胶体的特性与结构第二节.ppt

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1、第三章第三章 混混 凝凝 第一节第一节 胶体的特性与结构胶体的特性与结构第二节第二节 胶体的脱稳与凝聚胶体的脱稳与凝聚第三节第三节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂第四节第四节 影响混凝的因素影响混凝的因素第五节第五节 混凝设备混凝设备第一节第一节 胶体的特性与结构胶体的特性与结构 一、胶体特性一、胶体特性一、胶体特性一、胶体特性 1 1 1 1、光学性质：指胶体在水溶液中能引起光的反射、光学性质：指胶体在水溶液中能引起光的反射、光学性质：指胶体在水溶液中能引起光的反射、光学性质：指胶体在水溶液中能引起光的反射 2 2 2 2、力学性质：主要是指胶体的布朗运动。、力学性质：主要是指胶体的布朗运动。

2、、力学性质：主要是指胶体的布朗运动。、力学性质：主要是指胶体的布朗运动。3 3 3 3、表面性能：比表面积大，具有极大的表面自由、表面性能：比表面积大，具有极大的表面自由、表面性能：比表面积大，具有极大的表面自由、表面性能：比表面积大，具有极大的表面自由 能能能能,胶体具有强烈的吸附能力和水化作用。胶体具有强烈的吸附能力和水化作用。胶体具有强烈的吸附能力和水化作用。胶体具有强烈的吸附能力和水化作用。4 4 4 4、动电现象：包括、动电现象：包括、动电现象：包括、动电现象：包括电泳与电渗电泳与电渗电泳与电渗电泳与电渗，二者都是由于外，二者都是由于外，二者都是由于外，二者都是由于外 加电位差的作用

3、而引起的胶体溶液系统内固相加电位差的作用而引起的胶体溶液系统内固相加电位差的作用而引起的胶体溶液系统内固相加电位差的作用而引起的胶体溶液系统内固相 与液相间产生的相对移动。与液相间产生的相对移动。与液相间产生的相对移动。与液相间产生的相对移动。return 电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶极方向移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶极方向移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶极方向移动的现象。也可

4、认为有一部分液体渗透过了胶体微粒间的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中体微粒间的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中体微粒间的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中体微粒间的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中透过多孔性固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微透过多孔性固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微透过多孔性固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微透过多孔性固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微粒是带电的。当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运粒是带电的。当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运粒是带电的。当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运粒是带电的。当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极

5、运动，说明该类胶体微粒带正电；向阳极运动，则说明该动，说明该类胶体微粒带正电；向阳极运动，则说明该动，说明该类胶体微粒带正电；向阳极运动，则说明该动，说明该类胶体微粒带正电；向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电。类胶体微粒带负电。类胶体微粒带负电。类胶体微粒带负电。电泳与电渗电泳与电渗电泳与电渗电泳与电渗return电位离子反离子扩散层扩散层胶团边界胶团边界滑动面滑动面胶粒胶粒吸附层吸附层胶核胶核电位电位电位电位胶体的结构胶体的结构胶体的结构胶体的结构 第二节第二节 胶体的脱稳与凝聚胶体的脱稳与凝聚一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念n n混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程

6、称为混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。混凝，是凝聚和絮凝的总称。混凝，是凝聚和絮凝的总称。混凝，是凝聚和絮凝的总称。n n凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。n n絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。n n混凝过程涉及：混凝过程涉及：混凝过程涉及：混凝过程涉及：水中胶体

7、的性质；水中胶体的性质；水中胶体的性质；水中胶体的性质；混凝剂在水中混凝剂在水中混凝剂在水中混凝剂在水中的水解；的水解；的水解；的水解；胶体与混凝剂的相互作用。胶体与混凝剂的相互作用。胶体与混凝剂的相互作用。胶体与混凝剂的相互作用。return 由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布面处最大，并沿着胶粒表面向外的

