《污水的化学与物理化学处理课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《污水的化学与物理化学处理课件.ppt（305页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第一节中和法第二节化学混凝法第三节化学沉淀法第四节氧化还原法第十六章污水的化学处理与物理化学处理污水的化学处理污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。水中的杂质。处理对象主要是污水中无机的或有机的处理对象主要是污水中无机的或有机的(难于生难于生物降解的物降解的)溶解物质或胶体物质。溶解物质或胶体物质。常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。学沉淀法和氧化还原法。第一节第一节中和法中和法1.中和处理的目的中和废水中过量的酸或碱以及调整废水的酸碱度，使中和后的废水呈中性或接近中性，以适
2、宜下一步处理或外排的要求。2.适用情况：（1）废水排入受纳水体前，pH值超过排放标准（2）工业废水排入城市的下水道系统前，以免对管道系统造成腐蚀（3）化学处理或生物处理前。v 来源：v 酸水种类：v处理方法：酸性废水与碱性废水相互中和药剂中和过滤中和无机酸：HCl、H2SO4、HF、HCN、H3PO4有机酸：醋酸，柠檬酸，甲酸化工厂，电镀厂，化纤厂，金属酸洗车间3、酸性废水与碱性的废水酸水的危害较碱水大得多利用碱性废水中和v以废治废：酸碱当量数应相同v中和设备：一、酸性废水的中和处理一、酸性废水的中和处理（1）集水井，管道或混合槽：水质和水量较稳定或后续处理对pH值要求较宽。V（Q1Q2）t其
3、中：t中和时间12hQ1酸性废水设计流量m3/hQ2碱性废水设计流量m3/h（2）连续流中和池：水质和水量较稳定及后续处理对pH值要求高时。中和池体积：水质水量变化较大，连续流很难满足出水pH值时。（3）间歇式中和池：（二）中和药剂投加法（二）中和药剂投加法 对水质水量波动适应性强1.主要药剂：石灰，苛性钠，碳酸钠，石灰石，电石渣等最常用H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O Q酸性废水量，m3/dc1、c2酸、酸式盐浓度，kg/m3a1、a2中和1kg酸、酸式盐所需碱量，kg/kgP中和剂纯度，k不均匀系数2、中和药剂投加量：通过试验绘制中和曲线。P沉渣体积：2处理水沉渣量：G（k
4、g/d）3、沉渣量消耗单位重量药剂所生成的难溶盐及金属氢氧化物量，kg/kge单位药剂中杂质含量，kg/kgs废水中悬浮物浓度，kg/m3c中和后溶于水中的盐量，kg/m3d出水悬浮物浓度，kg/m3消耗药剂产生的沉渣量消耗药剂产生的沉渣量 中和后悬浮物的沉渣量中和后悬浮物的沉渣量4、药剂投加法的工艺主要包括：主要包括：废水的预处理废水的预处理 药剂的制备与投药剂的制备与投配配 混合与反应混合与反应 中和中和产物的分离产物的分离 泥渣的处理与利用。泥渣的处理与利用。(1)干投法：石灰振荡设备v优点：v缺点：5、投加石灰的方法设备简单，药剂的制备与投配容易反应慢，不够充分，中和剂耗用量大(理论量
5、的1.41.5倍)机械搅拌水泵循环隔板式机械搅拌(2)湿投法消解槽消解槽乳液槽乳液槽投配槽投配槽混合反应器混合反应器石灰石灰溢流溢流40%-50%5%-10%停留时间停留时间5-10s连续流式处理：废水量大，多级串联间歇处理：废水量少，间断排出6、运行方式：产物分离和沉渣处理（1)沉淀池浮上池(2)沉渣处理：浓缩,脱水等.7、投药中和法特点v优点：优点：可处理任何浓度、任何性质的酸性废水；废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、水量的波动适应性强；并且中和剂利用率高，中和过程容易调节。v缺点：缺点：劳动条件差;设备较多，基建投资大;泥渣多且脱水难。操作方便，运行费用低，劳动条件好v 优点：v 缺点
