器：烧杯、搅拌器、秒表、温度计、量筒、滤纸等。
四、实验步骤1. 样品准备：取一定量的原水置于烧杯中，测量水温。
2. 混凝剂投加：根据实验设计，向烧杯中加入不同种类和浓度的混凝剂。
3. 搅拌：启动搅拌器，以一定速度搅拌水样，保持搅拌时间。
4. 取样：在搅拌过程中，定时取样，观察絮凝体形成情况。
5. 过滤：将样品过滤，测量过滤后的浊度。
6. 数据分析：根据实验数据，分析不同混凝剂和搅拌条件对混凝效果的影响。
五、实验结果与分析1. 混凝剂种类对混凝效果的影响：实验结果表明，聚合氯化铝和硫酸铝对混凝效果较好，而聚丙烯酰胺的混凝效果较差。
2. 混凝剂浓度对混凝效果的影响：随着混凝剂浓度的增加，混凝效果逐渐提高，但超过一定浓度后，混凝效果变化不大。
3. 搅拌速度对混凝效果的影响：实验结果表明，搅拌速度对混凝效果有较大影响。
搅拌速度过快，容易破坏絮凝体；搅拌速度过慢，则混凝效果较差。
4. 搅拌时间对混凝效果的影响：搅拌时间对混凝效果有较大影响。
影响混凝效果的因素
影响混凝效果的因素影响混凝效果的因素很多，以水力条件、PH值、碱度、水温和混凝剂絮凝剂投加量最为主要。
1、水力条件（1）充分的絮凝时间和必要的速度梯度。
非常靠近的两层水流之间的流速差叫速度梯度，用“G”表示。
G值越大，颗粒相互碰撞的几率就越大，混凝效果可以好些。
但G值过大也不好，因为两层水流间的流速相差过大，势必产生较大的剪力，已经絮凝的大矾花由于剪力而破碎且难以再重新组合。
同时，絮凝时间对混凝效果也有很大影响，絮凝时间长则颗粒的碰撞机会就多。
所以包含流速和时间两个因素GT 值能比较全面反应絮凝效果。
（2）混合要快速、充分。
混合是使絮凝剂与原水充分混合均匀的过程，是絮凝和固液分离的前提，通常要求在加药后的极短时间内完成，混合搅拌时间一般为10～30s，最长为120s，适宜的速度梯度G 为500～1000s-1。
混合后，进入反应室（池）前不宜形成大颗粒矾花，否则矾花进入反应室（池）时容易被打碎而难以再絮凝，影响沉淀效果与增加混凝剂的耗用量。
因为混凝剂水解作用的时间极为短促，混凝剂加入水中后是否能以最快的速度同整个原水充分混合，直接关系到混凝效果的好坏。
缓慢、不恰当的混合将导致投药量增加、反应效果不好。
在废水深度处理中，一般要求混合时间为10—60秒。
（3）絮凝池的流速应严格控制，一般要求由大变小。
在较大的流速下，使水中的胶体颗粒发生较充分的碰撞吸附；在较小的流速下，使胶体颗粒能结成较大的絮粒。
反应是使水中杂质颗粒结成大尺寸矾花的过程，要求水流平稳，延续时间也较长。
反应池的平均速度梯度G一般为10～60s-1，水流速度为15～30mm/s，反应时间为15～30min，并控制GT值在104～105范围内。
通常反应池与固液分离设施合建或相距很近。
2、PH值水的PH值对混凝效果的影响程度，视混凝剂品种而异。
对硫酸铝而言，用以去除浊度时，最佳PH值在6.5~7.5之间；用以去除色度时，最佳PH值在4.5~5.5之间。
搅拌参数对放射性废液水泥固化体性能的影响
㊀第５３卷第２期原子能科学技术V o l ．５３,N o ．２㊀２０１９年２月A t o m i cE n e r g y S c i e n c e a n dT e c h n o l o g yF e b ．２０１９搅拌参数对放射性废液水泥固化体性能的影响匡㊀雅１,２,邹树梁１,２,徐立国３,黄斌海１,２,刘㊀洋３,寇㊀旭３,习㊀薇３(１．核设施应急安全作业技术与装备湖南省重点实验室,湖南衡阳㊀４２１００１;２．南华大学环境与安全工程学院,湖南衡阳㊀４２１００１;３．中核四川环保工程有限责任公司,四川广元㊀６２８０００)摘要:目前,国内核电站或核设施产生的中低放废液都采用水泥固化进行处理,水泥浆及水泥固化体性能是水泥固化技术重点研究内容.本文采用普通硅酸盐水泥固化中低放废液模拟料液,研究不同液灰比条件下,搅拌时间和搅拌速度对水泥浆流动度和固化体２８d 抗压强度㊁孔结构㊁显微结构和抗浸出性能的影响.结果表明:在相同液灰比下,随着搅拌时间的延长(１０~５０m i n ),水泥浆的流动度和固化体抗压强度呈现先增大后减小的趋势,而固化体的孔隙率和S r２＋浸出率随搅拌时间的延长呈递减的趋势,搅拌５０m i n 的固化体的结构较搅拌１０m i n 的固化体致密;用较大搅拌速度制备的固化体的抗压强度较高,且在搅拌３０m i n 内,提高搅拌速度可提高浆料的流动度;然而长时间用较大速度搅拌制备的固化体的孔隙率较高,同时核素浸出率也较大.由于固化工艺过程中搅拌速度和搅拌时间会影响水泥浆的流动性和固化体性能,因此在水泥固化装置投入使用前,应通过大量实验来确定满足工艺要求且满足固化体性能的最佳搅拌参数.关键词:放射性废液;水泥固化;搅拌时间;搅拌速度中图分类号:T L ９４１．１１㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１０００Ｇ６９３１(２０１９)０２Ｇ０２３４Ｇ０９收稿日期:２０１８Ｇ０４Ｇ１７;修回日期:２０１８Ｇ０６Ｇ２６作者简介:匡㊀雅(１９９０ ),女,湖南株洲人,博士研究生,从事放射性废物处理研究网络出版时间:２０１８Ｇ０９Ｇ１１;网络出版地址:h t t p:ʊk n s ．c n k i ．n e t /k c m s /d e t a i l /１１．２０４４．T L ．２０１８０９１０．１５３０．００６．h t m l d o i :１０．７５３８/y z k ．２０１８．yo u x i a n ．０２９９E f f e c t o fM i x i n g P a r a m e t e r o nP r o p e r t yo fC e m e n t S o l i d i f i e dR a d i o a c t i v eW a s t eF o r mK U A N G Y a １,２,Z O US h u l i a n g １,２,X U L i gu o ３,HU A N GB i n h a i １,２,L I U Y a n g ３,K O U X u ３,X IW e i ３(１．H u n a nP r o v i n c i a lK e y L a b o r a t o r y o f E m e r g e n c y S a f e t y T e c h n o l o g y an d E q u i p m e n t f o rN u c l e a rF a c i l i t i e s ,H e n g y a n g ４２１００１,C h i n a ;２．S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a n dS a f e t y E n g i n e e r i n g ,U n i v e r s i t y o f So u t hC h i n a ,H e n g y a n g ４２１００１,C h i n a ;３．S i c h u a nE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o na n d E n g i n e e r i n g C o ．,L t d ．,C NN C ,G u a n g yu a n ６２８０００,C h i n a )A b s t r a c t :㊀C e m e n t s o l i d i f i c a t i o n i s t h em a i n l y t e c h n o l o g y us e d t o t r e a t l o wa n d i n t e r m e Ｇd i a t el e v e lr a d i o a c t i v e w a s t ef r o m n u c l e a r p o w e r p l a n t so rn u c l e a rf a c i l i t i e si n C h i n an o w a d a y s,a m o n g w h i c h t h e p r o p e r t i e s o f c e m e n t p a s t e a sw e l l a s c e m e n t s o l i d i f i e d r a d iＧo a c t i v ew a s t e f o r m s a r ek e y f o c u s．