混凝處理技術(shù)解析課件

水處理工程第二講混凝原理和工藝水處理工程第二講混凝原理和工藝混凝工藝內(nèi)容提要概述膠體的特性混凝劑與助凝劑混凝影響因素混凝原理內(nèi)容提要混凝工藝內(nèi)容提要概述膠體的特性混凝劑與助凝劑混凝影響因素混凝第一節(jié)概述

廢水中的大顆?？梢酝ㄟ^(guò)重力沉淀法去除，但微小粒徑的懸浮物和膠體能在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十個(gè)小時(shí)也不會(huì)自然沉降?；炷幚淼膶?duì)象，主要是水和廢水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)廢水類型真溶液膠體懸浮液分散相粒度0.1~1nm1~100nm>100nm去除方法混凝處理混凝、沉淀/過(guò)濾第一節(jié)概述混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)第一節(jié)概述凝聚(coagulation)：投加混凝劑后水中的膠體失去穩(wěn)定性，膠體顆?；ハ嗄?，結(jié)果形成眾多的“小礬花”。絮凝(flocculation)：凝聚過(guò)程中形成的“小礬花”通過(guò)吸附、卷帶、架橋等作用，形成顆粒較大絮凝體的過(guò)程。

混凝：是凝聚、絮凝兩各過(guò)程的總稱。是水中膠體粒子及微小懸浮物的聚集過(guò)程。這一過(guò)程涉及三方面的問(wèn)題：1）水中膠體粒子的性質(zhì)2）混凝劑在水中的水解物種3）膠體粒子與混凝劑之間的相互作用

混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)第一節(jié)概述混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)第一節(jié)概述

通常是負(fù)電荷膠體，如粘土、細(xì)菌、病毒、藻類、腐殖質(zhì)等。

給水處理：混凝+沉淀，微絮凝+過(guò)濾廢水處理：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；便于間歇運(yùn)行，效果好。缺點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用高；沉渣量大，處置困難?；炷淖饔没炷x天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)第一節(jié)概述混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)第二節(jié)膠體的特性

(一)光學(xué)特性：指膠體在水溶液中能引起光的反射。

(二)布朗運(yùn)動(dòng):膠體為常見(jiàn)的分散體系之一。

(三)表面特性：分散體系的分散度越大，膠體顆粒的比表面積越大，具有的表面自由能越大，使膠體可以產(chǎn)生特殊的吸附能力和溶解現(xiàn)象。

(四)動(dòng)電現(xiàn)象（電泳現(xiàn)象）：膠體具有帶電性，在電場(chǎng)力作用下，膠體微粒向一個(gè)電極方向移動(dòng)的現(xiàn)象。膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性(一)光學(xué)特性：指膠體在水溶液中第二節(jié)膠體的特性膠核

膠粒膠團(tuán)吸附層擴(kuò)散層膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性第二節(jié)膠體的特性

膠體粒子的結(jié)構(gòu)及其電位分布

膠體在水中的運(yùn)動(dòng)和受力分析

問(wèn)題：膠體在水中不能聚結(jié)的原因？

膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體第二節(jié)膠體的特性（一）定義：膠體的穩(wěn)定性，指膠體粒子在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。（二）膠體的穩(wěn)定性

（1）動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定：是指顆粒布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)抗重力影響的能力。粒子越小，動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性越高。（2）聚集穩(wěn)定性：指膠體粒子間不能相互聚集的特性。膠體粒子小，比表面積大，故表面能大，在布朗運(yùn)動(dòng)作用下，有自發(fā)地相互聚集的傾向，但由于粒子表面同性電荷的排斥力作用或水化膜的阻礙使這種自發(fā)聚集不能發(fā)生。（三）影響膠體穩(wěn)定性的因素膠體雙電層結(jié)構(gòu)

ξ電位排斥能峰

膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性（一）定義：膠體的穩(wěn)定性，指膠體粒子在第二節(jié)膠體的特性

疏水性膠體（憎水性膠體）

親水性膠體

膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型吸附層中的離子直接與膠核接觸，水分子不能直接接觸膠核。如氫氧化鋁、二氧化硅在水中形成的膠體。膠核表面存在某些極性基團(tuán)和水分子親和力很大，使水分子直接吸附到膠核表面而形成一層水化膜的膠體。第二節(jié)膠體的特性膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠第三節(jié)混凝原理化學(xué)混凝的機(jī)理至今仍未完全清楚，因?yàn)樗婕暗囊蛩睾芏?。從機(jī)理上解釋主要有四種，壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋、網(wǎng)捕或卷掃。在實(shí)際的水處理中，這四種機(jī)理往往同時(shí)或交叉發(fā)揮作用，只是依條件的不同而以其中的某一種起主導(dǎo)作用。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理化學(xué)混凝的機(jī)理至今仍未完第三節(jié)混凝原理由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可知，反離子的濃度在膠粒表面最大，并沿著膠粒表面向外擴(kuò)散，與距離呈遞減分布，最終與溶液中的離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高，則擴(kuò)散層的厚度將減小。該過(guò)程的實(shí)質(zhì)是加入的反離子與擴(kuò)散層原有的反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴(kuò)散層厚度減小。

DLVO理論

Schulze—Hardy法則壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可DLVO理論

由于擴(kuò)散層厚度的減小，ξ電位相應(yīng)降低，膠粒間的相互排斥力也減少。由于擴(kuò)散層減薄，顆粒相撞時(shí)的距離減少，相互間的吸引力變大。顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變?yōu)橐砸橹?，顆粒就能相互凝聚。

兩個(gè)膠粒能否相互凝聚，取決于二者的總勢(shì)能。第三節(jié)混凝原理DLVO理論由于擴(kuò)散層厚度的減小，ξ電位相應(yīng)降低，膠粒間的第三節(jié)混凝原理DLVO理論根據(jù)DLVO理論，要使膠粒通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)相互碰撞聚集，需要降低其排斥勢(shì)能，即降低或消除膠粒的ξ電位，在水中投加電解質(zhì)即可達(dá)到此目的。對(duì)于水中的負(fù)電荷膠體，投入的電解質(zhì)——混凝劑應(yīng)是正電荷或聚合離子，其作用是壓縮膠體雙電層——保持膠體電性中和所要求的擴(kuò)散層厚度。Schulze—Hardy法則

濃度相同的電解質(zhì)破壞膠體穩(wěn)定性的效力隨離子價(jià)數(shù)的增加而加大（高價(jià)電解質(zhì)壓縮膠體雙電層的效果遠(yuǎn)比低價(jià)電解質(zhì)有效）。再穩(wěn)現(xiàn)象：原因？壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理DLVO理論壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)第三節(jié)混凝原理

當(dāng)投加的電解質(zhì)為鐵鹽、鋁鹽時(shí)，它們能在一定條件下離解和水解，生成各種絡(luò)離子。這些絡(luò)離子不僅能夠壓縮雙電層，而且能夠通過(guò)膠核外圍的反離子層進(jìn)入固液界面，并中和電位離子所帶電荷，ξ電位降低，達(dá)到膠粒的脫穩(wěn)和凝聚。

