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1、LOGO第第4 4讲讲 凝聚与絮凝的基本理论凝聚与絮凝的基本理论絮凝剂分类1铝盐絮凝剂2铁盐絮凝剂3 3有机絮凝剂5微生物絮凝剂6水的混凝4混凝剂的主要内容1、混凝去除对象2、混凝的机理与过程3、混凝剂与助凝剂4、混凝动力学5、混凝影响因素6、混凝设备7、混凝的应用水的混凝LOGO1、混凝去除对象混凝的作用废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。混凝去除对象：胶体及部分细小的悬浮物。尺寸范围：1nm100nm。水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 m）
2、细菌（0.2m-80m）病毒 (10nm-300nm)蛋白质（1nm-50nm）腐殖酸 LOGO2、混凝的机理与过程混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花，以便在后续沉淀工艺中去除。以地面水为水源的给水处理工艺：原水 混凝 沉淀 过滤 消毒 饮用水 混凝沉淀二级生物处理出水过滤废水深度处理：混凝的目的水的混凝机理凝聚（Coagulation）：胶体脱稳、凝聚絮凝（Flocculation）：脱稳胶体变大混凝：包括两者双电层压缩机理吸附电中和机理吸附架桥机理沉析物网捕机理混凝机理1、双电层压缩机理、双电层压缩机理DLVO理论理论与反离子同电荷离子 压缩双电层 电位 稳定性 凝聚 加
3、人电解质（混凝剂）的影响理论上电位0，等电状态效果最好实际只需电位 k Emax 0该理论不能解释：（1）混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；（2）与胶粒带同样电荷的聚合物或高分子混凝效果好。临界电位 2、吸附-电性中和作用机理范德华力、氢键及共价键力+异号聚合离子高分子胶粒3、吸附架桥机理（链状高分子聚合物）“胶体保护”再稳现象使小胶体变大 （絮凝）聚合作用力：范德华引力、静电引力、氢键、配位键；再稳现象：絮凝剂过量、长时间剧烈搅拌等。4、网捕或卷扫机理 金属氢氧化物沉淀物在形成过程中对胶粒的网捕。小胶粒与大矾花发生接触凝聚。在实际水处理过程中，往往是四种机理综合作用。铝盐可能的混凝机理 pH
4、10条件下水解COO阴离子型（HPAM）水解度：3040有机高分子单体的毒性问题。有些国家严格规定不得超过0.05%。发展方向聚合硫酸铝铁（PFAS）聚合氯化铝铁（PFAC）聚合硫酸氯化铁（PFSC）聚合硫酸氯化铝（PASC）聚合铝硅（PASi）聚合铁硅（PFSi）聚合硅酸铝（PSA）聚合硅酸铁（PSF）无机复合聚合物混凝剂 传统无机约占20%，无机聚合物占70%，有机约占10%。无机有机复合：聚合铝/铁-聚丙烯酰胺聚合铝/铁-甲壳素聚合铝/铁-天然有机高分子聚合铝/铁-其它合成有机高分子 高分子絮凝剂：阳离子有机化合物天然改性高分子：无毒易降解，如甲壳素等多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭
5、藻微生物絮凝剂 二、助凝剂酸碱类：如石灰、硫酸等加大矾花粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2 nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加Cl2、O3等 LOGO4、混凝动力学1.胶体性质2.混凝剂在水中溶解与形态混凝过程：3.胶体与混凝剂的相互作用 混凝过程异向混凝：胶体颗粒由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象。颗粒的碰撞速率：单位体积中，单位时间内i与j的碰撞次数。单个j颗粒的碰撞速率：（1）、异向絮凝多个j颗粒的碰撞速率：异向絮凝扩散系数：当i，J颗粒粒径相等时：异向絮凝i，J的碰撞速率可以表示为：考虑到实际碰撞为一次：再考虑有效碰撞系数：影响异向絮凝因素影响异向
6、絮凝因素例题1：设有A、B两种原水，A原水为高浓度污水，颗粒数量浓度为1018个/L；B原水为低浓度河水，颗粒数量浓度为1010个/L。设两种原水脱稳程度相同，水温相同。求两种原水异向凝聚速度之比。浓度对异向凝聚速度的影响例题2：设A、B两种原水数量浓度相等，有效碰撞系数也相等，但混凝时的水温不同，A原水在25下混凝，B原水在5下混凝。求两种原水异向凝聚速度之比。温度对异向凝聚速度的影响温度对异向凝聚速度的影响结论：低温、低浊原水混凝效果差。凝聚半衰期：颗粒数量浓度减少一半所需时间。凝聚半衰期例题3：设原水颗粒浓n0=1012个/m3，水温按25计，有效碰撞系数 ，求颗粒浓度半衰期为多少？布朗
7、运动对异向凝聚速度的影响布朗运动对异向凝聚速度的影响结论：布朗运动所产生的异向凝聚所需时间很长，单靠布朗运动所产生的异向混凝其效果有限，另外颗粒因相碰凝聚逐渐长大后会失去布朗运动，当颗粒较大时，异向混凝将几乎消失。（2）、同向凝聚同向凝聚：由水流运动（借助于机械搅拌或水力搅拌）使胶体颗粒在相同的运动方向因速度差异相碰而产生的凝聚。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。LOGO