I n t h i s p a p e r,t h e e f f e c t o fm i x i n g s p e e d a n dm i x i n g t i m e o n t h e f l u i d i t y o f c e m e n t p a s t ea n dt h e p r o p e r t i e so f c e m e n t s o l i d i f i e dr a d i o a c t i v e w a s t e f o r m s,s u c ha s２８dc o m p r e s s i v es t r e n g t h,p o r es t r u c t u r e,m i c r o s t r u c t u r ea n d a n t iＧl e a c h i n gp e r f o r m a n c e,w e r es t u d i e du n d e rd i f f e r e n tm i x i n g c o n d i t i o n st os i m u l a t e t h e l o w a n di n t e r m e d i a t er a d i o a c t i v e w a s t eb y u s i n g o r d i n a r y P o r t l a n dc e m e n t．T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e f l u i d i t y o f c e m e n t s l u r r y a n d t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t ho f c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r mi n c r e a s e f i r s t l y a n d t h e nd e c r e a s ew i t h t h e i n c r e a s eo fm i x i n g t i m e (１０Ｇ５０m i n),w h i l e t h e p o r o s i t y a n dS r２＋l e a c h i n g r a t eo f s o l i d i f i e db o d y d e c r e a s ew i t h t h e i n c r e a s e o fm i x i n g t i m e．C o m p a r e dw i t ht h e s o l i d i f i e db o d yp r e p a r e db y m i x i n g f o r １０m i n,t h es t r u c t u r eo f５０m i ns o l i d i f i e d b o d y i s m o r ec o m p a c t．T h ec o m p r e s s i v e s t r e n g t ho f s o l i d i f i e db o d yp r e p a r e db y t h e l a r g e rm i x i n g s p e e d i s h i g h e r a n d t h e f l u i d i t y o f s l u r r y c o u l db e i m p r o v e db y r a i s i n g t h e m i x i n g s p e e dd u r i n g３０m i n m i x i n g t i m e．H o w e v e r,t h e p o r o s i t y o f t h es o l i d i f i e db o d yp r e p a r e db y m i x i n g w i t h l a r g ev e l o c i t y i s h i g h e r,a sw e l l a s r a d i o n u c l i d e l e a c h i n g r a t e．A s t h em i x i n g s p e e d a n dm i x i n g t i m ew i l l a f f e c t t h e f l u i d i t y o f c e m e n t p a s t e a n d t h e p r o p e r t i e s o f c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r m,a s e r i e s o f e x p e r i m e n t sm u s tb ec a r r i e do u tb e f o r e t h ec e m e n t s o l i d i f i c a t i o nd e v i c e i s p u t i n t ou s e,t od e t e r m i n e t h eo p t i m u m m i x i n gp a r a m e t e r ss a t i s f y i n g t h e p r o c e s sr e q u i r eＧm e n t s a n d t h e p r o p e r t i e s o f t h e c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r m．K e y w o r d s:r a d i o a c t i v e l i q u i dw a s t e;c e m e n t s o l i d i f i c a t i o n;m i x i n g t i m e;m i x i n g s p e e d㊀㊀放射性废液的固化技术有多种,其中放射性废液水泥固化技术因其处理过程简单,固化产品具有良好的热稳定性㊁化学稳定性和生物化学稳定性等优点被广泛采用.目前,国内核电或核设施的中低放浓缩液均采用水泥固化进行处理.中低放废物水泥固化体必须具有良好的物理和化学稳定性,从而保证在其放射性衰变至安全水平的过程中,核素离子能稳定地滞留在固化体中[１].放射性废液水泥固化体的性能与固化体的配方有直接的关系,国内外很多学者针对水泥固化的配方进行了大量研究[２Ｇ３],然而,除配方因素外,搅拌是使水泥和废液均匀分布的必要条件,水泥基材的水化硬化性能取决于成型时各组分㊁不同结构层次的堆积结构,实现各组分均匀分散的紧密堆积结构才能最大程度发挥水泥基材的特有属性[４].其他领域如建筑行业㊁石油工业在水泥搅拌参数方面进行的大量研究表明,搅拌时间和搅拌速度会对新拌水泥浆的性能(如流变性能㊁凝结时间)及硬化后的水泥石的性能(如抗压强度㊁微观结构㊁孔隙结构)产生影响[５Ｇ１０].英国N i r e x的报告[１１]分析了中㊁低放废物水泥固化工艺中影响固化效果的因素及来源,其中搅拌参数(搅拌速度和搅拌时间)可能会对固化体的均匀性及固化体的孔隙率造成影响.搅拌速度不合理将造成水泥粉包附着在搅拌桨上,不仅使得搅拌桨清洗困难,还会造成因搅拌不均匀而导致的固化体强度下降[１２].张金涛等[１３]研究表明,在水泥固化工艺过程中,若搅拌时间过短,水泥和废物混合体不能充分进行物理和化学反应,容易导致固化体开裂.由此可见,放射性废液水泥固化工艺过程中搅拌参数会对水泥固化体的性能造成影响,然而目前关于搅拌速度和搅拌时间对中低放废液水泥浆及水泥固化体性能影响的研究报道较少.本文以某核设施中低放废液混合液为研究对象,采用普通硅酸盐水泥作为固化基材,利用中低放废液模拟料液,研究在不同搅拌时间和搅拌速度下制备的水泥浆的流动度和水泥固化体抗压强度㊁孔隙结构㊁微观结构与抗浸出性能的变化规律,旨为水泥固化工艺中搅拌参数的优化提供参考.