在水處理中，一般均投加高價(jià)電解質(zhì)或聚合離子。

再穩(wěn)現(xiàn)象：過(guò)多投加多核絡(luò)合離子，膠核的強(qiáng)烈吸附作用，使膠體重新帶電（電荷異號(hào)），而出現(xiàn)的再穩(wěn)現(xiàn)象。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理當(dāng)投加的電解質(zhì)為鐵鹽、鋁鹽時(shí)，第三節(jié)混凝原理吸附架橋作用是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過(guò)活性部位與膠粒和細(xì)微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的現(xiàn)象。膠體再穩(wěn)現(xiàn)象：（1）高分子聚合物濃度較高時(shí)，對(duì)膠粒的包裹，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用。（2）膠粒較少時(shí)，高分子聚合物的纏繞作用；（3）長(zhǎng)時(shí)間的劇烈攪拌。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理吸附架橋作用是指鏈狀高分子聚合物第三節(jié)混凝原理當(dāng)采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價(jià)金屬鹽類作混凝劑時(shí)，當(dāng)其投加量和介質(zhì)條件足以使它們迅速生成金屬氫氧化物(如Al(OH)3

、Fe(OH)3等難溶性氫氧化物沉淀時(shí)，沉淀就能把膠粒和細(xì)微懸浮物作為晶核或吸附質(zhì)通過(guò)網(wǎng)捕或卷掃而將其一起除去。這基本上是一種機(jī)械作用。

混凝劑最佳投加量與被除去物質(zhì)的濃度成反比，膠粒越多，金屬混凝劑投加量越少。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第四節(jié)混凝劑與助凝劑

混凝劑分類

鋁鹽無(wú)機(jī)混凝劑鐵鹽

PAC

無(wú)機(jī)高分子

PFS

天然高分子

有機(jī)混凝劑

人工合成高分子

混凝劑發(fā)展方向定義作用分類混凝劑助凝劑第四節(jié)混凝劑與助凝劑混凝劑分類混凝劑助凝劑第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝工藝流程由藥劑投加、混合、反應(yīng)及沉淀分離等單元組成。

混合

使混凝劑迅速、均勻地分散到廢水中，通過(guò)壓縮雙電層和電中和作用，使膠體脫穩(wěn)，形成小“礬花”。

反應(yīng)

在一定的水流條件下，小“礬花”通過(guò)吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等作用形成較大的絮體。

沉淀

反應(yīng)過(guò)程形成的大絮體進(jìn)入沉淀池進(jìn)行分離。（問(wèn)題）混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝工藝流程由藥劑投加、混合、反第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)

固體投加、液體投加

投加方式第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)固體投第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)

（一）混合的作用

（二）速度梯度與攪拌強(qiáng)度

（三）混合方式第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)（一）絮凝反應(yīng)的作用（二）反應(yīng)的水力條件（三）反應(yīng)設(shè)備（四）絮凝反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)濁度濁度過(guò)高或過(guò)低都不利于絮凝，濁度不同，所需的絮凝劑用量也不同。低濁水缺少凝聚核心，可將部分沉渣連續(xù)回流到混合池入口，以促進(jìn)反應(yīng)過(guò)程?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)濁度混第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)水溫水溫會(huì)影響無(wú)機(jī)鹽類的水解。水溫低，水解反應(yīng)慢；水的粘度增大，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，混凝效果下降。另外，水溫也影響反應(yīng)后的沉降過(guò)程?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)pH值及堿度—影響混凝效果的重要因素

(1)pH值影響膠體顆粒表面電荷及ξ電位對(duì)于帶正電膠體，pH降低，H+吸附量增加，膠粒電荷增大，電泳速度加快；pH升高，結(jié)果與上相反。

(2)pH值對(duì)混凝劑作用的影響

pH影響著混凝劑在水中的存在狀態(tài)，不同的pH，混凝劑水解產(chǎn)物不同，所起的混凝作用各異。工程上應(yīng)充分考慮混凝劑水解而引起水pH值的變化，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使其滿足混凝作用的要求?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)共存雜質(zhì)

(1)有利成分:

可促進(jìn)混凝過(guò)程。除硫、磷化合物以外的其他各種無(wú)機(jī)金屬鹽，均能壓縮膠體粒子的擴(kuò)散層厚度，促進(jìn)膠體凝聚，且濃度越高，促進(jìn)能力越強(qiáng)。

(2)不利成分:

不利于混凝過(guò)程的進(jìn)行。磷酸離子、亞硫酸離子、高級(jí)有機(jī)酸離子影響高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物質(zhì)和表面活性物質(zhì)不利于混凝?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑（重點(diǎn)）①混凝劑種類混凝劑的選擇主要取決于膠體和細(xì)微懸浮物的性質(zhì)、及濃度。膠體ξ電位高，應(yīng)投加無(wú)機(jī)混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚；絮體細(xì)小，須投加高分子混凝劑或配合使用助凝劑。②混凝劑投加量投加量與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關(guān)。廢水的混凝處理，最佳混凝劑和最佳投藥量的選擇應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。③混凝劑的投加順序當(dāng)使用多種混凝劑時(shí)，其最佳投藥順序可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。一般而言，當(dāng)無(wú)機(jī)混凝劑與有機(jī)混凝劑混用時(shí)，先投加無(wú)機(jī)混凝劑，再投加有機(jī)混凝劑。但當(dāng)處理的膠粒在50um以上時(shí)，常先投加有機(jī)混凝劑吸附架橋，再加無(wú)機(jī)混凝劑壓縮擴(kuò)散層使膠體脫穩(wěn)?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)水力條件水力條件對(duì)混凝劑效果有重要影響。主要的控制指標(biāo)為攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間。

混合階段，要求混凝劑于廢水迅速均勻混合，為此要求G在500-1000s?1，攪拌時(shí)間t應(yīng)在10-30s。

反應(yīng)階段，相應(yīng)G和t值分別應(yīng)在20-70s-1和15-30min.

為確定最佳的工藝條件，一般情況下，可以用燒杯攪拌進(jìn)行混凝的模擬實(shí)驗(yàn)?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑謝 謝！謝 謝！電位離子反離子擴(kuò)散層膠團(tuán)邊界滑動(dòng)面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差稱為ζ電勢(shì)。有時(shí)也稱為電動(dòng)電勢(shì)，這是因?yàn)橹挥挟?dāng)固液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)才有ζ電勢(shì)。它是固液界面靜電排斥力大小的量度,也是衡量分散體系穩(wěn)定性的重要參數(shù)。膠核表層荷電后，留在溶液中的反離子由于離子靜電作用必圍繞于膠核周圍，但離子本身的熱運(yùn)動(dòng)又使一部分反離子擴(kuò)散到較熱的介質(zhì)中去。一些緊緊地吸引于膠核近旁的反離子與被吸附于膠核表層的離子組成吸附層，而其余的反離子則組成擴(kuò)散層。膠核與吸附層組成膠粒，而膠粒與擴(kuò)散層中的反離子組成膠團(tuán)。電位離子反離子擴(kuò)散層膠團(tuán)邊界滑動(dòng)面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位

膠體在水中受到幾個(gè)方面的影響：

（1）由于膠粒的帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠體產(chǎn)生靜電斥力，而且ξ電位越高，膠體間的靜電斥力越大。（2）受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使膠體在水中做不規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)。（3）膠粒之間還存在著相互引力——范德華引力。范德華引力的大小與膠粒間距離的平方成反比，當(dāng)間距較大時(shí)，可忽略不計(jì)。膠體在水中受到幾個(gè)方面的影響：