8、距离呈递减分布,最终与最终与最终与最终与溶液中离子浓度相等溶液中离子浓度相等溶液中离子浓度相等溶液中离子浓度相等.当向溶液中投加电解质，使溶液中离当向溶液中投加电解质，使溶液中离当向溶液中投加电解质，使溶液中离当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将从图上的子浓度增高，则扩散层的厚度将从图上的子浓度增高，则扩散层的厚度将从图上的子浓度增高，则扩散层的厚度将从图上的oaoa减小至减小至减小至减小至obob。该。该。该。该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电过

9、程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。减小。减小。减小。由于扩散层厚度的减小，由于扩散层厚度的减小，由于扩散层厚度的减小，由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，因此胶粒间电位相应降低，因此胶粒间电位相应降低，因此胶粒间电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相的相互排斥力也减少。另一方面，

10、由于扩散层减薄，它们相的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞时的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。从而其撞时的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。从而其撞时的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。从而其撞时的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势排斥势排斥势排斥势能消失了能消失了能消失了能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。，胶粒得以迅速凝聚。，胶粒得以迅速凝聚。，胶粒得以迅速凝聚。1

11、 1、压缩双电层机理、压缩双电层机理、压缩双电层机理、压缩双电层机理二、混凝机理二、混凝机理二、混凝机理二、混凝机理 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少厂静电斥力，降低下电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时静电引力常是这些作用的主要方面。上面提到的三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降的现象，可以用本机理解释。因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。2 2、吸附电中和、吸附电中和、吸附电中和、吸附电中和 吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力

12、和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联的过程。当三价铝盐或铁盐及其他高分子混凝剂溶于水后，经水解、缩聚反应形成高分子聚合物，具有线形结构。这类高分子物质可被胶粒所强烈吸附。聚合物在胶粒表面的吸附来源于各种物理化学作用，如范德华引力、静电引力、氢键配位键等，取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特点。因其线形长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。3 3、吸附架桥机理、吸附架桥机理、吸附架桥机理、吸附架桥机理 本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂效果不好的现象.因为废水中胶粒少，当聚合物伸

13、展部分一端吸附一个胶较后，另一端因粘连不着第二个胶粒，只能与原先的胶粒粘连，就不能起架桥作用，从而达不到混凝的效果。在废水处理中，对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间和强度都应严格控制，如投加量过大时，一开始微粒就被若干高分子链包围，而无空白部位去吸附其他的高分子链，结果造成胶粒表面饱和产生再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒，如受到剧烈的长时间的搅拌，架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开，重又卷回原所在胶粒表面，造成再稳定状态。显然，在吸附桥联过程中，肢粒并不一定要脱稳，也无需直接接触。这个机理可解释非离子型或带同号电荷的离子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金当采用硫酸铝

14、、石灰或氯化铁等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量大得足以迅速属盐类作凝聚剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物如沉淀金属氢氧化物如Al(OH)Al(OH)3 3，Fe(OH)Fe(OH)3 3)或或带金属碳酸盐带金属碳酸盐(如如CaCOCaCO3 3)时时,水中的胶粒和细水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。水中胶粒本身可作为这些或吸附质所网捕。水中胶粒本身可作为这些沉淀所形成的核心时，凝聚剂最佳投加量与沉淀所形成的核心时，凝聚剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚

15、剂投加量越少。属凝聚剂投加量越少。4 4、沉淀物网捕机理、沉淀物网捕机理、沉淀物网捕机理、沉淀物网捕机理 硫酸铝在水中的化学反应硫酸铝在水中的化学反应 硫酸铝硫酸铝AlAl2 2（SOSO4 4）18H18H2 2O O溶于水后，立即离溶于水后，立即离解出铝离子，通常是以解出铝离子，通常是以Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+3+存在，但接着存在，但接着会发生水解与缩聚反应，形成不同的产物。产物会发生水解与缩聚反应，形成不同的产物。产物包括：未水解的水合铝离子、单核羟基络合物、包括：未水解的水合铝离子、单核羟基络合物、多核羟基络合物、氢氧化铝沉淀等。各种产物的多核羟基络合物、氢氧化铝沉淀