6、：（三）过滤中和选择碱性滤料填充成一定形式的滤床，酸性废水流过此滤床即被中和进水酸浓度受到限制 1、滤料的选择：酸的种类，酸的浓度HCl，HNO3：H2SO4：石灰石，大理石（CaCO3）；白云石（MgCO3CaCO3）白云石滤料的选择和滤料的选择和中和产物的溶解度中和产物的溶解度有密切的关有密切的关系。各种酸中和后形成的盐具有不同的溶解系。各种酸中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：度，其顺序大致为：Ca(NO3)2、CaCl2MgSO4CaSO4CaCO3、MgCO3。（1）普通中和滤池v水流方向：2、中和滤池：玻璃钢、塑料或耐酸混凝土等耐酸材料平流式竖流式升流式降流式v滤料粒径：
7、30-50mm，不能混有粉质（2）升流式膨胀滤池等速升流式中和滤池下部滤料膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料。变速升流式膨胀滤池变速升流式膨胀滤池-U下下=6070m/h，U上上=1520m/hu粒径小粒径小,0.5,0.53mm3mm，u滤层高度滤层高度1 11.2m1.2m（新滤料）（新滤料），最终换料时的滤层高度，最终换料时的滤层高度2m2m；uU=60U=6080m/h80m/hu膨胀率膨胀率50%50%，上部清水区，上部清水区高度为高度为0.5m0.5mu硫酸允许浓度可提高到硫酸允许浓度可提高到2.22.22.3g2.3gL L。（3）滚筒式中和滤池装于滚筒中的滤料随滚筒一起转动，使装于
8、滚筒中的滤料随滚筒一起转动，使滤科互相碰撞，滤科互相碰撞，及时剥离由中和产物形成的覆盖层，及时剥离由中和产物形成的覆盖层，可以加快中和反应可以加快中和反应速度。废水由滚筒的一端流入，由另一端流出。速度。废水由滚筒的一端流入，由另一端流出。优点优点：进水的硫酸浓度可以：进水的硫酸浓度可以很大，滤料粒径却不必破碎很大，滤料粒径却不必破碎得很小。得很小。缺点缺点：负荷率低、构造复杂、：负荷率低、构造复杂、动力费高、噪音大，同时对动力费高、噪音大，同时对设备材料的耐蚀性能要求高。设备材料的耐蚀性能要求高。v 含酸废水，烟道气（CO2、SO2、H2S）二、碱性废水的中和处理二、碱性废水的中和处理（一）利
9、用酸性物质中和v喷淋塔:水、气逆流优点:以废治废缺点:处理后的水色度,好氧量,硫化物都有增加.（二）药剂中和法：H2SO4、HCl、压缩CO2价格低反应物溶解度高、渣少逆流接触反应器用用CO2做中和剂的优点在于做中和剂的优点在于：由于：由于pH值不会低于值不会低于6左右，因此不需要左右，因此不需要pH值控制装置。值控制装置。第二节第二节化学混凝法化学混凝法一、混凝原理和用途二、混凝的工艺过程三、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理四、混凝机理五、混凝剂与助凝剂六、影响混凝效果的主要因素七、化学混凝的设备八、混凝方法的特点一、混凝原理和用途一、混凝原理和用途混混凝凝的的主主要要对对象象是是废废水水中
10、中的的细细小小悬悬浮浮颗颗粒粒和和胶胶体体微微粒粒（colloid)，这这些些颗颗粒粒用用自自然然沉沉降降法法很很难难从从水水中中分分离离出出去。去。混混凝凝是是通通过过向向废废水水中中投投加加混混凝凝剂剂(coagulant)，破破坏坏胶胶体体的的稳稳定定性性，使使细细小小悬悬浮浮颗颗粒粒和和胶胶体体微微粒粒聚聚集集(aggregation)成成较较粗粗大大的的颗颗粒粒而而沉沉降降与与水水分分离离，使使废水得到净化废水得到净化。混凝法是废水处理中常采用的方法混凝法是废水处理中常采用的方法可可以以用用来来降降低低废废水水的的浊浊度度和和色色度度，去去除除多多种种高高分分子子有有机物、某些重金属
11、和放射性物质。机物、某些重金属和放射性物质。混凝法还能改善污泥的脱水性能。混凝法还能改善污泥的脱水性能。v 分散相粒度真溶液胶体溶液悬浮液0.11nm1100nm100nm 100m以上的悬浮液沉淀或过滤1nm100m间的部分悬浮液和胶体溶液混凝返回目录二、混凝的工艺过程二、混凝的工艺过程26废水废水混凝剂混凝剂混合混合反应反应沉降沉降（澄清）（澄清）出水出水污泥污泥混合目的是使混凝剂混合目的是使混凝剂尽快与水混合，需要尽快与水混合，需要短时间高强度搅拌。短时间高强度搅拌。反应阶段的目的是使药剂与水中的细小颗反应阶段的目的是使药剂与水中的细小颗粒或胶体物质作用生成尽可能大的絮体，粒或胶体物质作