一般水中的膠粒，ξ電位較高。其互相間斥力不僅與電位有關(guān)，還與膠粒的間距有關(guān)，距離愈近，斥力愈大。而布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能不足以將兩顆膠粒推近到使范德華引力發(fā)揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。使膠體微粒不能相互聚結(jié)的另一個(gè)因素是水化作用。由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。但是，水化膜是伴隨膠粒帶電而產(chǎn)生的，如果膠粒的電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。一般水中的膠粒，ξ電位較高。其互相間斥力不僅與電位有混凝劑的分類第四節(jié)混凝劑與助凝劑第四節(jié)混凝劑與助凝劑

對(duì)于混凝劑而言，在廢水處理時(shí)：（帶負(fù)電膠體）（1）普通電解質(zhì)只有壓縮雙電層和吸附電中和作用；（2）高分子物質(zhì)

A、陽(yáng)離子型（帶正電荷）聚合電解質(zhì)，具有電中和作用和吸附架橋功能。

B、非離子型（不帶電荷）或陰離子型（帶負(fù)電荷）聚合電解質(zhì)，只能起吸附架橋作用。

傳統(tǒng)無(wú)機(jī)混凝劑和無(wú)機(jī)高分子混凝劑。

①鋁鹽

硫酸鋁（Al2(SO4)3?18H2O）

明礬（K2SO4?Al2(SO4)3?24H2O）由于鋁的比重小，在水溫低的情況下，絮粒較輕而疏松，處理效果較差。

pH有效范圍較窄，在5.5-8之間。投加量大。無(wú)機(jī)混凝劑無(wú)機(jī)混凝劑以鋁鹽為例，介紹混凝的過(guò)程：在水中，Al3+以Al(OH)63+的形態(tài)存在，發(fā)生水解：

[Al(H2O)6]3+==[Al(OH)(H2O)5]2++H+[Al(OH)(H2O)5]2+==[Al(OH)2(H2O)4]++H+[Al(OH)2(H2O)4]+==[Al(OH)3(H2O)3]↓

+H+

（1）pH≤4時(shí)，水中以[Al(H2O)6]3+

為主；（2）pH4～5時(shí)，以[Al(OH)(H2O)5]2+

、[Al(OH)2(H2O)4]+及少量的[Al(OH)3(H2O)3]；（3）pH7～8時(shí)，水中以[Al(OH)3(H2O)3]為主。

（4）pH>9時(shí)，水中產(chǎn)生Al(OH)3沉淀。水解過(guò)程以鋁鹽為例，介紹混凝的過(guò)程：水解過(guò)程

單核絡(luò)合物通OH-橋鍵縮聚成單核羥基絡(luò)合物：

[Al(H2O)6]3++[Al(OH)(H2O)5]2++≒[Al2(OH)(H2O)10]5++H2O

兩個(gè)單羥基絡(luò)合物可縮合成雙羥基雙核絡(luò)合物：

OH2[Al(OH)(H2O)5]2+=[(H2O)-4AlAl(H2O)4]4++2H2OOH

生成物[Al2(OH)2(OH)8]4+還可進(jìn)一步縮合成[Al3(OH)4(H2O)10]5+

縮合產(chǎn)物同時(shí)也會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)：

[Al3(OH)4(H2O)10]5+≒[Al3(OH)5(H2O)9]4++H+

水解與縮聚兩種反應(yīng)交替進(jìn)行，最終生成聚合度極大的中性氫氧化鋁，濃度超過(guò)其溶解度時(shí)析出氫氧化鋁沉淀。鋁離子在水中化學(xué)反應(yīng)的全過(guò)程單核絡(luò)合物通OH-橋鍵縮聚成單核羥基絡(luò)合物：

在pH較低時(shí)，高電荷低聚合度的絡(luò)合物占多數(shù)；

在pH較高時(shí)，低電荷高聚合度的絡(luò)合物占多數(shù)。其中：對(duì)于高電荷低聚合度的水解聚合物，主要起到壓縮雙電層和吸附架橋作用；對(duì)于低電荷高聚合度的水解聚合物，主要起到吸附架橋作用和沉淀網(wǎng)捕作用；對(duì)于高聚合度的水解沉淀物，以吸附、網(wǎng)捕、卷帶作用為主。

Al3+在水中的存在狀態(tài)和pH有關(guān)：Al3+在水中的存在狀態(tài)和pH有關(guān)：②鐵鹽三氯化鐵（FeCl3?6H2O）硫酸亞鐵（FeSO4?7H2O）生成的絮粒在水中的沉淀速度較快；處理濁度高、水溫較低的廢水，效果比較顯著；

FeCl3容易吸水潮解，故不易保管；腐蝕性強(qiáng)，對(duì)混凝土也產(chǎn)生腐蝕作用；生成Fe(OH)2它的溶解度很大，殘留水中的Fe2+會(huì)使處理后的水帶色。無(wú)機(jī)混凝劑②鐵鹽無(wú)機(jī)混凝劑③無(wú)機(jī)高分子混凝劑聚合氯化鋁(堿式氯化鋁，簡(jiǎn)稱PAC)

化學(xué)通式為[Al2(OH)nCl6-n]m,式中n≤5，m≤10。制備：以鋁灰或含鋁礦物作原料，采用酸溶法或堿溶法加工制成的。[參考書：《堿式氯化鋁》李潤(rùn)生]A對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)，適用pH范圍廣，5-9之間；

B絮凝體形成快，比重大，沉降性好；

C投藥量低。

D堿化度較高，對(duì)設(shè)備的腐蝕性小，處理后的水pH和堿度下降較小。無(wú)機(jī)混凝劑③無(wú)機(jī)高分子混凝劑無(wú)機(jī)混凝劑

聚合硫酸鐵(堿式硫酸鐵)(簡(jiǎn)寫PFS)

化學(xué)通式為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m式中n<2,m>10。

A適用范圍廣：pH4-11；低水溫，混凝效果穩(wěn)定；

B用量小，絮凝體沉降性能好；

CCOD去除率和脫色效果好；

D

處理后水中鐵殘留量低，腐蝕性較小。

無(wú)機(jī)混凝劑聚合硫酸鐵(堿式硫酸鐵)(簡(jiǎn)寫PFS)無(wú)機(jī)混凝1、高分子混凝劑分類

(1)天然高分子混凝劑主要有動(dòng)物膠、淀粉、甲殼素等。

特點(diǎn)：電荷密度小，分子量較低，且易發(fā)生降解而失去活性。

(2)人工合成高分子混凝劑

水處理中常用陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型3種高分子混凝劑。2、高分子混凝劑的作用靠氫鍵、靜電、范德華力的作用對(duì)膠粒強(qiáng)烈的吸附作用。高聚合度的線型高分子在溶液中保持適當(dāng)?shù)纳煺剐螤?，從而發(fā)揮吸附架橋作用，把許多細(xì)小顆粒吸附后，纏結(jié)在一起。

有機(jī)混凝劑1、高分子混凝劑分類有機(jī)混凝劑人工合成高分子混凝劑①陰離子型：主要含-COOM(M為H+或金屬離子)或-SO3H的聚合物，如陰離子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）等。②陽(yáng)離子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（APAM）等。③非離子型：所含基團(tuán)未發(fā)生反應(yīng)的聚合物。如非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯(PEO)等。有機(jī)混凝劑人工合成高分子混凝劑有機(jī)混凝劑聚丙烯酰胺簡(jiǎn)稱PAM，又稱三號(hào)混凝劑，PAM的分子結(jié)構(gòu)通式為：