５３２第２期㊀㊀匡㊀雅等:搅拌参数对放射性废液水泥固化体性能的影响１㊀实验１ １㊀材料实验中使用的模拟料液是根据中低放废液的源项分析数据计算而得,含盐量为２２０g/L, p H＝１２ ６,由市售工业试剂和化学试剂配制而成,其化学成分如下:N a N O３,１９８g/L;N a２S O４,６g/L;N a O H,１１g/L;M g C O３,５g/L.在模拟料液中加入S r(N O３)２用来模拟中低放废液中的主要核素之一９０S r,模拟料液中S r２＋的浓度为０ １g/L.实验所用海螺牌P O４２ ５硅酸盐水泥的化学组成列于表１(烧失量为４ ５８％).其他试剂均为市售分析纯.表１㊀水泥的化学组成T a b l e１㊀C h e m i c a l c o m p o s i t i o no f c e m e n t１ ２㊀实验过程本实验参考某核设施中低放废液水泥固化配方,液灰比(放射性废液与水泥的质量比)选择为０ ５和０ ５５.通常水泥固化配方中会加入复合矿物添加剂㊁减水剂㊁缓凝剂等添加剂来改善水泥搅拌过程中浆体的流动性或提高水泥固化体的性能,添加剂的种类和添加量需要大量的配方实验进行验证,本实验不考虑添加剂的影响.由于缺少实验室水平的放射性废液水泥固化体制备操作标准,通常固化实验过程中主要参考«水泥标准稠度用水量㊁凝结时间㊁安定性检验方法»(G B/T１３４６ ２０１１)[１４].该标准要求水泥净浆搅拌过程分为２个阶段:第１阶段为慢速搅拌,搅拌２m i n,接着停拌１５s,同时将叶片和搅拌锅壁上的水泥浆刮入锅内;第２阶段为快速搅拌,搅拌２m i n后停机.其中,搅拌机的速度参数列于表２.根据前期实验经验,当按照G B/T１３４６ ２０１１[１４]的搅拌程序对本研究中的模拟料液进行水泥固化搅拌时发现,搅拌后水泥浆中有大团水泥块出现,水泥浆呈极不均匀状态,几乎不流动.由此本实验参照文献[１５]中高盐㊁高碱中低放废液水泥固化的搅拌程序(慢速搅拌２m i n,停拌１５s,快速搅拌１０m i n),并结合某核设施实验室水平的中低放水泥固化配方实验的操作经验,对G B/T１３４６ ２０１１[１４]中第２阶段的搅拌时间和搅拌速度进行调整:搅拌时间分别为１０㊁２０㊁３０㊁４０㊁５０m i n,每个时间下分别进行快速和慢速搅拌.表２㊀搅拌机快速与慢速搅拌时的自转和公转速度T a b l e２㊀R o t a t i o na n d r e v o l u t i o n s p e e d s o fm i x e ra t h i g h s p e e da n d l o ws p e e d搅拌速度自转速度/(r m i n－１)公转速度/(r m i n－１)慢速１４０ʃ５６２ʃ５快速２８５ʃ５１２５ʃ５将配好的模拟料液和水泥先后倒入搅拌机的搅拌锅中,依据搅拌实验参数制得水泥浆;将水泥浆倒入ϕ５０m mˑ５０m m圆柱体模具,捣实抹平,放入S H B YＧ４０A型数控砼标准养护箱养护(２４ʃ２)h(养护温度为(２５ʃ５)ħ,相对湿度ȡ９０％)后脱模,继续标准养护至２８d,制得水泥固化体.１ ３㊀样品表征分别从水泥浆的流动度,固化体的抗压强度㊁孔隙结构㊁微观结构和核素浸出率对所制水泥浆和固化体进行表征.１)流动度将搅拌好的水泥浆分两层迅速装入流动度试模,参考G B/T２４１９ ２００５[１６]测试水泥浆的扩展流动度.２)抗压强度将养护２８d的水泥固化体上下表面用砂纸适当打磨,保持上下表面平行,用Y A W３０００K N 型液压式压力试验机(优鸿测控技术(上海)有限公司)测定其无侧限抗压强度.３)孔隙结构固化体破碎后取样,在丙酮溶液中浸泡２４h终止水化,烘干至恒重(烘箱温度设定为８０ħ),采用A u t o P o r eⅣ９５００型全自动压汞６３２原子能科学技术㊀㊀第５３卷仪(麦克默瑞提克(上海)仪器有限公司)测定试样的孔隙结构(孔隙率㊁孔径分布).４)微观结构参照孔隙结构表征中对样品的处理方法,对烘干后的样品表面喷金后使用E V O１８型扫描电子显微镜(S E M,德国C A R LZ E I S S股份公司)观察试样的微观结构.５)核素浸出率参考G B７０２３ ２０１１[１７],采用电感耦合等离子体发射光谱仪(江苏天瑞仪器股份有限公司)测量浸出液中核素S r２＋的浓度,计算固化体的核素浸出率和累积浸出分数.２㊀结果与讨论２ １㊀流动度水泥浆的流动度对水泥固化放射性废物的工艺过程具有重要意义.若水泥浆流动度过低,不仅易造成搅拌困难㊁搅拌桨卡转㊁水泥浆无法从混合器中顺利排出等问题,还会增加搅拌桨清洗的难度并增加二次废物量;而水泥浆流动度过高,则易导致固化体产生泌水和盐析问题,使游离水量增加[１８].H a n等[１９]采用实验的方式研究普通水泥浆泌水现象与硬化后水泥石中水化产物的分布及孔隙率的关系,结果表明,泌水会造成固化体内孔隙率增加,同时会影响液体泌出方向上水化产物的分布和微观结构,从而严重影响固化体的机械性能和抗渗透性.因此为保证水泥固化体的强度,同时便于水泥固化操作,水泥固化工艺中水泥浆的流动度一般控制在１８０~２２０m m之间.搅拌时间和搅拌速度对水泥浆流动度的影响示于图１.由图１可知,水泥浆的流动度很大程度是由液灰比决定的,液灰比越大,其流动度也越大,这是由于在较大液灰比的情况下,水泥浆中粒子间的距离较大㊁作用力较小,从而使得流动度增大[２０].此外,由图１还可看出:搅拌时间对水泥浆的流动度有较大影响,不同搅拌时间下流动度差异较为明显;且液灰比越小,水泥浆的流动度随搅拌时间的变化幅度越大,表现为快速搅拌时,液灰比为０ ５的水泥浆的最大和最小流动度分别为２００m m和１５７ ５m m,液灰比为０ ５５的浆料的最大和最小流动度分别为２２０m m和２０５m m.而慢速搅拌时,液灰比为０ ５的水泥浆的最大和最小流动度为２００m m和１３０m m,液灰比为０ ５５的水泥浆的最大和最小流动度分别为２２０m m和１８５m m.图１㊀搅拌时间和搅拌速度对浆料流动度的影响F i g．１㊀E f f e c t o fm i x i n g t i m e a n dm i x i n g s p e e do n p a s t e f l u i d i t y所有组别的水泥浆的流动度随搅拌时间的延长均呈先增大后减小的趋势,其中搅拌时间为１０m i n的水泥浆的流动度最小,且搅拌完成后水泥浆表面出现一层细小气泡,其原因可能是搅拌１０m i n的水泥浆中存在细小水泥团块,这些水泥团块携裹了一部分空气,导致其中的水泥颗粒没有被完全浸润,造成其流动度较小,同时这些空气在搅拌桨的剪切作用下被不断挤压出来,在水泥浆表面形成一层气泡.随着搅拌时间的延长,水泥和废液的混合越来越均匀,水泥浆的流动度不断增大,直至达到最大值,此时水泥浆中水泥颗粒几乎为均匀分散状态,水分子之间的毛细作用力以及水泥浆中的微孔均为极小值[２１].此后继续搅拌,水泥浆的流动度会逐渐减小,这可能是由于水泥浆中的水分被不断蒸发所致[２２].实验中还发现搅拌速度越大,水泥浆的最大流动度出现的时间越早,其原因可能是搅拌速度越大,搅拌桨对浆料的剪切作用越强烈,导致水泥浆越易被混合均匀.２ ２㊀抗压强度放射性废物水泥固化体良好的机械性能是核素能长期滞留在固化体内部的首要保障[２３],２８d抗压强度是评价水泥固化体机械性能的主要指标,有研究[２４Ｇ２５]表明,提高水泥固化体的抗压强度,可有效降低固化体中放射性核素的浸出率.G B１４５６９ １ ２０１１[２６]要求２８d抗压７３２第２期㊀㊀匡㊀雅等:搅拌参数对放射性废液水泥固化体性能的影响强度不小于７M P a.不同搅拌参数下水泥固化体２８d 抗压强度的变化趋势示于图２,实验条件下所有固化体的２８d 抗压强度均大于１０M P a .由图２可知,搅拌速度越高,固化体抗压强度越高,可能的原因是搅拌速度越大,搅拌桨对水泥浆的剪切作用越大,水泥颗粒表面早期的水化产物(表面膜层)被不断破坏,使得水泥水化反应更加充分,由此提高了水泥固化体的抗压强度[２５].图２㊀搅拌时间和搅拌速度对水泥固化体２８d 抗压强度的影响F i g ．２㊀E f f e c t o fm i x i n g t i m e a n dm i x i n g s pe e d o n２８d c o m p r e s s i v e s t r e n gt h o f c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r m 此外,从图２还可知,搅拌时间对固化体抗压强度的影响也较大,随着搅拌时间的延长,抗压强度呈先增大后减小的趋势,这种现象可能的原因是在搅拌初期,水泥和废液从极不均匀分布状态逐渐混合均匀,浆体内部孔隙由大变小,浆体中包裹了空气和干水泥颗粒的水泥团块不断被破坏,水泥水化反应也从颗粒表面不断深入,使得固化体强度不断增大;而随着搅拌时间的持续增加,水泥浆中水化产物凝胶及网状结构遭到破坏[１０],水泥浆中的水分不断被蒸发,导致固化体强度下降.