12、用生成尽可能大的絮体，为沉降分离创造条件，需要低强度长时间为沉降分离创造条件，需要低强度长时间搅拌。许多因素影响反应过程。搅拌。许多因素影响反应过程。澄清的目的是使所澄清的目的是使所生成的絮体与水分生成的絮体与水分离，完成净化过程。离，完成净化过程。三、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理三、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理1.胶体的特点：胶体的特点：粒径小，粒径小，一般直径为一般直径为10-310-8mm；布朗运动，布朗运动，颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动；而作无规则的布朗运动；带电，带电，同类胶体微粒带有同性电荷。同类胶体微粒带有同性电荷。
13、水化膜，水化膜，许多水分子被吸引在胶体微粒周围，形许多水分子被吸引在胶体微粒周围，形成水化膜。成水化膜。28胶体的双电层结构模型胶核胶核电位离子电位离子束缚反离子，束缚反离子，滑动面滑动面胶团边界胶团边界2.胶体的结构胶体的结构胶粒边界胶粒边界 Fe(OH)Fe(OH)3 3 mm nH nH (n (nx)Clx)Cl x+x+x Cl x Cl 胶核胶核(nuclear)胶粒胶粒(colloidalparticle)吸附层吸附层stationarylayer扩散层扩散层diffuselayer胶团胶团胶团胶团(colloidal(colloidalmicelle)micelle)例例：氢氧
14、化铁胶体由三氯化铁水解形成。：氢氧化铁胶体由三氯化铁水解形成。试写出氢氧化铁胶体粒子的结构式。试写出氢氧化铁胶体粒子的结构式。解解：氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：电位形电位形成离子成离子自由反自由反离子离子束缚反束缚反离子离子其中，其中，m m为胶核中的分子数；为胶核中的分子数；n n为被吸附的电位离子数；为被吸附的电位离子数；(n-x)(n-x)为吸附层中反离子数；为吸附层中反离子数；x x为扩散层中的反离子数。为扩散层中的反离子数。29v电位胶核与溶液主体之间由于表面电荷的存在所产生的电位。对某类胶体而言，电位固定不变，但无法测出v电位胶粒与溶液主体之
15、间由于胶粒剩余电荷的存在所产生的电位。可通过电泳或电渗计算得出溶液中反离子浓度、温度、pH值 吸附层与胶核一起运动v硅酸溶胶 S2O2mnSiO32-2(n-x)H+2x-2xH+v氢氧化铁溶胶 Fe(OH)3mnH+(n-x)Cl-x+xCl-带正电：Fe(OH)3、Al(OH)3带负电：碱式Al(OH)3、蛋白质、粘土、AgI溶液返回目录四、混凝机理四、混凝机理胶体微粒同性相斥 胶体保持稳定性的原因 水化壳 电位越大，胶体越稳定脱稳胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过程凝聚脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程絮凝未经脱稳的胶体形成较大颗粒的过程331.压缩双电层机理压缩双电层机理双电层的
16、厚度与溶液中的反离子的浓度有关。当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高时，则扩散层的厚度将减小。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。由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。扩散层厚度，电位排斥力 扩散层厚度，相撞时的距离，吸引力 吸引力为主，胶粒迅速凝聚港湾处泥沙沉积现象？（2）吸附电中和机理吸附电中和机理(electricalneutralization)胶粒表面对胶粒表面对异号离子异号离子、异号胶粒异号胶粒、链状离子链状离子或分子带异号电荷的部位或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，有强烈的吸附作用，由于这种