16、等。各种产物的比例多少与水解条件（水温、比例多少与水解条件（水温、pHpH、铝盐投加量）、铝盐投加量）有关。有关。硫酸铝的混凝机理硫酸铝的混凝机理 不同不同pHpH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。何种作用机理为主，决定于铝盐的投加量、何种作用机理为主，决定于铝盐的投加量、pHpH、温、温度等。实际上，几种可能同时存在。度等。实际上，几种可能同时存在。pH3 pH3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用；简单的水合铝离子起压缩双电层作用；pH=45 pH=45 多核羟基络合物起吸附电性中和；多核羟基络合物起吸附电性中和；pH=6.5-7.5 pH=6.5-7.

17、5 氢氧化铝起吸附架桥；氢氧化铝起吸附架桥；三、同向絮凝三、同向絮凝三、同向絮凝三、同向絮凝 1.1.1.1.层流理论层流理论层流理论层流理论 层流条件下颗粒的碰撞示意见图层流条件下颗粒的碰撞示意见图层流条件下颗粒的碰撞示意见图层流条件下颗粒的碰撞示意见图6-76-76-76-7。颗粒的碰撞速率按下式计算：颗粒的碰撞速率按下式计算：颗粒的碰撞速率按下式计算：颗粒的碰撞速率按下式计算：(3-1)(3-1)(3-1)(3-1)在被搅动的水流中，考虑一个瞬间受煎而扭转的隔离体，在被搅动的水流中，考虑一个瞬间受煎而扭转的隔离体，在被搅动的水流中，考虑一个瞬间受煎而扭转的隔离体，在被搅动的水流中，考虑一

18、个瞬间受煎而扭转的隔离体，设在时间设在时间设在时间设在时间 内，隔离体扭转了内，隔离体扭转了内，隔离体扭转了内，隔离体扭转了 角度，于是角速角度，于是角速角度，于是角速角度，于是角速 度度度度 为：为：为：为：(3-2)(3-2)转矩转矩转矩转矩 为：为：为：为：(3-3)(3-3)(3-3)(3-3)于是单位体积水所耗功率于是单位体积水所耗功率于是单位体积水所耗功率于是单位体积水所耗功率p p p p为：为：为：为：(3-4)(3-4)(3-4)(3-4)由于由于由于由于 ，故，故，故，故 (3-5)(3-5)(3-5)(3-5)当采用机械搅拌时，当采用机械搅拌时，当采用机械搅拌时，当采用机

19、械搅拌时，p p p p由机械搅拌器提供。当采用水由机械搅拌器提供。当采用水由机械搅拌器提供。当采用水由机械搅拌器提供。当采用水力絮凝池时，力絮凝池时，力絮凝池时，力絮凝池时，p p p p应为水流本身所消耗的能量，由下式决定：应为水流本身所消耗的能量，由下式决定：应为水流本身所消耗的能量，由下式决定：应为水流本身所消耗的能量，由下式决定：(3-6)(3-6)(3-6)(3-6)则采用水力絮凝池时，则采用水力絮凝池时，则采用水力絮凝池时，则采用水力絮凝池时，(3-7)(3-7)(3-7)(3-7)2.2.2.2.同向紊流理论同向紊流理论同向紊流理论同向紊流理论 同向紊流理论：同向紊流理论：同向

20、紊流理论：同向紊流理论：外部施加的能量形成大涡旋；外部施加的能量形成大涡旋；外部施加的能量形成大涡旋；外部施加的能量形成大涡旋；大大大大涡旋将能量输送给不涡旋；涡旋将能量输送给不涡旋；涡旋将能量输送给不涡旋；涡旋将能量输送给不涡旋；小涡旋将能量输送给更小小涡旋将能量输送给更小小涡旋将能量输送给更小小涡旋将能量输送给更小的涡旋；的涡旋；的涡旋；的涡旋；只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗粒碰撞；粒碰撞；粒碰撞；粒碰撞；（3-83-83-83-8）式中，紊流扩散系数式中，紊流扩散系数