２ ３㊀孔隙结构１)孔隙率水泥固化体对核素的滞留主要靠机械固封㊁化学固定和物理吸附作用,其中机械固封作用与固化体的孔结构有关[２].为提高机械固化率,必须提高水泥固化体的致密性,降低固化体中的孔隙率,同时还要减少固化体中的大孔和连通孔的比例.此外,水泥固化体的强度与固化体中孔隙率和毛细孔体积有关,当孔隙率和毛细孔减少时,水泥固化体的强度即能得到较大程度的提高[２０].搅拌时间和搅拌速度对液灰比为０ ５的水泥固化体２８d 孔隙率的影响列于表３.由表３可知,搅拌时间和搅拌速度对水泥固化体的孔隙率有较大影响.在不同搅拌速度下,搅拌时间为１０m i n 的固化体的孔隙率均最大,随着搅拌时间的延长,固化体中的孔隙率显著下降;搅拌５０m i n 形成的固化体孔隙率略低于搅拌３０m i n形成的固化体.表３㊀不同搅拌参数下固化体的孔隙率T a b l e ３㊀P o r o s i t y of c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r m u n d e r d i f f e r e n tm i x i ng co n d i t i o n s 样品搅拌速度搅拌时间/m i n孔隙率/％１＃快速１０３０ ６２１９２＃快速３０３０ １５６４３＃快速５０３０ １５２４４＃慢速１０３２ ２６４１５＃慢速３０２８ ４１８５６＃慢速５０２８ ３８５１此外,从表３还可看出,搅拌速度对固化体的孔隙率也有较大影响.搅拌速度越小,固化体的孔隙率随搅拌时间的延长变化幅度越大.搅拌时间为１０m i n 时,慢速搅拌形成试样的孔隙率明显大于快速搅拌形成试样的孔隙率,而搅拌时间为３０m i n 及５０m i n 时的情况则与之相反.这一现象可能的原因是在搅拌时间为１０m i n 时,废液与水泥并未搅拌均匀,此时慢速搅拌形成的水泥浆中含有更多更大的水泥团块,其均匀程度不及快速搅拌形成的水泥浆,导致其固化体孔隙率较高.而随着搅拌时间的延长,快速搅拌过程引入的空气量会多于慢速搅拌,造成固化体孔隙率相对较高.此外从本实验还可看出,未掺加任何添加剂的普通硅酸盐水泥固化体的孔隙率较高(大于２８％),而较大的孔隙率对固化体的耐久性及抗浸出性均有不利影响.８３２原子能科学技术㊀㊀第５３卷２)孔径分布最可几孔径越小,孔结构的网格的连通性越差,核素浸出率也越小.通常根据孔径大小,水泥石中的孔可分成凝胶孔(１ ５~３n m )㊁毛细孔(＞２００n m )和介于凝胶孔与毛细孔之间的过渡孔三大类[２０].液灰比为０ ５的水泥固化体２８d 的孔径分布微分曲线示于图３.由图３a 可知,快速搅拌时,搅拌１０㊁３０㊁５０m i n 制备的固化体的最可几孔径分别为９５㊁９５㊁７７n m ,其中搅拌５０m i n制备的固化体的最可几孔径最小,然而其毛细孔的数量明显多于其他两组固化体,这些孔可能是长时间的搅拌引入了的过多气泡所致;搅拌３０m i n 的固化体其小于１００n m 的孔较多而其毛细孔较少,孔径较其他两组细化.图３㊀搅拌时间和搅拌速度对水泥固化体孔隙孔径分布的影响F i g ．３㊀I n f l u e n c e o fm i x i n g t i m e a n dm i x i n g s pe e d o n p o r e s i z e d i s t r i b u t i o nof c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r m ㊀㊀由图３b 可知,慢速搅拌时,搅拌１０㊁３０㊁５０m i n 制备的固化体的最可几孔径分别为５０㊁９５㊁９５n m ;搅拌１０m i n 制备的固化体的最可几孔径较小,然而其毛细孔也较多,孔径分布非常分散;搅拌３０m i n 的固化体孔径分布较为集中,且其孔径在１０n m 左右的孔数量较其他两组多,这些小孔的增多对固化体的抗核素浸出率的提高能起到积极作用.此外,从图３还可看出,搅拌速度对水泥固化体２８d 的孔径分布也有影响.慢速搅拌时,搅拌１０m i n 形成的固化体中毛细孔较其他两组多;而快速搅拌时,搅拌５０m i n 的固化体中毛细孔较其他两组多.综合表４和图３可知,搅拌速度和搅拌时间会对固化体的孔隙结构产生影响,在较短的搅拌时间内,适当提高搅拌速度可改善水泥固化体的孔径分布,降低孔隙率;而在较长的搅拌时间下,适当降低搅拌速度可降低孔隙率,也可使固化体孔径分布变得均匀.２ ４㊀微观结构液灰比为０ ５时采用不同搅拌参数制备的水泥固化体２８d 的S E M 图像示于图４.由图４可观察到在试样的孔缝中及表面均分布有针棒状的水化产物,搅拌时间为１０m i n 的固化体结构明显疏松多孔,密实度较差,而搅拌时间为５０m i n 的试样整体性较好,结构较为密实,由此说明搅拌速度和搅拌时间会对水泥固化体的微观结构产生影响,但影响程度及影响机理还有待深入研究.a 快速搅拌１０m i n ;b 快速搅拌５０m i n ;c 慢速搅拌１０m i n ;d 慢速搅拌５０m i n图４㊀不同搅拌参数下制备的水泥固化体２８d 的S E M 图像F i g ．４㊀S E Mi m a ge of ２８d c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r mu n d e r d i f f e r e n tm i x i ng co n d i t i o n s ９３２第２期㊀㊀匡㊀雅等:搅拌参数对放射性废液水泥固化体性能的影响２ ５㊀浸出率液灰比为０ ５时不同搅拌参数对水泥固化体中核素S r２＋浸出率R n 和累积浸出分数P t 的影响分别示于图５㊁６.由图５可看出,各试样在第１d 的浸出率较大,之后急剧减小,７d 后减小幅度降低,直到浸泡２５d 时,浸出率基本保持在同一水平.所有试样的４２d 浸出率均在１０－４量级,较G B１４５６９ １ ２０１１[２６]的要求小１个数量级.其中以慢速搅拌１０m i n 形成的固化体４２d 浸出率和累积浸出分数均最大,快速搅拌１０m i n 形成的固化体次之.结合图５㊁６和图３可知,固化体的抗浸出性能与固化体的孔隙率密切相关,孔隙率越高,４２dS r ２＋浸出率越大,累积浸出分数也越大.其原因是固化体的孔隙率越大,其内部越易形成连通孔隙,核素离子越易通过这些连通孔隙扩散到外部介质中.图５㊀搅拌参数对固化体中核素S r２＋浸出率的影响F i g ．５㊀E f f e c t o fm i x i n g c o n d i t i o no n l e a c h i n g ra t e o f S r ２＋i n c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o rm图６㊀搅拌参数对固化体中S r２＋累积浸出分数的影响F i g ．６㊀E f f e c t o fm i x i n g c o n d i t i o n o n c u m u l a t i v e l e a c h i n g fr a c t i o no f S r ２＋i n c e m e n t s o l i d i f i e dw a s t e f o r m３㊀结论通过搅拌时间和搅拌速度对放射性废液水泥固化体性能的影响实验研究,得到如下结论.１)水泥固化过程中,水泥浆的流动度主要由液灰比决定,同时搅拌时间和搅拌速度也会影响水泥浆的流动度:水泥浆的流动度随搅拌时间的延长呈先增大后减小的趋势,这与水泥浆混合的均匀程度有关,且液灰比越小,水泥浆的流动度随搅拌时间变化幅度越大.２)搅拌时间和搅拌速度会对水泥固化体的抗压强度产生影响.固化体的抗压强度随搅拌时间的延长呈先增大后减小的趋势,且提高搅拌速度,固化体的抗压强度也会提高.３)搅拌速度和搅拌时间会对孔隙结构和核素浸出率产生影响,在较短的搅拌时间内,适当提高搅拌速度可改善水泥固化体的孔径分布,降低孔隙率,减少核素浸出率;而在较长的搅拌时间下,适当降低搅拌速度可降低孔隙率,使固化体孔径分布变得均匀,同时减少核素浸出率.