17、吸附作用中和了电位离子所带电荷，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了减少了静电斥力，降低了 电位，使胶体的电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。脱稳和凝聚易于发生。显然，其结果与压缩双电层相同，但作用机显然，其结果与压缩双电层相同，但作用机理是不同的。理是不同的。铝盐和铁盐混凝剂投加量过多，凝聚效果反铝盐和铁盐混凝剂投加量过多，凝聚效果反而下降的现象，可以用本机理解释。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，因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。大，从而发生了再稳现象。（3）吸附架桥（桥
18、连）机理吸附架桥（桥连）机理(polymerbridgingofcolloids)吸附架桥作用吸附架桥作用吸附架桥作用吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的过程。胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的过程。L本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂效果不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。好的现象。因为废水中胶粒少，当聚合物伸展部分一端吸附一个胶粒后，因为废水中胶粒少，当聚合物伸展部分一端吸附一个胶粒后，另一端因粘连不着第二个胶
19、粒，只能与原先的胶粒粘连，就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。不能起架桥作用，从而达不到混凝的效果。3637高分子聚合物对胶体或微粒的吸附架桥作用示意图在吸附桥联过程中，在吸附桥联过程中，胶粒并不一定要脱稳，也无需胶粒并不一定要脱稳，也无需直接接触。直接接触。该该机理可解释非离子型或带同号电荷离机理可解释非离子型或带同号电荷离子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3)或带金属的碳酸盐(如CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为
20、晶核或吸附质所网捕。高分子絮凝剂-吸附架桥铝盐、铁盐-压缩双电层、吸附架桥、网捕 4.沉淀物网捕机理返回目录39五、混凝剂与助凝剂五、混凝剂与助凝剂凝聚、絮凝和混凝这三个词常引起混淆。凝聚(coagulation)是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程；絮凝(flocculation)则指胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程；混凝（coagulation-flocculation）则包括凝聚与絮凝两种过程。40凝聚是瞬时的，所需的时间是将化学药剂扩凝聚是瞬时的，所需的时间是将化学药剂扩散到全部水中的时间。散到全部水中的时间。絮凝则与凝聚作用不同，它需要一定的时间絮凝则与凝聚作用不同
21、，它需要一定的时间让絮体长大，但在一般情况下两者难以截然让絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。分开。混凝剂混凝剂(coagulant)：一般把能起凝聚与絮一般把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。凝作用的药剂统称为混凝剂。助凝剂助凝剂(coagulantaids)：当单用混凝剂不能：当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某类辅助药剂以提取得良好效果时，可投加某类辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。41水处理对混凝剂的要求：水处理对混凝剂的要求：混凝效果好；混凝效果好；对人类健康无害；对人类健康无害；价廉易得；价廉易得；使用方便。使用方便。