21、式中，紊流扩散系数式中，紊流扩散系数 ，为相应于尺度的脉动速度，为相应于尺度的脉动速度，为相应于尺度的脉动速度，为相应于尺度的脉动速度，为为为为（3-93-93-93-9）故故故故（3-103-103-103-10）四、四、四、四、异向絮凝异向絮凝异向絮凝异向絮凝 颗粒的碰撞速率可按下式计算：颗粒的碰撞速率可按下式计算：颗粒的碰撞速率可按下式计算：颗粒的碰撞速率可按下式计算：(3-11)(3-11)(3-11)(3-11)式中：式中：式中：式中：D D D DB B B B：布朗运动扩散系数，：布朗运动扩散系数，：布朗运动扩散系数，：布朗运动扩散系数，T T T T为温度，为温度，为温度，为温

22、度，为水的运动粘度，为水的运动粘度，为水的运动粘度，为水的运动粘度，为水的密度；为水的密度；为水的密度；为水的密度；因此：因此：因此：因此：(3-12)(3-12)(3-12)(3-12)故故故故NpNpNpNp只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但 当颗粒的粒径大于当颗粒的粒径大于当颗粒的粒径大于当颗粒的粒径大于1 1 1 1 m m m m，布朗运动消失。，布朗运动消失。，布朗运动消失。，布朗运动消失。第三节第三节 混凝剂和助凝剂混凝剂和助凝剂 一、一、

23、混凝剂混凝剂混凝剂混凝剂 混凝剂应符合以下要求：混凝剂应符合以下要求：混凝剂应符合以下要求：混凝剂应符合以下要求：混凝效果好；混凝效果好；混凝效果好；混凝效果好；对人对人对人对人 体无危害；体无危害；体无危害；体无危害；使用方便；使用方便；使用方便；使用方便；货源充足，价格低廉。货源充足，价格低廉。货源充足，价格低廉。货源充足，价格低廉。目前混凝剂的种类有不少于目前混凝剂的种类有不少于目前混凝剂的种类有不少于目前混凝剂的种类有不少于200200200200300300300300种，分为无种，分为无种，分为无种，分为无 机与有机两大系列，见表机与有机两大系列，见表机与有机两大系列，见表机与有机

24、两大系列，见表6-16-16-16-1。与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：适用适用适用适用 的的的的pHpHpHpH值范围较宽；值范围较宽；值范围较宽；值范围较宽；形成的絮凝体比铝盐絮凝体密形成的絮凝体比铝盐絮凝体密形成的絮凝体比铝盐絮凝体密形成的絮凝体比铝盐絮凝体密 实；实；实；实；处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；但三氯但三氯但三氯但三氯 化铁腐蚀性较强。化铁腐蚀性较强。化铁腐蚀性较强。化

25、铁腐蚀性较强。硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将 二价铁氧化成三价铁。二价铁氧化成三价铁。二价铁氧化成三价铁。二价铁氧化成三价铁。return 聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数之比，通常称于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数之比，通常称于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数

26、之比，通常称于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数之比，通常称之为碱化度之为碱化度之为碱化度之为碱化度B B B B，按下式计算：，按下式计算：，按下式计算：，按下式计算：聚合铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远比三氯化铁小。比三氯化铁小。比三氯化铁小。比

27、三氯化铁小。表表6-1 6-1 常用的混凝剂常用的混凝剂无无机机铝系铝系 硫酸铝硫酸铝 明矾明矾 聚合氯化铝（聚合氯化铝（PACPAC）聚合硫酸铝（聚合硫酸铝（PASPAS）适宜适宜pHpH：5.5-8 5.5-8 铁系铁系 三氯化铁三氯化铁 硫酸亚铁硫酸亚铁 聚合氯化铁聚合氯化铁 硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁适宜适宜pHpH：5-115-11，但腐蚀性强但腐蚀性强 有有机机 人工人工合成合成 阳离子型：含氨基、亚氨基聚合物阳离子型：含氨基、亚氨基聚合物 国内尚少国内尚少 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAMHPAM）非离子型：聚丙烯酰胺