４)在未掺加任何添加剂的情况下,普通硅酸盐水泥和模拟料液搅拌混合形成的固化体结构疏松,密实度差,相较于搅拌１０m i n 的固化体,搅拌５０m i n 的固化体整体性较好.５)由于搅拌参数会影响水泥固化体性能,因此在水泥固化的实验过程中,应注意保持搅拌参数一致;此外在水泥固化线或水泥固化装置投入使用前,应通过现场实验的方式确定满足工艺要求并满足固化体性能要求的最佳搅拌速度和搅拌时间;同时,针对会对水泥浆和水泥固化体性能有影响的搅拌过程变量,如加料次序㊁搅拌方式(匀速或变速)均应进行大量实验验证.参考文献:[１]㊀沈晓冬,严生,吴学权,等．放射性废物水泥固化的理论基础㊁研究现状及对水泥化学研究的思考[J ]．硅酸盐学报,１９９４,２２(２):１８１Ｇ１８７．S H E NX i a o d o n g ,Y A NS h e n g ,WU X u e qu a n ,e t a l ．T h e t h e o r e t i c a l b a s i s a n d s t a t e o f a r t o f s t u d y o nt h ei m m o b i l i z a t i o n o fr a d i o a c t i v e w a s t e b ym e a n s o f c e m e n t a n ds o m e c o n s i d e r a t i o n s f o r t h er e s e a r c ho f c e m e n t c h e m i s t r y [J ]．J o u r n a l o f t h e C h i n e s eC e r a m i cS o c i e t y,１９９４,２２(２):１８１Ｇ１８７０４２原子能科学技术㊀㊀第５３卷(i nC h i n e s e)．[２]㊀孙奇娜,李俊峰,王建龙．放射性废物水泥固化研究进展[J]．原子能科学技术,２０１０,４４(１２):１４２８Ｇ１４３５．S U N Q i n a,L IJ u n f e n g,WA N G J i a n l o n g．R eＧs e a r c h p r o g r e s s i n c e m e n t a t i o n o f r a d i o a c t i v ew a s t e s[J]．A t o m i cE n e r g y S c i e n c ea n dT e c h n o lＧo g y,２０１０,４４(１２):１４２８Ｇ１４３５(i nC h i n e s e)．[３]㊀姜自超,丁建华,张时豪,等．水泥及其复合体系固化放射性核废物研究现状[J]．当代化工,２０１７,４６(１):１４１Ｇ１４４．J I A N GZ i c h a o,D I N GJ i a n h u a,Z HA N GS h i h a o,e t a l．R e s e a r c hs t a t u s of s o l i d i f i c a t i o no f r a d i o a cＧt i v en u c l e a r w a s t eb y c e m e n ta n di t sc o m p o s i t e[J]．C o n t e m p o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y,２０１７,４６(１):１４１Ｇ１４４(i nC h i n e s e)．[４]㊀沈业青,翟超,孙成玉．水泥材料成型过程对硬化体结构与性能的影响[J]．材料导报,２０１６,３０(８):１００Ｇ１０３．S H E N Y e q i n g,Z HA IC h a o,S U NC h e n g y u．I nＧf l u e n c eo fm o l d i n gp r o c e s so nt h es t r u c t u r ea n dp e r f o r m a n c e o fh a r d e n e dc e m e n t p a s t e s[J]．M aＧt e r i a l sR e v i e w,２０１６,３０(８):１００Ｇ１０３(i n C h iＧn e s e)．[５]㊀S A L E H FK,T E O D O R I UC．T h em e c h a n i s mo f m i x i n g a n d m i x i n g e n e r g y f o ro i la n d g a s w e l l sc e m e n t s l u r r i e s:Al i t e r a t u r er e v i e w a n db e n c hＧm a r k i n g o ft h ef i n d i n g s[J]．J o u r n a lo f N a t u r a lG a sS c i e n c e&E n g i n e e r i n g,２０１７,３８:３８８Ｇ４０１．[６]㊀T A K A HA S H IK,B I E R T A,W E S T P HA L T．E f f e c t s o fm i x i n g e n e r g y o n t e c h n o l o g i c a l p r o p e rＧt i e sa n d h y d r a t i o n k i n e t i c so f g r o u t i n g m o r t a r s[J]．C e m e n t&C o n c r e t e R e s e a r c h,２０１１,４１(１１):１１６７Ｇ１１７６．[７]㊀HA N D,F E R R O N R D．I n f l u e n c eo fh i g h m i xＧi n g i n t e n s i t y o nr h e o l o g y,h y d r a t i o n,a n dm i c r oＧs t r u c t u r e o f f r e s hs t a t e c e m e n t p a s t e[J]．C e m e n t&C o n c r e t eR e s e a r c h,２０１６,８４:９５Ｇ１０６．[８]㊀Y A N G M,J E N N I N G SH M．I n f l u e n c e s o fm i xＧi n g m e t h o d so nt h em i c r o s t r u c t u r ea n dr h e o l o g iＧc a l b e h a v i o ro fc e m e n t p a s t e[J]．Ad v a n ce dC eＧm e n tB a s e d M a t e r i a l s,１９９５,２(２):７０Ｇ７８．[９]㊀P R A S I T T I S O P I NL,T R E J O D．E f f e c t s o fm i xＧi n g v a r i a b l e s o nh a r d e n e dc h a r a c t e r i s t i c so fP o r tＧl a n d c e m e n tm o r t a r s[J]．A C IM a t e r i a l s J o u r n a l,２０１４,１１１:１Ｇ６．[１０]陈明祥,陈义斌．湿磨细水泥制浆时间对浆材性能的影响研究[J]．长江科学院院报,２０００,１７(４):５２Ｇ５５．C H E N M i n g x i a n g,C H E N Y i b i n．S t u d y o ne f f e c t so fm i x i n g t i m eo fw e tＧg r o u n dc e m e n to nm o r t a r p r o p e r t i e s[J]．J o u r n a lo fY a n g t z eR i v e rS c i e n t i f i cR e s e a r c h I n s t i t u t e,２０００,１７(４):５２Ｇ５５(i nC h i n e s e)．