PAM是線狀水溶性高分子，其分子量在300-1800萬(wàn)。陰離子聚丙烯酰胺(CPAM)

陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（APAM）非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）兩性離子型聚丙烯酰胺（NPAM）-[-CH2-CH-]-n,

CONH2

有機(jī)混凝劑聚丙烯酰胺-[-CH2-CH-]-n,

有機(jī)高分子混凝劑天然有機(jī)高分子混凝劑：如殼聚糖及其改性產(chǎn)物、淀粉改性聚丙烯酰銨改性產(chǎn)品：陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型、兩性無(wú)機(jī)混凝劑無(wú)機(jī)復(fù)合混凝劑的研制，如：聚硅酸鋁、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁鐵微生物絮凝劑混凝劑研究發(fā)展方向

混凝劑研究發(fā)展方向

(一)定義

當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時(shí)，可投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。

(二)作用

（調(diào)節(jié)或改善混凝的條件）

改善絮粒結(jié)構(gòu)，增大顆粒粒度及比重。調(diào)整廢水的pH和堿度，使其達(dá)到最佳的混凝條件。

(三)助凝劑分類

A、pH調(diào)整劑：調(diào)節(jié)廢水的pH符合混凝處理工藝要求。常用石灰、硫酸、氫氧化鈉等。

B、絮凝結(jié)構(gòu)改良劑：投加絮體結(jié)構(gòu)改良劑以增大絮體的粒徑、密度。常用骨膠、活化硅酸、海藻酸鈉、粘土、水玻璃、PAM等。

C、氧化劑：有機(jī)物含量高，易起泡沫，絮凝體不易沉降。投加氯氣、次氯酸、臭氧等分解有機(jī)物，使膠體脫穩(wěn)，還可將Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+,以提高混凝效果。助凝劑

(一)定義助凝劑

問(wèn)題：分離絮體可以采用哪些工藝？

混凝處理技術(shù)解析課件(一)混凝劑干投法（應(yīng)用較少）

工藝流程：藥劑輸送→粉碎→提升→計(jì)量→加藥混合工藝流程：(二)混凝劑濕投法

工藝流程：溶解池→溶液池→定量控制設(shè)備→投加設(shè)備→混合池

溶解設(shè)備：溶解池、攪拌設(shè)備。藥劑調(diào)配：水力調(diào)配、機(jī)械調(diào)配、壓縮空氣調(diào)配和人工調(diào)配等。

溶液池：配制一定濃度溶液的設(shè)施。其它設(shè)備：（略）(二)混凝劑濕投法工藝流程：溶解設(shè)備：溶解池、攪拌設(shè)備。(三)混凝劑投加方式①重力投加②虹吸式定量投加③水射器投加④用計(jì)量泵投加藥劑

混凝處理技術(shù)解析課件

(一)混合的作用使藥劑能快速、均勻地分散到廢水中。

★★快速：是因混凝劑在廢水中發(fā)生水解反應(yīng)的速度很快，需要盡量造成急速擾動(dòng)以生成大量細(xì)小絮體，并不要求生成大顆粒；

★★均勻：是為了化學(xué)反應(yīng)能在廢水中各部分得到均衡發(fā)展。

水力條件要求：

攪拌時(shí)間：10－30s，工業(yè)應(yīng)用常取2min。速度梯度：G=500～1000s-1。(一)混合的作用★★快速：是因混凝劑在廢水中發(fā)生

（二）

攪拌強(qiáng)度用速度梯度G

來(lái)表示。

速度梯度是指由于攪拌在垂直水流方向上引起的速度差du與垂直水流距離dy間的比值，即G=du/dy。（單位：s-1）

速度梯度實(shí)質(zhì)上反映了顆粒的碰撞機(jī)會(huì)。速度差越大，顆粒間越易發(fā)生碰撞；間距越小，顆粒間也越易發(fā)生碰撞。

速度梯度與攪拌時(shí)間的乘積Gt值可間接表示整個(gè)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可用來(lái)控制反應(yīng)效果，一般Gt值應(yīng)控制在104～105之間。在G值給定的情況下，可調(diào)節(jié)t值來(lái)改善反應(yīng)效果。（二）攪拌強(qiáng)度用速度梯度G來(lái)表示。

（三）混合方式

常見(jiàn)混合方式：

管式混合

其他水力混合

水泵混合

機(jī)械混合常見(jiàn)混合方式：1、管式混合

A、普通管道混合

B、管式靜態(tài)混合器

C、擴(kuò)散混合器混凝處理技術(shù)解析課件A、普通管道混合

把藥劑投入水泵壓水水管內(nèi)，借助水流進(jìn)行混合。藥劑加入方式：A、普通管道混合B、管式靜態(tài)混合器

管內(nèi)裝設(shè)若干個(gè)固體混合單元體。混凝處理技術(shù)解析課件

C、擴(kuò)散混合器

在管式孔板混合器前加一錐形帽，水流和藥劑對(duì)沖錐形帽而后擴(kuò)散形成劇烈紊流，使藥劑和水達(dá)到快速混合。在管式孔板混合器前加一錐形帽，水流和藥劑對(duì)沖錐形帽而后2、其它水力混合方式

A、分流隔板混合池

B、跌水混合池

C、水躍式混合池

D、渦流式混合設(shè)備

E、廊道式格板混合池混凝處理技術(shù)解析課件A、分流隔板混合池混凝處理技術(shù)解析課件

B、跌水混合池利用水流在跌落過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊達(dá)到混合的效果?；炷幚砑夹g(shù)解析課件C、水躍式混合池

利用3m/s以上的流速迅速流下時(shí)所產(chǎn)生的水躍進(jìn)行混合。

混凝處理技術(shù)解析課件

D、渦流式混合設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)：底部錐角30-45°；反應(yīng)時(shí)間1-1.5min，≤2min；入口流速1-1.5m/s；圓柱部分上升流速25mm/s?；炷幚砑夹g(shù)解析課件

E、廊道式格板混合池

3、水泵混合（泵前投加，泵后投加）泵前投加是指將藥劑投加在水泵的吸水管內(nèi)或喇叭口處，利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)達(dá)到快速混合的目的，目前多以這種方式為主。特點(diǎn)：混合效果好，不需另建混合設(shè)施；節(jié)省動(dòng)力；各型水廠均可采用；要求：泵房距離處理設(shè)備不大于150m。3、水泵混合（泵前投加，泵后投加）特點(diǎn)：4、機(jī)械攪拌混合

4、機(jī)械攪拌混合

(一)反應(yīng)的作用是使混合形成的小絮凝體經(jīng)過(guò)充分碰撞接觸，絮凝成較大顆粒的過(guò)程。

混凝處理技術(shù)解析課件

(二)反應(yīng)過(guò)程的水力條件

反應(yīng)設(shè)備應(yīng)有一定的停留時(shí)間和適當(dāng)?shù)臄嚢鑿?qiáng)度，使小絮體有一適宜的相互碰撞機(jī)會(huì)。

攪拌強(qiáng)度太大或太小，會(huì)對(duì)反應(yīng)池的絮凝效果產(chǎn)生影響。

絮凝控制指標(biāo)：速度梯度G=10～70s-1。水流速度v=15－30mm/s。反應(yīng)時(shí)間t=15－30min。絮凝控制指標(biāo)Gt值=104-4×105》》》》絮凝控制指標(biāo)：