28、（非离子型：聚丙烯酰胺（PAMPAM）两性型两性型使用极少使用极少 天然天然 淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 微生物絮凝剂微生物絮凝剂 二、助凝剂二、助凝剂二、助凝剂二、助凝剂 助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂 可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混 凝。广义上可分为以下几类

29、：凝。广义上可分为以下几类：凝。广义上可分为以下几类：凝。广义上可分为以下几类：酸碱类：调整水的酸碱类：调整水的酸碱类：调整水的酸碱类：调整水的pHpHpHpH，如石灰、硫酸等；，如石灰、硫酸等；，如石灰、硫酸等；，如石灰、硫酸等；加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶、高加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶、高加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶、高加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶、高 分子絮凝剂；分子絮凝剂；分子絮凝剂；分子絮凝剂；氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投氧化剂类：

30、破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投 加加加加ClClClCl2 2 2 2、O O O O3 3 3 3等。等。等。等。第四节第四节 影响水混凝的主要因素影响水混凝的主要因素一、概述一、概述 影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：原水性质，包括水温、水化学特性、杂原水性质，包括水温、水化学特性、杂原水性质，包括水温、水化学特性、杂原水性质，包括水温、水化学特性、杂 质性质和浓度等；质性质和浓度等；质性质和浓度等；质性质和浓度等；投加的混凝剂种类与数量；投加的混凝剂种类与数量；投加的

31、混凝剂种类与数量；投加的混凝剂种类与数量；使用的絮凝设备及其相关水力参数。使用的絮凝设备及其相关水力参数。使用的絮凝设备及其相关水力参数。使用的絮凝设备及其相关水力参数。return 水温水温水温水温 水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细 小、松散，凝聚效果较差。其原因有：小、松散，凝聚效果较差。其原因有：小、松散，凝聚效果较差。其原因有：小、松散，凝聚效果较差。其原因有：无机盐水解吸热；无机盐水解吸热；无机盐水解吸热；无机盐水解吸热；温度降低，粘度升高，布朗运动减弱；温

32、度降低，粘度升高，布朗运动减弱；温度降低，粘度升高，布朗运动减弱；温度降低，粘度升高，布朗运动减弱；水温低时，胶体水化作用增强，妨碍凝聚；水温低时，胶体水化作用增强，妨碍凝聚；水温低时，胶体水化作用增强，妨碍凝聚；水温低时，胶体水化作用增强，妨碍凝聚；水温与水的水温与水的水温与水的水温与水的pHpHpHpH值有关值有关值有关值有关原水性质的影响原水性质的影响 pHpHpHpH值和碱度值和碱度值和碱度值和碱度 水的水的水的水的pHpHpHpH值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有关。

33、混凝时最佳关。混凝时最佳关。混凝时最佳关。混凝时最佳pHpHpHpH范围与原水水质、去除对象等密切有范围与原水水质、去除对象等密切有范围与原水水质、去除对象等密切有范围与原水水质、去除对象等密切有关。关。关。关。当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成H H H H+，但水，但水，但水，但水中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。石灰投量按下式估算：石灰投量

34、按下式估算：石灰投量按下式估算：石灰投量按下式估算：CaO=3a x+CaO=3a x+CaO=3a x+CaO=3a x+（6-136-136-136-13）式中式中式中式中CaOCaOCaOCaO：纯石灰：纯石灰：纯石灰：纯石灰CaOCaOCaOCaO投量，投量，投量，投量，mmol/Lmmol/Lmmol/Lmmol/L；a a a a：混凝剂投量，：混凝剂投量，：混凝剂投量，：混凝剂投量，mmol/Lmmol/Lmmol/Lmmol/L；x x x x：原水碱度，按：原水碱度，按：原水碱度，按：原水碱度，按mmol/Lmmol/Lmmol/Lmmol/L，CaOCaOCaOCaO计；计