[１１]U n i t e dK i n g d o m N i r e x L i m i t e d．W a s t e p a c k a g e s p e c i f i c a t i o na n d g u i d a n c ed o c u m e n t a t i o n,W P S/９０４:G u i d a n c e o nt h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dd e m o nＧs t r a t i o n o f r o b u s t f o r m u l a t i o n e n v e l o p e s f o rc e m e n t i t i o u s w a s t e f o r m s,５３０４８２[R]．N e wY o r k:U n i t e dK i n g d o m N i r e xL i m i t e d,２００７．[１２]山崎彩加,高田孝夫,本桥哲郎,等．放射性废弃物的处理方法以及处理装置:中国,１０３２４７３６０A[P]．２０１６Ｇ０４Ｇ２０．[１３]张金涛,钟香斌,张鹏．C P R１０００核电站水泥固化线技术改造及其调试实施[J]．科技应用,２０１６(７):４３Ｇ４４．Z HA N G J i n t a o,Z H O N G X i a n g b i n,Z HA N GP e n g．T h e e x p e r i e n c e o f t e c h n o l o g i c a l r e n o v a t i o na n d c o m m i s s i o n i n g f o r C P R１０００c e m e n t a t i o ns y s t e m[J]．T e c h n o l o g y A p p l i c a t i o n s,２０１６(７):４３Ｇ４４(i nC h i n e s e)．[１４]中华人民共和国国家技术监督局．G B/T１３４６ ２０１１㊀水泥标准稠度用水量㊁凝结时间㊁安定性检验方法[S]．北京:中国标准出版社,２００１．[１５]高亚,李玉香,马雪,等．低放高盐模拟核废液水泥固化体中无机盐的赋存状态研究[J]．西南科技大学学报,２０１４,２９(３):２３Ｇ２７．G A O Y a,L I Y u x i a n g,MA X u e,e ta l．T h ee f f e c t o f i n o r g a n i cs a l t f o rh y d r a t i o n p r o d u c t so fc e m e n ts o l id i f ie df o r m sa n dt h ee x i s t e n c es t a t e[J]．J o u r n a l o fS o u t h w e s tU n i v e r s i t y o fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,２０１４,２９(３):２３Ｇ２７(i n C h iＧn e s e)．[１６]中华人民共和国国家技术监督局．G B/T２４１９ ２００５㊀水泥胶砂流动度测定方法[S]．北京:中国标准出版社,２００５．[１７]中华人民共和国国家技术监督局．G B/T７０２３ ２０１１㊀低㊁中水平放射性废物固化体标准浸出试验方法[S]．北京:中国标准出版社,２０１１．[１８]王邵．放射性废物处理与处置标准在中放废液大体积浇注水泥固化工程中的应用探讨[J]．核标准计量与质量,２００８(３):２１Ｇ２６．[１９]HA N J,WA N G K．I n f l u e n c e o fb l e e d i n g o n p r o p e r t i e sa n d m i c r o s t r u c t u r eo ff r e s ha n d h yＧ１４２第２期㊀㊀匡㊀雅等:搅拌参数对放射性废液水泥固化体性能的影响d r a te dP o r t l a n dc e m e n t p a s t e[J]．C o n s t r u c t i o n&B u i l d i n g M a t e r i a l s,２０１６,１１５:２４０Ｇ２４６．[２０]衰润章．胶凝材料学[M]．２版．武汉:武汉工业大学出版社,１９９６．[２１]T R E J O D,P R A S I T T I S O P I NL．E f f e c t s o fm i xＧi n g v a r i a b l e so ne a r l yＧa g e c h a r a c t e r i s t i c so f p o r tＧl a n d c e m e n t s y s t e m s[J]．J o u r n a l o fM a t e r i a l s i nC i v i l E n g i n e e r i n g,２０１６,２８(１０):０４０１６０９４．[２２]K I S H I K,WA T A N A B E T,Y AMAD A K,e ta l．E f f e c to ft y p eo f m i x e ra n d m i x i n g t i m eo np r o p e r t i e s o f c o n c r e t e[J]．A r c h i v e so fM e t a l l u rＧg y&M a t e r i a l s,２０１６,６１(３):１０９１Ｇ１０９４．[２３]孙奇娜,李俊峰,王建龙．水胶比对水泥固化放射性废树脂的影响[J]．原子能科学技术,２０１２,４６(１１):１３０１Ｇ１３０６．S U N Q i n a,L I J u n f e n g,WA N GJ i a n l o n g．E f f e c to fw a t e r/b i n d e rr a t i oo nc e m e n t a t i o no f r a d i o a cＧt i v e s p e n t r e s i n[J]．A t o m i cE n e r g y S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,２０１２,４６(１１):１３０１Ｇ１３０６(i nC h iＧn e s e)．[２４]谷万成．低中水平放射性废液的水泥固化研究[J]．湿法冶金,２００５,２４(１):３３Ｇ３９．G U W a n c h e n g．C e m e n t s o l i d i f i c a t i o no f l o wa n di n t e r m e d i a t e l e v e lr a d i o a c t i v ee f f l u e n t[J]．H yＧd r o me t a l l u r g y o fC h i n a,２００５,２４(１):３３Ｇ３９(i nC h i n e s e)．[２５]范雯雯,刘铁军,白杨,等．核电厂废物固化体９０S r㊁１３７C s㊁６０C o的浸出行为研究[J]．原子能科学技术,２０１６,５０(６):９７３Ｇ９７６．F A N W e n w e n,L I U T i e j u n,B A IY a n g,e ta l．S t u d y o n r e l e a s eb e h a v i o r o f９０S r,１３７C s a n d６０C oi nN P Ps o l i d i f i e dw a s t e f o r m[J]．A t o m i cE n e r g yS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,２０１６,５０(６):９７３Ｇ９７６(i nC h i n e s e)．[２６]中华人民共和国国家技术监督局．G B１４５６９．１ ２０１１㊀低㊁中水平放射性废物固化体性能要求:水泥固化体[S]．北京:中国标准出版社,２０１１．２４２原子能科学技术㊀㊀第５３卷。
搅拌条件对混凝去除清淤尾水污染物的影响研究
