水质因素导致矾花易破碎pH 值影响:当水体的 pH 值不在聚合氯化铝(PAC)的更好混凝范围内时,矾花的稳定性会受到影响。例如,对于多数 PAC 产品,其更好混凝 pH 值范围在 6.5 - 7.5 之间。如果 pH 值过低(酸性过强),溶液中的氢离子(H⁺)过多,会使 PAC 水解产生的氢氧化铝胶体的表面电荷被中和,导致矾花结构松散,容易破碎。相反,pH 值过高(碱性过强)时,会生成过多的氢氧化铝沉淀,而不是形成稳定的矾花,这些沉淀的结构较脆弱,在水流等作用下容易破碎。
水中杂质成分影响:水中存在的某些有机杂质或高浓度的溶解性离子干扰矾花的形成和稳定性。例如,水中含有大量的腐殖酸等有机污染物时,这些有机物会吸附在矾花表面,阻止矾花的正常生长和聚集,使形成的矾花结构变弱,容易破碎。另外,水中含有高浓度的硫酸根离子(SO₄²⁻)或氯离子(Cl⁻)等,会改变溶液的离子强度,影响矾花之间的相互作用力,导致矾花松散,容易破碎。
聚合氯化铝自身特性引起矾花破碎产品质量和成分差异:不同厂家生产的 PAC 产品质量参差不齐。如果 PAC 的氧化铝(Al₂O₃)含量过低,有效成分不足,生成的矾花量少且结构松散,容易破碎。另外,PAC 的碱化度也很关键,碱化度过高或过低都影响矾花的稳定性。例如,碱化度高于 80% 时,PAC 水解过程中会产生不稳定的高聚物,形成的矾花质量差,容易破碎;碱化度低于 50% 时,水解产生的氢氧化铝胶体较少,难以形成牢固的矾花。
投加量不合适:如果 PAC 投加量过少,水中的悬浮颗粒不能被充分吸附和聚集,无法形成足够大且稳定的矾花。而投加量过多时,会导致水中的胶体颗粒表面电荷被过度中和,产生的矾花会因为电荷反转而相互排斥,使矾花结构变得松散,容易破碎。例如,在处理污水时,根据水质不同,PAC 的合理投加量一般在 10 - 100mg/L 之间,如果超出这个范围,就出现矾花破碎的情况。
混凝工艺条件影响矾花破碎搅拌强度和时间:在混凝过程中,搅拌是为了使 PAC 与水充分混合,但搅拌强度过大或时间过长会破坏矾花结构。如果搅拌速度超过 200 - 300 转 / 分钟,矾花会因为受到较大的剪切力而破碎。同样,搅拌时间过长,比如超过 10 - 15 分钟(具体时间因水质和处理工艺而异),矾花也会逐渐被破坏。合适的搅拌方式应该是先快速搅拌(约 100 - 150 转 / 分钟)1 - 2 分钟使 PAC 快速分散,然后缓慢搅拌(约 30 - 50 转 / 分钟)5 - 10 分钟,让矾花慢慢长大和聚集。
沉淀时间和方式:如果沉淀时间过短,矾花还没有完全沉降到水底就被水流带出,在后续的处理过程中容易被破坏。一般沉淀时间应该根据矾花的大小和密度等因素确定,在 1 - 2 小时左右。另外,采用不同的沉淀方式也会影响矾花的稳定性。例如,斜管沉淀相比自然沉淀,虽然可以加快沉淀速度,但如果斜管的角度或管径设计不合理,会对矾花产生碰撞和挤压,导致矾花破碎。