絮凝控制指標(biāo)研究

(1)Gt值

(2)GtC值

(3)aGtC值考慮顆粒濃度及脫穩(wěn)程度等因素進(jìn)去，提出（2）、（3）。

(三)絮凝反應(yīng)設(shè)備設(shè)備分類（按攪拌方式分）

1、水力攪拌反應(yīng)池

2、機(jī)械攪拌反應(yīng)池

3、組合反應(yīng)池

(三)絮凝反應(yīng)設(shè)備

1、水力攪拌反應(yīng)池

A、隔板反應(yīng)池

B、折板反應(yīng)池

C、穿孔旋流反應(yīng)池

D、旋流式反應(yīng)池

E、渦流式反應(yīng)池

混凝處理技術(shù)解析課件A、隔板反應(yīng)池

a、往復(fù)式

b、回轉(zhuǎn)式

a、往復(fù)式特點(diǎn)：水流在池內(nèi)作180o

轉(zhuǎn)彎，局部水頭損失較大，且絮凝體有破碎的可能。水頭損失0.3-0.5m。

b、回轉(zhuǎn)式特點(diǎn)：水流在池內(nèi)作90o轉(zhuǎn)彎，局部水頭損失大為減小，且絮凝效果有所提高。水頭損失比往復(fù)式小40%。a、往復(fù)式b、回轉(zhuǎn)式B、折板反應(yīng)池平折板反應(yīng)池一般分為三段。三段的折板布置可分別采用相對(duì)折板、平行折板和平行直板。另外還有采用波形板的。

（豎直放置）B、折板反應(yīng)池

C、穿孔旋流反應(yīng)池

由若干方格組成，分格數(shù)不少于6格。隔墻上下開(kāi)孔，水流沿池壁切線進(jìn)入形成旋流。第一格孔口小，旋轉(zhuǎn)速度大，隨后依次遞減，對(duì)應(yīng)G值遞減。由若干方格組成，分格數(shù)不少于6格。

D、旋流式反應(yīng)池

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間8-15min；噴嘴入口流速2-3m/s。

E、渦流式反應(yīng)池設(shè)計(jì)要點(diǎn)：底部錐角30-45°，反應(yīng)時(shí)間6-10min，入口流速0.7m/s，圓柱部分上升流速4-6mm/s。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

2機(jī)械攪拌反應(yīng)池

A、漿板式和葉輪式。

B、水平軸和垂直軸

分格串聯(lián)，每格設(shè)以攪拌機(jī)。分格越多，絮凝效果越好。但造價(jià)高和維修量大。

為適應(yīng)絮體形成規(guī)律，第一格攪拌強(qiáng)度最大，其余依次遞減，對(duì)應(yīng)G值也遞減。2機(jī)械攪拌反應(yīng)池分格串聯(lián)，每格設(shè)以攪拌機(jī)。分格越多，

機(jī)械攪拌反應(yīng)池設(shè)計(jì)參數(shù)：

A、絮凝時(shí)間為15-20min。

B、池內(nèi)設(shè)3-4擋攪拌機(jī)。

C、隔墻上下開(kāi)孔，防止水流短路。

D、葉輪線速度自第一擋0.5m/s起逐漸減小到末擋的0.25m/s。

3組合絮凝池3組合絮凝池

（四）混凝反應(yīng)池的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：反應(yīng)流速一般按由大逐漸變小進(jìn)行設(shè)計(jì)。為防止絮粒被破碎，應(yīng)控制反應(yīng)器內(nèi)的流速。要有足夠的反應(yīng)時(shí)間（10-30min為宜），并控制反應(yīng)速度，使梯度值G值達(dá)到10-75s-1，通常20-60s-1，使Gt值應(yīng)控制在104～105之間，保證反應(yīng)過(guò)程的充分完全。對(duì)于低濁度、低堿度廢水宜采用較大的t值；對(duì)粗分散、雜質(zhì)含量高的廢水宜采用較大的G值。采用水力攪拌的反應(yīng)設(shè)備，其攪拌強(qiáng)度可由水流速度來(lái)控制，攪拌時(shí)間即水在反應(yīng)設(shè)備中的停留時(shí)間，一般采用6～30min。（四）混凝反應(yīng)池的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：水處理工程第二講混凝原理和工藝水處理工程第二講混凝原理和工藝混凝工藝內(nèi)容提要概述膠體的特性混凝劑與助凝劑混凝影響因素混凝原理內(nèi)容提要混凝工藝內(nèi)容提要概述膠體的特性混凝劑與助凝劑混凝影響因素混凝第一節(jié)概述

廢水中的大顆粒可以通過(guò)重力沉淀法去除，但微小粒徑的懸浮物和膠體能在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十個(gè)小時(shí)也不會(huì)自然沉降?；炷幚淼膶?duì)象，主要是水和廢水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)廢水類型真溶液膠體懸浮液分散相粒度0.1~1nm1~100nm>100nm去除方法混凝處理混凝、沉淀/過(guò)濾第一節(jié)概述混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)第一節(jié)概述凝聚(coagulation)：投加混凝劑后水中的膠體失去穩(wěn)定性，膠體顆?；ハ嗄?，結(jié)果形成眾多的“小礬花”。絮凝(flocculation)：凝聚過(guò)程中形成的“小礬花”通過(guò)吸附、卷帶、架橋等作用，形成顆粒較大絮凝體的過(guò)程。

混凝：是凝聚、絮凝兩各過(guò)程的總稱。是水中膠體粒子及微小懸浮物的聚集過(guò)程。這一過(guò)程涉及三方面的問(wèn)題：1）水中膠體粒子的性質(zhì)2）混凝劑在水中的水解物種3）膠體粒子與混凝劑之間的相互作用

混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)第一節(jié)概述混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)第一節(jié)概述

通常是負(fù)電荷膠體，如粘土、細(xì)菌、病毒、藻類、腐殖質(zhì)等。

給水處理：混凝+沉淀，微絮凝+過(guò)濾廢水處理：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；便于間歇運(yùn)行，效果好。缺點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用高；沉渣量大，處置困難?；炷淖饔没炷x天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)第一節(jié)概述混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)第二節(jié)膠體的特性

(一)光學(xué)特性：指膠體在水溶液中能引起光的反射。

(二)布朗運(yùn)動(dòng):膠體為常見(jiàn)的分散體系之一。

(三)表面特性：分散體系的分散度越大，膠體顆粒的比表面積越大，具有的表面自由能越大，使膠體可以產(chǎn)生特殊的吸附能力和溶解現(xiàn)象。

(四)動(dòng)電現(xiàn)象（電泳現(xiàn)象）：膠體具有帶電性，在電場(chǎng)力作用下，膠體微粒向一個(gè)電極方向移動(dòng)的現(xiàn)象。膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性(一)光學(xué)特性：指膠體在水溶液中第二節(jié)膠體的特性膠核

膠粒膠團(tuán)吸附層擴(kuò)散層膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性第二節(jié)膠體的特性

膠體粒子的結(jié)構(gòu)及其電位分布

膠體在水中的運(yùn)動(dòng)和受力分析

問(wèn)題：膠體在水中不能聚結(jié)的原因？

膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體第二節(jié)膠體的特性（一）定義：膠體的穩(wěn)定性，指膠體粒子在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。（二）膠體的穩(wěn)定性