第１６期 收稿日期：２０２０－０５－２７基金项目：四川省科技计划重点研发项目（２０１９ＹＦＧ０３２４）作者简介：郑慈航（１９９５—），硕士研究生，主要从事废水处理技术与设备的研究；通信作者：郭勇，副教授。
搅拌条件对混凝去除清淤尾水污染物的影响研究郑慈航，童启邦，陈茂莲，陈亚萍，郭 勇（四川大学化学工程学院，四川成都 ６１００６５）摘要：清淤尾水由于其沉降时间长，极大地限制了环保疏浚的发展。
利用化学混凝法以聚合氯化铝（ＰＡＣ）为絮凝剂、聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）为助凝剂处理清淤尾水，探究了快速搅拌阶段转速和时间、低速搅拌阶段转速和时间对化学混凝处理清淤尾水的影响。
试验结果表明：当快速搅拌转速为２００ｒ／ｍｉｎ、搅拌３ｍｉｎ，低速搅拌转速为６０ｒ／ｍｉｎ、搅拌３ｍｉｎ时，化学混凝法对清淤尾水污染物的去除效果较好，对ＣＯＤ、ＴＰ和浊度的去除率分别可达：８７．５３％、９１．３６％和９４．４％。
关键词：搅拌条件；混凝；清淤尾水；去除率中图分类号：ＴＫ７３０．２；Ｏ３５７．５；Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）１６－０２４５－０２ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＳｔｉｒｒｉｎｇＣｏｎｄｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅＲｅｍｏｖａｌｏｆＤｒｅｄｇｉｎｇＲｅｓｉｄｕａｌＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔａｎｔｓｂｙＣｏａｇｕｌａｔｉｏｎＦｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎＴｒｅａｔｍｅｎｔＺｈｅｎｇＣｉｈａｎｇ，ＴｏｎｇＱｉｂａｎｇ，ＣｈｅｎＭａｏｌｉａｎ，ＣｈｅｎＹａｐｉｎｇ，ＧｕｏＹｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｒｅｄｇｉｎｇｔａｉｌｗａｔｅｒｇｒｅａｔｌｙｒｅｓｔｒｉｃｔｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｒｅｄｇｉｎｇ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｌｏｎｇｓｅｔｔｌｉｎｇｔｉｍｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｐｅｅｄａｎｄｔｉｍｅｏｆｆａｓｔｓｔｉｒｒｉｎｇａｎｄｔｈｅｓｐｅｅｄａｎｄｔｉｍｅｏｆｓｌｏｗｓｔｉｒｒｉｎｇｏｎｔｈｅｄｒｅｄｇｉｎｇｔａｉｌｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｉｎｇｏｆｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＰＡＣ）ａｎｄｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ＰＡＭ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｆａｓｔｓｔｉｒｒｉｎｇｗａｓ２００ｒ／ｍｉｎａｎｄ３ｍｉｎ，ａｎｄｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｓｌｏｗｓｔｉｒｒｉｎｇｗａｓ６０ｒ／ｍｉｎａｎｄ３ｍｉｎ，ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｈｏｗｅｄｇｏｏｄｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｏｎｔｈｅｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎｔｈｅｄｒｅｄｇｉｎｇｔａｉｌｗａｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｓｏｆＣＯＤ，ＴＰａｎｄｔｕｒｂｉｄｉｔｙｗｅｒｅ８７．５３％，９１．３６％ａｎｄ９４．４％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｉｒｒｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ；ｄｒｅｄｇｉｎｇｒｅｓｉｄｕａｌｗａｔｅｒ；ｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ 近年来，随着黑臭水体治理工作的逐步开展，清淤疏浚通过清理黑臭水体的底泥污染物，能快速降低水体的内源污染负荷，被广泛应用于黑臭水体内源污染治理。
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发病概率。重金属离子采用常规净水工艺很难有效 ［89 ］ 。重金属镍造成的饮用水污染也逐渐引 的去除 起人们的注意。 水源水体中重金属镍主要来源于冶炼、 采矿、 电 镀和化工等行业污水的排放， 具有突发性、 流域性和 威胁性等特点
［9 ］
。目前， 对于重金属和有机物的主
要处理有化学沉淀法、 氧化还原法、 离子交换法、 混 凝法、 吸 附 法、 光 化 学 催 化 法、生 物 法 及 膜 法 ， 但是对于水中重金属和有机物的复合污染 处理的研究报道相对较少。强化混凝法的成本相对 等 较低， 可以在现有的混凝工艺上进行改进 ， 既能利用 现有工艺， 又能达到同时去除有机物和重金属离子 的作用。 高铁酸钾作为一种新型混凝剂， 自身具有强氧 化性， 是集氧化、 吸附、 絮凝、 助凝、 杀菌及除臭为一 ， 体的一种新型高效多功能水处理剂 但高铁酸 钾仍未被广泛应用。 高铁酸钾对 TOC 、 浑浊度等的
［1416 ］ ［1013 ］
越大， 絮凝效果越好。 ， Ni 。 去除效果较好 但有关 去除效果的报道甚少 高 2 结果与分析 铁酸钾的水处理效果与絮凝搅拌速率、 絮凝时间及 原水浑浊度等有关。本研究采用高铁酸钾对某水厂 2. 1 絮凝搅拌速率对混凝效果的影响 水源水进行处理， 测定水中镍、 浑浊度和 TOC 的强 2. 1. 1 一级絮凝搅拌速率
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环 境 工 程 学 报
第 10 卷
2006 年我国新颁布的 《生活饮用水卫生 Zeta 电位分析仪（ zatasizerNano ZS ， 英国马尔文仪器 于 0. 01 mg， （ GB 57492006 ） 增加了镍离子浓度的要求， 有限公司） 、 哈希 2100N 浊度仪（ 2100N， 美国哈希公 标准》 －1 原子吸收光谱仪（ AA800 ， 美国 Perkin Elmer 公 最高限值为 0. 02 mg · L 。 不同重金属对人体健 司） 、 TOC 分析仪（ TOCVcph， ， 日本岛津公司） 等。 镍是人体必需的微量元素， 司） 、 但 容 易 在 生 物 体 内 积 累， 不 能 生 物 降 解 和 热 降 1. 3 实验方法 康的影响不尽相同
－1 度为 50 r·min ， 时间为 15 min。不同一级絮凝搅 拌速率下出水中 Ni （ Ⅱ ） 、 浑浊度和 TOC 去除率如
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1. 1
实验部分
实验原水
实验原水取自天津某净水厂的水源水， 并向其 Ni （ Ⅱ ） 和高岭土储备液。 图 1 所示。可以看出， Ni （ Ⅱ ） 、 中投加一定量的腐殖酸、 浑浊度和 TOC 的去 配置 的 实 验 用 水 各 项 水 质 指 标： 浑 浊 度 15 ～ 20 除率都 随 着 搅 拌 速 率 的 增 加 而 增 大， 在 200 r · NTU、 TOC 10 mg·L － 1 、 Ni（ Ⅱ） 1 mg·L － 1 、 pH 值为 7. 7 ～ 8. 1 、 Zeta 电位 － 15 ～ － 18 mV。 1. 2 min － 1 时去除率均达到最高。其中 Ni （ Ⅱ） 的去除率 最高， 达到 93. 5% ， 浊度的去除率为 88. 8% ， 有机物