22、目前常用的混凝剂按化学组成可分为目前常用的混凝剂按化学组成可分为无机盐类无机盐类和和高分子类高分子类。（一）混凝剂类别名称剂量范围mg/L最佳pH值范围应用特点无机盐类硫酸铝Al2(SO4)35506左右混凝效果较好，使用方便；最佳pH值范围窄；使用水温：2030硫酸亚铁FeSO45508.511.0适用碱度及硬度均较高的水；水温对混凝效果影响较小；絮凝体形成快，较稳定；产品及溶液腐蚀性强氯化铁FeCl34408.511.0处理高浊度水；絮凝体较坚固，沉淀性较好；固体产品吸湿性强，对包装运输不利无机高分子混凝剂聚合氯化铝（PAC）22059适用于低温低浊及高浊度水；投药量少，混凝效果好；适用p
23、H值范围广；产品腐蚀性强聚合硫酸铁（PFS）2060511适用于低温低浊及高浊度水；易溶于水；适用pH值范围广；净化后水的pH值与碱度变化幅度较小；宜当日配置当日投加有机高分子混凝剂聚丙烯酰铵（PAM）聚氧化乙烯（PEO）5以下视不同离子情况而定聚合度高；对胶体表面有强吸附作用，在胶粒之间形成桥联431.1.无机盐类无机盐类三氯化铁三氯化铁(ferricchloride)无水物、结晶水物和液体，其中常用的是FeCl36H2O，极易溶于水。优点：形成的矾花沉降性好，处理低温水或低浊度水效果比铝盐好，适宜的pH值范围较宽；缺点：处理后的水的色度比铝盐的高，腐蚀性大。44 硫酸亚铁硫酸亚铁(ferr
24、oussulfate)FeSO47H2O是半透明绿色晶体，易溶于水，在水温2O时溶解度为21。硫酸亚铁离解出的Fe2只能生成最简单的单核络合物，因此，不如三价铁盐混凝效果好。残留在水中的Fe2会使处理后的水带色，Fe2与水中的某些有色物质作用后，会生成颜色更深的溶解物。因此，使用硫酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。45 硫酸铝硫酸铝(aluminumsulfate,alum)世界上水和废水处理中使用最多的混凝剂工业产品有精制和粗制两种。精制硫酸铝是白色结晶体。粗制硫酸铝的Al203含量不少于14.516.5，不溶杂质含量不大于2430。优点：价格较低，使用方便，混凝效果好。缺
25、点：当水温低时硫酸铝水解困难，形成的絮体较松散。由于杂质含量高，所以渣量大。46聚合氯化铝聚合氯化铝(poly-aluminumchloride,PAC)聚合氯化铝是一种高分子混凝剂，简称PAC(poly-aluminiumchloride)其化学式可写为Al2(OH)nCl6-nm，式中n可取1到5中间的任何整数，m为10的整数。这个化学式实际是指m个Al2(OH)nCl6-n单体的聚合物。聚合氯化铝中OH与Al的比值对混凝效果有很大关系，一般可用碱化度B表示：B=0H100/3Al，例如n4时，碱化度B=4/（32）100=66.7。一般要求B为4060。2.2.高分子混凝剂高分子混凝剂(
26、1)(1)无机高分子混凝剂无机高分子混凝剂47聚合氯化铝优点：聚合氯化铝优点：(a)应用范围广，对各种废水都可以获得较好的混凝效果。(b)易快速形成大的矾花，沉降性能好，投药量一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。(c)适宜的pH值范围较宽(在59间)，且处理后水的pH值和碱度下降较小。(d)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。(e)其碱化度比其它铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。48聚合硫酸铁聚合硫酸铁(poly-ferricsulfate,PFS)化学式为Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m优点：投加剂量小，絮体生成快，对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少
27、。它与聚合铝盐都是具有一定碱化度的无机高分子聚合物，且作用机理也颇为相似。49(2)有机高分子类混凝剂有机高分子类混凝剂分类：有机高分子混凝剂分为天然和人工两种，其中天然高分子混凝剂的应用远不如人工的广泛，主要原因是电荷密度小，分子量较低，且容易发生降解而失去活性。根据高分子聚合物所带基团能否离解及离解后所带离子的电性，有机高分子混凝剂可分为阴离子型(anionic)、阳离子型(cationic)和非离子型(nonionic)50特点：高分子混凝剂一般为链状结构，各单体间以共价键结合。单体的总数称为聚合度，高分子混凝剂的聚合度约从10005000，甚至更高。高分子混凝剂溶于水中，将生成大量的线