（1）動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定：是指顆粒布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)抗重力影響的能力。粒子越小，動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性越高。（2）聚集穩(wěn)定性：指膠體粒子間不能相互聚集的特性。膠體粒子小，比表面積大，故表面能大，在布朗運(yùn)動(dòng)作用下，有自發(fā)地相互聚集的傾向，但由于粒子表面同性電荷的排斥力作用或水化膜的阻礙使這種自發(fā)聚集不能發(fā)生。（三）影響膠體穩(wěn)定性的因素膠體雙電層結(jié)構(gòu)

ξ電位排斥能峰

膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性（一）定義：膠體的穩(wěn)定性，指膠體粒子在第二節(jié)膠體的特性

疏水性膠體（憎水性膠體）

親水性膠體

膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型吸附層中的離子直接與膠核接觸，水分子不能直接接觸膠核。如氫氧化鋁、二氧化硅在水中形成的膠體。膠核表面存在某些極性基團(tuán)和水分子親和力很大，使水分子直接吸附到膠核表面而形成一層水化膜的膠體。第二節(jié)膠體的特性膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠第三節(jié)混凝原理化學(xué)混凝的機(jī)理至今仍未完全清楚，因?yàn)樗婕暗囊蛩睾芏?。從機(jī)理上解釋主要有四種，壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋、網(wǎng)捕或卷掃。在實(shí)際的水處理中，這四種機(jī)理往往同時(shí)或交叉發(fā)揮作用，只是依條件的不同而以其中的某一種起主導(dǎo)作用。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理化學(xué)混凝的機(jī)理至今仍未完第三節(jié)混凝原理由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可知，反離子的濃度在膠粒表面最大，并沿著膠粒表面向外擴(kuò)散，與距離呈遞減分布，最終與溶液中的離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高，則擴(kuò)散層的厚度將減小。該過(guò)程的實(shí)質(zhì)是加入的反離子與擴(kuò)散層原有的反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴(kuò)散層厚度減小。

DLVO理論

Schulze—Hardy法則壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可DLVO理論

由于擴(kuò)散層厚度的減小，ξ電位相應(yīng)降低，膠粒間的相互排斥力也減少。由于擴(kuò)散層減薄，顆粒相撞時(shí)的距離減少，相互間的吸引力變大。顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變?yōu)橐砸橹?，顆粒就能相互凝聚。

兩個(gè)膠粒能否相互凝聚，取決于二者的總勢(shì)能。第三節(jié)混凝原理DLVO理論由于擴(kuò)散層厚度的減小，ξ電位相應(yīng)降低，膠粒間的第三節(jié)混凝原理DLVO理論根據(jù)DLVO理論，要使膠粒通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)相互碰撞聚集，需要降低其排斥勢(shì)能，即降低或消除膠粒的ξ電位，在水中投加電解質(zhì)即可達(dá)到此目的。對(duì)于水中的負(fù)電荷膠體，投入的電解質(zhì)——混凝劑應(yīng)是正電荷或聚合離子，其作用是壓縮膠體雙電層——保持膠體電性中和所要求的擴(kuò)散層厚度。Schulze—Hardy法則

濃度相同的電解質(zhì)破壞膠體穩(wěn)定性的效力隨離子價(jià)數(shù)的增加而加大（高價(jià)電解質(zhì)壓縮膠體雙電層的效果遠(yuǎn)比低價(jià)電解質(zhì)有效）。再穩(wěn)現(xiàn)象：原因？壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理DLVO理論壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)第三節(jié)混凝原理

當(dāng)投加的電解質(zhì)為鐵鹽、鋁鹽時(shí)，它們能在一定條件下離解和水解，生成各種絡(luò)離子。這些絡(luò)離子不僅能夠壓縮雙電層，而且能夠通過(guò)膠核外圍的反離子層進(jìn)入固液界面，并中和電位離子所帶電荷，ξ電位降低，達(dá)到膠粒的脫穩(wěn)和凝聚。

在水處理中，一般均投加高價(jià)電解質(zhì)或聚合離子。

再穩(wěn)現(xiàn)象：過(guò)多投加多核絡(luò)合離子，膠核的強(qiáng)烈吸附作用，使膠體重新帶電（電荷異號(hào)），而出現(xiàn)的再穩(wěn)現(xiàn)象。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理當(dāng)投加的電解質(zhì)為鐵鹽、鋁鹽時(shí)，第三節(jié)混凝原理吸附架橋作用是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過(guò)活性部位與膠粒和細(xì)微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的現(xiàn)象。膠體再穩(wěn)現(xiàn)象：（1）高分子聚合物濃度較高時(shí)，對(duì)膠粒的包裹，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用。（2）膠粒較少時(shí)，高分子聚合物的纏繞作用；（3）長(zhǎng)時(shí)間的劇烈攪拌。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理吸附架橋作用是指鏈狀高分子聚合物第三節(jié)混凝原理當(dāng)采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價(jià)金屬鹽類作混凝劑時(shí)，當(dāng)其投加量和介質(zhì)條件足以使它們迅速生成金屬氫氧化物(如Al(OH)3

、Fe(OH)3等難溶性氫氧化物沉淀時(shí)，沉淀就能把膠粒和細(xì)微懸浮物作為晶核或吸附質(zhì)通過(guò)網(wǎng)捕或卷掃而將其一起除去。這基本上是一種機(jī)械作用。

混凝劑最佳投加量與被除去物質(zhì)的濃度成反比，膠粒越多，金屬混凝劑投加量越少。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第四節(jié)混凝劑與助凝劑

混凝劑分類

鋁鹽無(wú)機(jī)混凝劑鐵鹽

PAC

無(wú)機(jī)高分子

PFS

天然高分子

有機(jī)混凝劑

人工合成高分子

混凝劑發(fā)展方向定義作用分類混凝劑助凝劑第四節(jié)混凝劑與助凝劑混凝劑分類混凝劑助凝劑第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝工藝流程由藥劑投加、混合、反應(yīng)及沉淀分離等單元組成。

混合

使混凝劑迅速、均勻地分散到廢水中，通過(guò)壓縮雙電層和電中和作用，使膠體脫穩(wěn)，形成小“礬花”。

反應(yīng)

在一定的水流條件下，小“礬花”通過(guò)吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等作用形成較大的絮體。

沉淀

反應(yīng)過(guò)程形成的大絮體進(jìn)入沉淀池進(jìn)行分離。（問(wèn)題）混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝工藝流程由藥劑投加、混合、反第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)

固體投加、液體投加

投加方式第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)固體投第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)

（一）混合的作用

（二）速度梯度與攪拌強(qiáng)度

（三）混合方式第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)（一）絮凝反應(yīng)的作用（二）反應(yīng)的水力條件（三）反應(yīng)設(shè)備（四）絮凝反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)第五節(jié)混凝工藝工藝流程混凝劑的投加混合絮凝反應(yīng)第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)濁度濁度過(guò)高或過(guò)低都不利于絮凝，濁度不同，所需的絮凝劑用量也不同。低濁水缺少凝聚核心，可將部分沉渣連續(xù)回流到混合池入口，以促進(jìn)反應(yīng)過(guò)程?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)濁度混第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)水溫水溫會(huì)影響無(wú)機(jī)鹽類的水解。水溫低，水解反應(yīng)慢；水的粘度增大，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，混凝效果下降。另外，水溫也影響反應(yīng)后的沉降過(guò)程。混凝劑水力條件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)pH值及堿度—影響混凝效果的重要因素