35、；计；计；：保证反应顺利进行的剩余碱度：保证反应顺利进行的剩余碱度：保证反应顺利进行的剩余碱度：保证反应顺利进行的剩余碱度悬浮物浓度悬浮物浓度悬浮物浓度悬浮物浓度 杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。采取的对策有：采取的对策有：采取的对策有：采取的对策有：加高分子助凝剂；加高分子助凝剂；加高分子助凝剂；加高分子助凝剂；加粘土加粘土加粘土加粘土 投加混凝剂后直接过滤投加混凝剂后直接过滤投加混凝剂后直接过滤投加混凝剂后直接过滤 如果原水悬浮物含量过高，为减少混

36、凝剂的用量，如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机高分子絮凝剂作为助凝剂。高分子絮凝剂作为助凝剂。高分子絮凝剂作为助凝剂。高分子絮凝剂作为助凝剂。混凝剂的影响混凝剂的影响 混凝剂种类混凝剂种类混凝剂种类混凝剂种类 混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、混凝剂的

37、选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且电位较高，电位较高，电位较高，电位较高，则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。很需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。很需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂

38、。很需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。很多情况下，将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显多情况下，将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显多情况下，将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显多情况下，将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子混凝剂而言，提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子混凝剂而言，提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子混凝剂而言，提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子混凝剂而言，链状分子上所带电荷量越大，电荷密度超高，链状分子链状分子上所带电荷量越大，电荷密度超高，链状分子链状分子上所带电荷量越大，电荷密度超高，链状分子链状分子上所

39、带电荷量越大，电荷密度超高，链状分子越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作用就越好。用就越好。用就越好。用就越好。混凝剂投加量混凝剂投加量混凝剂投加量混凝剂投加量 投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外，投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外，投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外，投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外，还与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。对任何还与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。对任何还与混凝剂品种、投加方

40、式及介质条件有关。对任何还与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。对任何废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的问题，应通过试验确定。一般的投加量范围是：普通问题，应通过试验确定。一般的投加量范围是：普通问题，应通过试验确定。一般的投加量范围是：普通问题，应通过试验确定。一般的投加量范围是：普通铁盐、铝盐为铁盐、铝盐为铁盐、铝盐为铁盐、铝盐为1010101030mg30mg30mg30mgL L L L；聚合盐为普通盐的；聚合盐为普通盐的；聚合盐为普通盐

41、的；聚合盐为普通盐的1/31/31/31/31/31/31/31/3；有机高分子混凝剂通常只需；有机高分子混凝剂通常只需；有机高分子混凝剂通常只需；有机高分子混凝剂通常只需1 1 1 15mg/L5mg/L5mg/L5mg/L，且投加，且投加，且投加，且投加量过量，很容易造成胶体的再稳。量过量，很容易造成胶体的再稳。量过量，很容易造成胶体的再稳。量过量，很容易造成胶体的再稳。混凝剂投加顺序混凝剂投加顺序混凝剂投加顺序混凝剂投加顺序 当使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序可通过试当使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序可通过试当使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序可通过试当使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序可通

42、过试验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在处理的胶粒在处理的胶粒在处理的胶粒在50m50m50m50m以上时以上时以上时以上时,常先投加有机混凝剂吸附常先投加有机混凝剂吸附常先投加有机混凝剂吸附常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层两使胶体脱稳

43、。架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层两使胶体脱稳。架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层两使胶体脱稳。架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层两使胶体脱稳。水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度常用速度梯度标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度常用速度梯度标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度常用速度梯度标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度常用速度梯度G G G G来表来表来表来表示。在混合阶段，要求混凝剂与废水迅速均匀的混合，为示。在混合阶段，要求混凝剂

44、与废水迅速均匀的混合，为示。在混合阶段，要求混凝剂与废水迅速均匀的混合，为示。在混合阶段，要求混凝剂与废水迅速均匀的混合，为此要求此要求此要求此要求G G G G在在在在5005005005001000s-11000s-11000s-11000s-1，搅拌时间，搅拌时间，搅拌时间，搅拌时间t t t t应在应在应在应在1010101030s30s30s30s。而到。而到。而到。而到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成