28、形高分子。作用机理：（a）由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对胶粒的吸附结合；（b）线型高分子在溶液中的吸附架桥作用。在在一一般般情情况况下下，不不论论混混凝凝剂剂为为何何种种离离子子型型，对对不不同同电电性性的的胶胶体体和和细细微微悬悬浮浮物物都都是是有有效效的的。但但如如为为离离子子型型，且且电电性性与与胶胶粒粒电电性性相相反反，就就能能起起降降低低电电位位和和吸吸附附架架桥桥双双重重作作用用，可可明明显显提提高高絮絮凝效果。凝效果。51聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(polyacrylamides,PAM)分子式：示意产量占有机高分子混凝剂总产量的80，按性状，聚丙烯酰胺产品有胶状(含量510
29、)、片状(含量2030)和粉状(含量9095)三种。其聚合度可达21049104。相应的相对分子质量高达1.51066.0106。聚丙烯酰胺也常作为助凝剂与其他混凝剂一起使用，可产生较好的混凝效果。聚丙烯酰胺的投加次序与废水水质有关。52CH2CHCONH2n其中其中n称为聚合度称为聚合度53当废水浊度低时，宜先投加其他混凝剂，再投加聚丙烯酰胺，使胶体颗粒先脱稳到一定程度，为聚丙烯酰胺的絮凝作用创造有利条件；当废水浊度高时，应先投加聚丙烯酰胺，再投加其它混凝剂，以让聚丙烯酰胺先在高浊度水中充分发挥作用，吸附部分胶粒，使浊度下降，其余胶粒由其它混凝剂脱稳，再由聚丙烯酰胺吸附，这样可以降低其它絮凝
30、剂的用量。（二）助凝剂（二）助凝剂（1）pH调整剂调整剂常常用用的的pHpH调调整整剂剂包包括括石石灰灰、硫硫酸酸、氢氢氧氧化化钠钠、碳酸钠等。碳酸钠等。（2）絮体结构改良剂）絮体结构改良剂如活性硅酸、粘土等。如活性硅酸、粘土等。（3）氧化剂）氧化剂可可投投加加氯氯气气、次次氯氯酸酸钠钠、臭臭氧氧等等氧氧化化剂剂来来破破坏坏有机物，以提高混凝效果。有机物，以提高混凝效果。返回目录六、影响混凝的因素六、影响混凝的因素（一）废水水质的影响（一）废水水质的影响v浊度：过高过低都不利于混凝vpH值：通过试验确定，反应速度最快，絮凝溶解度最小v水温：2030太低：水解反应慢，水的粘度增大太高：絮凝剂老化
31、或分解v共存杂质有利：除硫、磷以外的各种无机金属盐不利：PO43-、SO32-、Cl-（二）混凝剂的影响（二）混凝剂的影响（1）混凝剂种类）混凝剂种类(kindsofcoagulants)混混凝凝剂剂的的选选择择主主要要取取决决于于胶胶体体和和细细微微悬悬浮浮物物的的性质、浓度性质、浓度。如如水水中中污污染染物物主主要要呈呈胶胶体体状状态态，且且 电电位位较较高高，则则应应先先投投加加无无机机混混凝凝剂剂使使其其脱脱稳稳凝凝聚聚，如如絮絮体体细细小小，还还需需投投加加高高分分子子混混凝凝剂剂或或配配合合使使用用活性硅酸等助凝剂。活性硅酸等助凝剂。很很多多情情况况下下，将将无无机机混混凝凝剂剂与
32、与高高分分子子混混凝凝剂剂并用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。并用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。（2）混凝剂投加量）混凝剂投加量(dosage)与水中微粒种类、性质、浓度有关；与水中微粒种类、性质、浓度有关；与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。最佳混凝剂和最佳投药量，应通过试验确定最佳混凝剂和最佳投药量，应通过试验确定。一般的投加量范围一般的投加量范围：普通铁盐、铝盐为普通铁盐、铝盐为1030mg/L；聚合盐为普通盐的聚合盐为普通盐的1/21/3;有机高分子混凝剂通常只需有机高分子混凝剂通常只需15mg/L。若投加量过量，很容易造成胶体的再稳。