(1)pH值影響膠體顆粒表面電荷及ξ電位對(duì)于帶正電膠體，pH降低，H+吸附量增加，膠粒電荷增大，電泳速度加快；pH升高，結(jié)果與上相反。

(2)pH值對(duì)混凝劑作用的影響

pH影響著混凝劑在水中的存在狀態(tài)，不同的pH，混凝劑水解產(chǎn)物不同，所起的混凝作用各異。工程上應(yīng)充分考慮混凝劑水解而引起水pH值的變化，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使其滿足混凝作用的要求?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)共存雜質(zhì)

(1)有利成分:

可促進(jìn)混凝過(guò)程。除硫、磷化合物以外的其他各種無(wú)機(jī)金屬鹽，均能壓縮膠體粒子的擴(kuò)散層厚度，促進(jìn)膠體凝聚，且濃度越高，促進(jìn)能力越強(qiáng)。

(2)不利成分:

不利于混凝過(guò)程的進(jìn)行。磷酸離子、亞硫酸離子、高級(jí)有機(jī)酸離子影響高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物質(zhì)和表面活性物質(zhì)不利于混凝。混凝劑水力條件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑（重點(diǎn)）①混凝劑種類混凝劑的選擇主要取決于膠體和細(xì)微懸浮物的性質(zhì)、及濃度。膠體ξ電位高，應(yīng)投加無(wú)機(jī)混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚；絮體細(xì)小，須投加高分子混凝劑或配合使用助凝劑。②混凝劑投加量投加量與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關(guān)。廢水的混凝處理，最佳混凝劑和最佳投藥量的選擇應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。③混凝劑的投加順序當(dāng)使用多種混凝劑時(shí)，其最佳投藥順序可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。一般而言，當(dāng)無(wú)機(jī)混凝劑與有機(jī)混凝劑混用時(shí)，先投加無(wú)機(jī)混凝劑，再投加有機(jī)混凝劑。但當(dāng)處理的膠粒在50um以上時(shí)，常先投加有機(jī)混凝劑吸附架橋，再加無(wú)機(jī)混凝劑壓縮擴(kuò)散層使膠體脫穩(wěn)?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)水力條件水力條件對(duì)混凝劑效果有重要影響。主要的控制指標(biāo)為攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間。

混合階段，要求混凝劑于廢水迅速均勻混合，為此要求G在500-1000s?1，攪拌時(shí)間t應(yīng)在10-30s。

反應(yīng)階段，相應(yīng)G和t值分別應(yīng)在20-70s-1和15-30min.

為確定最佳的工藝條件，一般情況下，可以用燒杯攪拌進(jìn)行混凝的模擬實(shí)驗(yàn)?；炷齽┧l件第六節(jié)影響混凝的因素濁度水溫pH值及堿度共存雜質(zhì)混凝劑謝 謝！謝 謝！電位離子反離子擴(kuò)散層膠團(tuán)邊界滑動(dòng)面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差稱為ζ電勢(shì)。有時(shí)也稱為電動(dòng)電勢(shì)，這是因?yàn)橹挥挟?dāng)固液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)才有ζ電勢(shì)。它是固液界面靜電排斥力大小的量度,也是衡量分散體系穩(wěn)定性的重要參數(shù)。膠核表層荷電后，留在溶液中的反離子由于離子靜電作用必圍繞于膠核周圍，但離子本身的熱運(yùn)動(dòng)又使一部分反離子擴(kuò)散到較熱的介質(zhì)中去。一些緊緊地吸引于膠核近旁的反離子與被吸附于膠核表層的離子組成吸附層，而其余的反離子則組成擴(kuò)散層。膠核與吸附層組成膠粒，而膠粒與擴(kuò)散層中的反離子組成膠團(tuán)。電位離子反離子擴(kuò)散層膠團(tuán)邊界滑動(dòng)面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位

膠體在水中受到幾個(gè)方面的影響：

（1）由于膠粒的帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠體產(chǎn)生靜電斥力，而且ξ電位越高，膠體間的靜電斥力越大。（2）受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使膠體在水中做不規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)。（3）膠粒之間還存在著相互引力——范德華引力。范德華引力的大小與膠粒間距離的平方成反比，當(dāng)間距較大時(shí)，可忽略不計(jì)。膠體在水中受到幾個(gè)方面的影響：

一般水中的膠粒，ξ電位較高。其互相間斥力不僅與電位有關(guān)，還與膠粒的間距有關(guān)，距離愈近，斥力愈大。而布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能不足以將兩顆膠粒推近到使范德華引力發(fā)揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。使膠體微粒不能相互聚結(jié)的另一個(gè)因素是水化作用。由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。但是，水化膜是伴隨膠粒帶電而產(chǎn)生的，如果膠粒的電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。一般水中的膠粒，ξ電位較高。其互相間斥力不僅與電位有混凝劑的分類第四節(jié)混凝劑與助凝劑第四節(jié)混凝劑與助凝劑

對(duì)于混凝劑而言，在廢水處理時(shí)：（帶負(fù)電膠體）（1）普通電解質(zhì)只有壓縮雙電層和吸附電中和作用；（2）高分子物質(zhì)

A、陽(yáng)離子型（帶正電荷）聚合電解質(zhì)，具有電中和作用和吸附架橋功能。

B、非離子型（不帶電荷）或陰離子型（帶負(fù)電荷）聚合電解質(zhì)，只能起吸附架橋作用。

傳統(tǒng)無(wú)機(jī)混凝劑和無(wú)機(jī)高分子混凝劑。

①鋁鹽

硫酸鋁（Al2(SO4)3?18H2O）

明礬（K2SO4?Al2(SO4)3?24H2O）由于鋁的比重小，在水溫低的情況下，絮粒較輕而疏松，處理效果較差。

pH有效范圍較窄，在5.5-8之間。投加量大。無(wú)機(jī)混凝劑無(wú)機(jī)混凝劑以鋁鹽為例，介紹混凝的過(guò)程：在水中，Al3+以Al(OH)63+的形態(tài)存在，發(fā)生水解：

[Al(H2O)6]3+==[Al(OH)(H2O)5]2++H+[Al(OH)(H2O)5]2+==[Al(OH)2(H2O)4]++H+[Al(OH)2(H2O)4]+==[Al(OH)3(H2O)3]↓

+H+

（1）pH≤4時(shí)，水中以[Al(H2O)6]3+

為主；（2）pH4～5時(shí)，以[Al(OH)(H2O)5]2+

、[Al(OH)2(H2O)4]+及少量的[Al(OH)3(H2O)3]；（3）pH7～8時(shí)，水中以[Al(OH)3(H2O)3]為主。

（4）pH>9時(shí)，水中產(chǎn)生Al(OH)3沉淀。水解過(guò)程以鋁鹽為例，介紹混凝的過(guò)程：水解過(guò)程

單核絡(luò)合物通OH-橋鍵縮聚成單核羥基絡(luò)合物：

[Al(H2O)6]3++[Al(OH)(H2O)5]2++≒[Al2(OH)(H2O)10]5++H2O

兩個(gè)單羥基絡(luò)合物可縮合成雙羥基雙核絡(luò)合物：

OH2[Al(OH)(H2O)5]2+=[(H2O)-4AlAl(H2O)4]4++2H2OOH

生成物[Al2(OH)2(OH)8]4+還可進(jìn)一步縮合成[Al3(OH)4(H2O)10]5+

縮合產(chǎn)物同時(shí)也會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)：

[Al3(OH)4(H2O)10]5+≒[Al3(OH)5(H2O)9]4++H+

水解與縮聚兩種反應(yīng)交替進(jìn)行，最終生成聚合度極大的中性氫氧化鋁，濃度超過(guò)其溶解度時(shí)析出氫氧化鋁沉淀。鋁離子在水中化學(xué)反應(yīng)的全過(guò)程單核絡(luò)合物通OH-橋鍵縮聚成單核羥基絡(luò)合物：

