水质变化方面pH 值波动:水的 pH 值对聚合氯化铝(PAC)混凝形成矾花的过程至关重要。当 pH 值发生变化时,矾花的稳定性会受到极大影响。例如,PAC 在 pH 值为 6.5 - 7.8 范围内混凝效果较好。如果原水的 pH 值突然下降,比如从 7.0 降到 5.0,溶液中的氢离子(H⁺)浓度大幅增加,会使 PAC 水解产生的氢氧化铝胶体的表面电荷被中和,导致已经形成的矾花结构被破坏,从而消失。相反,pH 值升高使铝离子(Al³⁺)形成的沉淀形式发生改变,也会使矾花瓦解。
水中杂质成分改变:水中存在的某些物质会干扰矾花的稳定性。如果水中突然增加了大量的溶解性有机物,如腐殖酸、蛋白质等,这些有机物会吸附在矾花表面,改变矾花的表面性质。它们与铝离子形成新的络合物,使矾花的结构变得松散,导致矾花消失。例如,在污水处理过程中,如果有工业废水未经处理直接排入生活污水中,带来大量的有机污染物,就出现这种情况。
水中离子强度变化:水中离子浓度的变化也会影响矾花。例如,水中硫酸根离子(SO₄²⁻)、氯离子(Cl⁻)等浓度突然升高,会改变溶液的离子强度。这导致矾花表面的电荷分布发生变化,使矾花之间的相互作用力改变,从而使矾花分散消失。
聚合氯化铝自身问题产品质量差异:PAC 产品质量参差不齐。如果 PAC 的氧化铝(Al₂O₃)含量不足或者产品不纯,有效成分不够,无法形成稳定的矾花。例如,质量差的 PAC 含有较多杂质,在使用过程中,这些杂质会干扰正常的混凝过程,导致已经形成的矾花逐渐消失。另外,PAC 的碱化度不合适也会影响矾花的稳定性。碱化度过高(如超过 80%)时,PAC 水解产生的高聚物不稳定,容易使矾花解体;碱化度过低(如低于 50%),则生成的氢氧化铝胶体较少,矾花难以维持。
投加量不当:PAC 的投加量对矾花的形成和维持非常重要。如果投加量过少,水中的悬浮颗粒和胶体不能被充分凝聚,形成的矾花很脆弱,容易消失。例如,在处理污水时,若 PAC 的投加量低于更好用量(根据水质不同,一般在 10 - 100mg/L 之间),只能产生少量不稳定的矾花。而投加量过多时,会导致水中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,使矾花瓦解消失。
混凝工艺操作不当搅拌强度和时间不合适:在混凝过程中,搅拌强度过大或时间过长会破坏矾花。如果搅拌速度超过 300 - 400 转 / 分钟,矾花会受到很强的剪切力而破碎并消失。同样,搅拌时间过长,比如超过 15 - 20 分钟(具体因水质和工艺而异),也会使矾花逐渐瓦解。正确的搅拌方式应该是先快速搅拌(1 - 2 分钟,100 - 150 转 / 分钟)使 PAC 均匀分散,然后缓慢搅拌(5 - 10 分钟,30 - 50 转 / 分钟)促进矾花生长和聚集。
沉淀过程异常:沉淀时间过短或沉淀环境不稳定会导致矾花消失。如果沉淀时间不足(一般需要 1 - 2 小时左右),矾花还没完全沉降就被水流带出,在后续的水流冲击等情况下会消失。此外,沉淀池中如果有水流的剧烈扰动,如进水口或出水口设置不合理导致水流速度过快或者产生漩涡,会使正在沉降的矾花重新悬浮并消失。