33、若投加量过量，很容易造成胶体的再稳。（3 3）混凝剂投加顺序）混凝剂投加顺序(sequence)(sequence)最佳投加顺序可通过试验来确定。最佳投加顺序可通过试验来确定。一般而言，当无机与有机并用时，一般而言，当无机与有机并用时，先先先先加加无机无机无机无机混凝剂，混凝剂，再再再再加加有机有机有机有机混凝剂。混凝剂。但当处理的胶粒在但当处理的胶粒在5050 mm以上时，常先加有机混凝剂以上时，常先加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层而使胶体脱稳。吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层而使胶体脱稳。（三）水力条件的影响（三）水力条件的影响水力条件对混凝效果有重要影响。水力条件对混凝效
34、果有重要影响。两个主要的控制指标是两个主要的控制指标是搅拌强度搅拌强度和和搅拌时间搅拌时间。混合阶段：混合阶段：要求混凝剂与废水要求混凝剂与废水迅速迅速迅速迅速均匀混合，为均匀混合，为此要求此要求搅拌强度要大，但时间要短搅拌强度要大，但时间要短搅拌强度要大，但时间要短搅拌强度要大，但时间要短。速度梯度。速度梯度GG应应在在5001000s5001000s1 1，搅拌时间，搅拌时间t t应在应在1030s1030s。反应阶段：反应阶段：既要创造足够的碰撞机会和良好的吸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长机会，又要防止生成的附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打
35、碎，因此小絮体被打碎，因此搅拌强度要小，而时间要长搅拌强度要小，而时间要长搅拌强度要小，而时间要长搅拌强度要小，而时间要长，相应相应GG和和t t值分别应在值分别应在202070s70s-1-1和和151530min30min。返回目录混凝剂的配置与投加设备混凝剂的配置与投加设备混合设备混合设备反应设备反应设备澄清设备澄清设备七、化学混凝的设备七、化学混凝的设备1、混凝剂的配制与投加设备混凝剂的配制与投加设备投药方法：有投药方法：有干干干干(dry)(dry)投法投法投法投法和和湿湿湿湿(wetted)(wetted)投法投法投法投法。1 1）干投法）干投法）干投法）干投法：把经过破碎易于溶解
36、的药剂直接投入把经过破碎易于溶解的药剂直接投入废水中。废水中。干投法干投法占地面积小占地面积小占地面积小占地面积小，但对药剂的粒度要求较严，但对药剂的粒度要求较严，投加量较难控制，对机械设备的要求较高，同时投加量较难控制，对机械设备的要求较高，同时劳动条件也较差。目前应用的较少。劳动条件也较差。目前应用的较少。2 2）湿投法湿投法湿投法湿投法：将混凝剂和助凝剂配成一定浓度的将混凝剂和助凝剂配成一定浓度的溶液，然后按处理水量大小定量添加。包括溶液，然后按处理水量大小定量添加。包括药剂药剂药剂药剂的配制的配制的配制的配制、药剂的计量药剂的计量药剂的计量药剂的计量和和药剂的投加药剂的投加药剂的投加药
37、剂的投加三个过程三个过程。整整个投加过程见下图。个投加过程见下图。溶解池溶液池1溶液池2计量设备投药设备混合设备搅拌水泵：药量小时水 药剂机械：药量大时压缩空气v湿投：1.混凝剂的配制和投加设备(1)混凝剂的溶液和配制混凝剂在溶解池中进行溶解:搅拌加速药剂溶解机械搅拌压缩空气搅拌水泵搅拌a.溶液池体积V1(24100aQ)/(10001000wn)b.aQ/417wn（m3）a混凝剂最大用量，mg/Lg/m3Q处理的水量，m3/hw溶液浓度（药剂固体重量百分数）1020n每昼夜配制溶液的次数26次b.溶解池体积0.20.3V1c.投药设备：计量泵、水射器、虹吸定量投药设备、孔口计量设备(2)混
38、凝剂溶液的投加药剂投入原水中必须有计量和定量设备，并能药剂投入原水中必须有计量和定量设备，并能随时调节投加量。随时调节投加量。投加要求：投加要求：投加要求：投加要求：计量准确，调节灵活，设备简单。计量准确，调节灵活，设备简单。常用计量设备常用计量设备常用计量设备常用计量设备：计量泵、水射器、虹吸定量投计量泵、水射器、虹吸定量投计量泵、水射器、虹吸定量投计量泵、水射器、虹吸定量投药设备和孔口计量设备等。药设备和孔口计量设备等。药设备和孔口计量设备等。药设备和孔口计量设备等。投加方式投加方式投加方式投加方式：泵前重力投加泵前重力投加水射器投加水射器投加计量泵直接投加计量泵直接投加12/13/202