在pH較低時(shí)，高電荷低聚合度的絡(luò)合物占多數(shù)；

在pH較高時(shí)，低電荷高聚合度的絡(luò)合物占多數(shù)。其中：對(duì)于高電荷低聚合度的水解聚合物，主要起到壓縮雙電層和吸附架橋作用；對(duì)于低電荷高聚合度的水解聚合物，主要起到吸附架橋作用和沉淀網(wǎng)捕作用；對(duì)于高聚合度的水解沉淀物，以吸附、網(wǎng)捕、卷帶作用為主。

Al3+在水中的存在狀態(tài)和pH有關(guān)：Al3+在水中的存在狀態(tài)和pH有關(guān)：②鐵鹽三氯化鐵（FeCl3?6H2O）硫酸亞鐵（FeSO4?7H2O）生成的絮粒在水中的沉淀速度較快；處理濁度高、水溫較低的廢水，效果比較顯著；

FeCl3容易吸水潮解，故不易保管；腐蝕性強(qiáng)，對(duì)混凝土也產(chǎn)生腐蝕作用；生成Fe(OH)2它的溶解度很大，殘留水中的Fe2+會(huì)使處理后的水帶色。無(wú)機(jī)混凝劑②鐵鹽無(wú)機(jī)混凝劑③無(wú)機(jī)高分子混凝劑聚合氯化鋁(堿式氯化鋁，簡(jiǎn)稱PAC)

化學(xué)通式為[Al2(OH)nCl6-n]m,式中n≤5，m≤10。制備：以鋁灰或含鋁礦物作原料，采用酸溶法或堿溶法加工制成的。[參考書：《堿式氯化鋁》李潤(rùn)生]A對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)，適用pH范圍廣，5-9之間；

B絮凝體形成快，比重大，沉降性好；

C投藥量低。

D堿化度較高，對(duì)設(shè)備的腐蝕性小，處理后的水pH和堿度下降較小。無(wú)機(jī)混凝劑③無(wú)機(jī)高分子混凝劑無(wú)機(jī)混凝劑

聚合硫酸鐵(堿式硫酸鐵)(簡(jiǎn)寫PFS)

化學(xué)通式為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m式中n<2,m>10。

A適用范圍廣：pH4-11；低水溫，混凝效果穩(wěn)定；

B用量小，絮凝體沉降性能好；

CCOD去除率和脫色效果好；

D

處理后水中鐵殘留量低，腐蝕性較小。

無(wú)機(jī)混凝劑聚合硫酸鐵(堿式硫酸鐵)(簡(jiǎn)寫PFS)無(wú)機(jī)混凝1、高分子混凝劑分類

(1)天然高分子混凝劑主要有動(dòng)物膠、淀粉、甲殼素等。

特點(diǎn)：電荷密度小，分子量較低，且易發(fā)生降解而失去活性。

(2)人工合成高分子混凝劑

水處理中常用陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型3種高分子混凝劑。2、高分子混凝劑的作用靠氫鍵、靜電、范德華力的作用對(duì)膠粒強(qiáng)烈的吸附作用。高聚合度的線型高分子在溶液中保持適當(dāng)?shù)纳煺剐螤?，從而發(fā)揮吸附架橋作用，把許多細(xì)小顆粒吸附后，纏結(jié)在一起。

有機(jī)混凝劑1、高分子混凝劑分類有機(jī)混凝劑人工合成高分子混凝劑①陰離子型：主要含-COOM(M為H+或金屬離子)或-SO3H的聚合物，如陰離子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）等。②陽(yáng)離子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（APAM）等。③非離子型：所含基團(tuán)未發(fā)生反應(yīng)的聚合物。如非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯(PEO)等。有機(jī)混凝劑人工合成高分子混凝劑有機(jī)混凝劑聚丙烯酰胺簡(jiǎn)稱PAM，又稱三號(hào)混凝劑，PAM的分子結(jié)構(gòu)通式為：

PAM是線狀水溶性高分子，其分子量在300-1800萬(wàn)。陰離子聚丙烯酰胺(CPAM)

陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（APAM）非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）兩性離子型聚丙烯酰胺（NPAM）-[-CH2-CH-]-n,

CONH2

有機(jī)混凝劑聚丙烯酰胺-[-CH2-CH-]-n,

有機(jī)高分子混凝劑天然有機(jī)高分子混凝劑：如殼聚糖及其改性產(chǎn)物、淀粉改性聚丙烯酰銨改性產(chǎn)品：陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型、兩性無(wú)機(jī)混凝劑無(wú)機(jī)復(fù)合混凝劑的研制，如：聚硅酸鋁、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁鐵微生物絮凝劑混凝劑研究發(fā)展方向

混凝劑研究發(fā)展方向

(一)定義

當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時(shí)，可投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。

(二)作用

（調(diào)節(jié)或改善混凝的條件）

改善絮粒結(jié)構(gòu)，增大顆粒粒度及比重。調(diào)整廢水的pH和堿度，使其達(dá)到最佳的混凝條件。

(三)助凝劑分類

A、pH調(diào)整劑：調(diào)節(jié)廢水的pH符合混凝處理工藝要求。常用石灰、硫酸、氫氧化鈉等。

B、絮凝結(jié)構(gòu)改良劑：投加絮體結(jié)構(gòu)改良劑以增大絮體的粒徑、密度。常用骨膠、活化硅酸、海藻酸鈉、粘土、水玻璃、PAM等。

C、氧化劑：有機(jī)物含量高，易起泡沫，絮凝體不易沉降。投加氯氣、次氯酸、臭氧等分解有機(jī)物，使膠體脫穩(wěn)，還可將Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+,以提高混凝效果。助凝劑

(一)定義助凝劑

問(wèn)題：分離絮體可以采用哪些工藝？

混凝處理技術(shù)解析課件(一)混凝劑干投法（應(yīng)用較少）

工藝流程：藥劑輸送→粉碎→提升→計(jì)量→加藥混合工藝流程：(二)混凝劑濕投法

工藝流程：溶解池→溶液池→定量控制設(shè)備→投加設(shè)備→混合池

溶解設(shè)備：溶解池、攪拌設(shè)備。藥劑調(diào)配：水力調(diào)配、機(jī)械調(diào)配、壓縮空氣調(diào)配和人工調(diào)配等。

溶液池：配制一定濃度溶液的設(shè)施。其它設(shè)備：（略）(二)混凝劑濕投法工藝流程：溶解設(shè)備：溶解池、攪拌設(shè)備。(三)混凝劑投加方式①重力投加②虹吸式定量投加③水射器投加④用計(jì)量泵投加藥劑