孙
涛
1， 2
苑宏英
1， 2
（ 1． 天津城建大学环境与市政工程学院 ， 天津 300384 ） 天津 300384 ； 2． 天津市水质科学与技术重点实验室 ， 摘 要 采用静态实验考察了投加高铁酸钾强化混凝的效果 ， 通过控制不同的絮凝搅拌速率 、 絮凝时间及原水浊度来 强化镍（ Ⅱ） 和有机物的去除。结果表明， 絮凝搅拌速度和时间、 原水浊度是影响镍 （ Ⅱ ） 和有机物的去除效果的重要因素 。 －1 －1 TOC 为 10 mg·L － 1 ， 原水镍（ Ⅱ） 质量浓度为 1 mg·L 、 二级絮凝搅拌 在一级絮凝搅拌速率为 200 r·min 、 时间为 2 min， －1 －1 TOC 去除 原水浊度为 36. 7 NTU 时， 出水剩余镍为 0. 018 mg·L ， 时间为 10 min， 去除率达到 98. 2% ， 速率为 40 r·min 、 《生活饮用水卫生标准》 率为 58. 8% ， 浊度去除率为 73. 8% 。出水可满足 的要求。高铁酸钾强化混凝可作为给水厂应对镍 污染的一种有效处理措施 。 关键词 强化混凝； 镍； 搅拌速度； 絮凝时间； 原水浊度 中图分类号 X703 文献标识码 A 9108 （ 2016 ） 10541307 文章编号 1673DOI 10． 12030 / j． cjee． 201505063
k720 ） ； 天 津 市 自 然 科 学 基 金 一 般 项 目 基金项目： 国家自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ 51308374 ） ； 住 房 和 城 乡 建 设 部 研 究 开 发 项 目 （ 2012（ 12JCYBJC14800 ） 收稿日期： 2015 － 05 － 11 ； 修订日期： 2015 － 07 － 29 mail： yuanjian63@ 126． com 作者简介： 员建（ 1963 —） ， 教授， 研究方向： 给水处理、 饮用水水质安全保障。E女， 硕士， * 通讯联系人， Email： launmengzhu89@ 163． com
［5 ］ ［67 ］ ， ， 摄入过多可能导致中毒 头发变白， 在大 量镍污染的环境中， 会增加呼吸道肿瘤与皮肤病的 ［4 ］
解
采用固体粉末状的高铁酸钾为混凝剂， 以静态 烧 杯 混 凝 实 验 的 方 法。 取 镍 离 子 储 备 液 配 置 Ni（ Ⅱ） 浓度为 1. 0 mg · L － 1 、 TOC 浓度为 10 mg · －1 L ， 浊度为 15 ～ 20 NTU 的水样各 1 L 加入反应器 中， 调节水的 pH 值为 8 ， 加入 20 mg 高铁酸钾固体 ， 300 r·min － 1 ， 粉末 快速混合速率为 混合时间为 30 s， 采用两级絮凝， 分别设定一级絮凝、 二级絮凝不同 的搅拌速率及絮凝时间， 在混合和絮凝过程中， 用光 学散射絮凝度测定仪在线监测絮凝指数 FI 值。 絮 凝阶段结束后测定 Zeta 电位， 静置 30 min 后将上清 TOC 和浑浊度等指标进行 液过滤并对 Ni（ Ⅱ） 浓度、 测定。另外， 考虑到浑浊度的因素， 配制不同浊度的 水进行影响实验研究。 FI 为絮凝指数， 在同一颗粒浓度体系中， 形成 的絮体越大则 FI 值越高； 因此， 可以通过 FI 值的变 化来反映溶液中絮体颗粒的变化。 FI 曲线上升阶 FI 曲线的平衡高度 h 段斜率 S 代表絮凝反应速率， ［1718 ］ 。 通常来说， 代表絮体最终成长尺寸 絮体尺寸
化去除效果， 另外对 Zeta 电位和 FI 值进行测定， 进 一步反映高铁酸钾的强化混凝效果 。
参考国内外静态烧杯混凝实验选取的工艺参 －1 数， 一级搅拌速率的范围为 100 ～ 200 r · min ， 分 140 、 160 、 180 和 别设定一级絮凝搅拌速度为 120 、 －1 200 r·min ， 二级絮凝阶段的搅拌速 时间为 3 min，
Effect of stirring speed and time on removal of nickel（ Ⅱ） and organic matter in micropolluted water by enhanced coagulation
2 YUAN Jian1， 2， * LUAN Mengzhu1， 2 SUN Tao1， 2 YUAN Hongying1，
（ 1． School of Environmental and Municipal Engineering ， Tianjin Chengjian University， Tianjin 300384 ， China； 2． Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Technology ， Tianjin 300384 ， China）
Abstract A static trial was performed to study the effect of enhanced coagulation though the addition of potassium ferrate， with flocculation stirring speed， flocculation time， and raw water turbidity controlled to strengthen the nickel （ Ⅱ） and organics removal． The results showed that flocculation stirring speed ， flocculation time， and raw water turbidity were key influences on nickel （ Ⅱ） and organics removal efficiency． The first level of flocculation stirring speed was 200 r·min － 1 ， flocculation time was 2 min； the second level of flocculation stirring speed was 40 r·min － 1 ， flocculation time was 10 min； and raw water turbidity was 36． 7 NTU． The nickel concentration in the effluent was 0． 018 mg·L － 1 ， and the removal rate of the nickel （ Ⅱ ） ， TOC ， and turbidity were 98． 2% ， 58． 8% ， and 73． 8% ， respectively， when the nickel （ Ⅱ） and TOC concentrations were 1 mg ·L － 1 and 10 mg· L －1， respectively ， in the raw water． These levels satisfied the demand of the Hygienic Standard for Drinking Water． Potassiumferrateenhanced coagulation can be used as an effective treatment for nickel pollution in water supply plants． Key words enhanced coagulation ； nickel； stirring speed ； flocculation time； raw water turbidity 我国许多水源水体受到有机污染的同 332. 55 亿 t， 达 标 水 量 为 319. 89 亿 t， 占 96. 2% 。 近年来， ［13 ］ 。2014 年中 2014 年环保公益组织对某流域重金属污染调查结 时， 也受到不同程度的重金属污染 重污染区砷含量超标 715. 73 倍、 铅含量超 国环境状况公报显示地表水质主要污染指标为化学 果显示， 需氧量、 总磷和五日生化需氧量； 饮用水取水总量为 标 5. 093 倍。广州巴江河流域镍浓度普遍上升到大