45、长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应G G G G和和和和t t t t值值值值分别应在分别应在分别应在分别应在2020202070s70s70s70s-1-1-1-1和和和和1515151530min30min30min30min。为确定最佳的工艺条件，。为确定最佳

46、的工艺条件，。为确定最佳的工艺条件，。为确定最佳的工艺条件，一般情况下，可以用烧杯搅拌法进行混凝的模拟试验。试一般情况下，可以用烧杯搅拌法进行混凝的模拟试验。试一般情况下，可以用烧杯搅拌法进行混凝的模拟试验。试一般情况下，可以用烧杯搅拌法进行混凝的模拟试验。试验方法分为单因素试验和多因素试验。一般应在单因素试验方法分为单因素试验和多因素试验。一般应在单因素试验方法分为单因素试验和多因素试验。一般应在单因素试验方法分为单因素试验和多因素试验。一般应在单因素试验的基础上采用正交设计等数理统计法进行多因素重复试验的基础上采用正交设计等数理统计法进行多因素重复试验的基础上采用正交设计等数理统计法进行多

47、因素重复试验的基础上采用正交设计等数理统计法进行多因素重复试验验验验.水力条件水力条件 第五节第五节 混凝设备混凝设备混凝剂的配制混凝剂的配制混凝剂的配制混凝剂的配制溶解池容积溶解池容积溶解池容积溶解池容积W W W W1 1 1 1：W W W W1 1 1 1=（）（）（）（）W W W W2 2 2 2 （6-146-146-146-14）式中式中式中式中W W W W2 2 2 2为溶液池容积。为溶液池容积。为溶液池容积。为溶液池容积。（6-156-156-156-15）式中：式中：式中：式中：W W W W2 2 2 2溶液池容积，溶液池容积，溶液池容积，溶液池容积，m m m m3

48、 3 3 3 Q Q Q Q处理的水量，处理的水量，处理的水量，处理的水量，m m m m3 3 3 3/h/h/h/h a a a a混凝剂最大投加量，混凝剂最大投加量，混凝剂最大投加量，混凝剂最大投加量，mg/Lmg/Lmg/Lmg/L c c c c溶液浓度，一般取溶液浓度，一般取溶液浓度，一般取溶液浓度，一般取5%-20%5%-20%5%-20%5%-20%n n n n每日调制次数，一般不超过每日调制次数，一般不超过每日调制次数，一般不超过每日调制次数，一般不超过3 3 3 3次次次次return 混凝剂投加混凝剂投加混凝剂投加混凝剂投加 混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、混

49、凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。1.1.1.1.计量设备计量设备计量设备计量设备 计量设备有：转子流量计；电磁流量计；计量泵计量设备有：转子流量计；电磁流量计；计量泵计量设备有：转子流量计；电磁流量计；计量泵计量设备有：转子流量计；电磁流量计；计量泵等。等。等。等。2.2.2.2.投加方式投加方式投加方式投加方式 （1 1 1 1）泵前投加：安全可靠，一）泵前投

50、加：安全可靠，一）泵前投加：安全可靠，一）泵前投加：安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近者。般适用取水泵房距水厂较近者。般适用取水泵房距水厂较近者。般适用取水泵房距水厂较近者。（2 2 2 2）高位溶液池重力投加：适）高位溶液池重力投加：适）高位溶液池重力投加：适）高位溶液池重力投加：适用取水泵房距水厂较远者，安用取水泵房距水厂较远者，安用取水泵房距水厂较远者，安用取水泵房距水厂较远者，安全可靠，但溶液池位置较高。全可靠，但溶液池位置较高。全可靠，但溶液池位置较高。全可靠，但溶液池位置较高。（3 3 3 3）水射器投加：设备简单，使）水射器投加：设备简单，使）水射器投加：设备简单，使）水射器投