39、264(2)混凝剂溶液的投加计量设备转子流量计电磁流量计投加方式泵前重力投加水射器投加泵前重力投加泵前重力投加 水射器投加水射器投加 2、混合、混合（mixing）设备设备当药剂投入废水后，在水中发生水解反应并产生异当药剂投入废水后，在水中发生水解反应并产生异电荷胶体，与水中胶体和悬浮物接触，形成细小的电荷胶体，与水中胶体和悬浮物接触，形成细小的矾花，这一过程就是矾花，这一过程就是混和混和混和混和。它。它是进行反应和混凝沉是进行反应和混凝沉淀的前提。淀的前提。对混合的要求：快速而均匀。对混合的要求：快速而均匀。对混合的要求：快速而均匀。对混合的要求：快速而均匀。快速快速快速快速是因混凝剂在废水
40、中发生水解反应的速度很快，是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小胶体，并不要需要尽量造成急速扰动以生成大量细小胶体，并不要求生成大颗粒；求生成大颗粒；均匀均匀均匀均匀是为了使化学反应能在废水中各部分得到均衡发是为了使化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。展。混合的动力来源：混合的动力来源：混合的动力来源：混合的动力来源：有有水力水力搅拌和搅拌和机械机械搅拌两类。搅拌两类。混合过程要快速而均匀 水力：管道式、穿孔板式、涡流式 混合槽动力来源 机械搅拌：机械搅拌混合槽、水泵 混合槽2、混合设备混合方式：混合方式：一般有两种：一般有两种：水泵混合水泵混合：借水泵
41、的吸水管或压水管混合。借水泵的吸水管或压水管混合。水泵混合水泵混合 利用提升水泵进行利用提升水泵进行混合是一种常用的方法。药剂在混合是一种常用的方法。药剂在水泵的吸水管上或吸水喇叭口处水泵的吸水管上或吸水喇叭口处投入，利用水泵叶轮的高速转动投入，利用水泵叶轮的高速转动达到快速而剧烈的混合目的。达到快速而剧烈的混合目的。混合槽混合混合槽混合：在混合槽内进行混合。：在混合槽内进行混合。常用混合槽：常用混合槽：机械混合槽机械混合槽机械混合槽机械混合槽 分流隔板式混合槽分流隔板式混合槽分流隔板式混合槽分流隔板式混合槽 多孔隔板式混合槽多孔隔板式混合槽多孔隔板式混合槽多孔隔板式混合槽(1)水泵混合(2)
42、隔板混合(3)机械混合隔板混合隔板混合 在混合槽内设有数块在混合槽内设有数块隔板，水流通过隔板孔隔板，水流通过隔板孔道时产生急剧的收缩和道时产生急剧的收缩和扩散，形成涡流，使药扩散，形成涡流，使药剂与原水充分混合。剂与原水充分混合。2 2、混合设备、混合设备（1 1）水泵混合：利用提升水泵进行混合。）水泵混合：利用提升水泵进行混合。(2)(2)隔板混合：隔板混合：(3)(3)机械混合机械混合 用电动机带动桨板或用电动机带动桨板或螺旋桨进行强烈搅拌的螺旋桨进行强烈搅拌的混合方法。混合方法。优点：优点：优点：优点：搅拌强度可以搅拌强度可以调节，比较机动。调节，比较机动。缺点缺点缺点缺点：由于使用了
43、机：由于使用了机械设备，增加了维修保械设备，增加了维修保养工作和动力消耗。养工作和动力消耗。v 定义使混合后形成的小絮体逐渐絮凝成大絮体而便于沉淀的设备 停留时间 搅拌强度v反应设备类型 机械搅拌反应池 水力搅拌反应池 3、反应设备3、反应反应（reaction）设备设备_反应池应有一定的停留时间和适当的搅拌强反应池应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，且度，且沿着水流方向搅拌强度应越来越小沿着水流方向搅拌强度应越来越小沿着水流方向搅拌强度应越来越小沿着水流方向搅拌强度应越来越小。_反应池内反应池内水流特点水流特点水流特点水流特点是流速由大到小。在较大是流速由大到小。在较大的反应流速时，使水中的
44、胶体颗粒发生碰撞的反应流速时，使水中的胶体颗粒发生碰撞吸附，在较小的反应流速时，使碰撞吸附后吸附，在较小的反应流速时，使碰撞吸附后的颗粒结成更大的矾花。的颗粒结成更大的矾花。76(1)隔板反应池利用水流断面上流速分布不均所造成的速度梯度，促进颗粒相互碰撞进行絮凝。为避免结成的絮凝体被打碎，隔板中的流速应逐渐减小。3 3、反应设备、反应设备 (1)(1)隔板反应池隔板反应池 往复式隔板反应池 适用于处适用于处理水量较理水量较大的污水大的污水处理厂处理厂(2)机械反应池反应池用隔板分为反应池用隔板分为24格，每格装一搅格，每格装一搅拌叶轮，叶轮有水平拌叶轮，叶轮有水平和垂直两种。和垂直两种。水力停
45、留时间一般水力停留时间一般采用采用1530min，叶轮叶轮半径中点线速度由进半径中点线速度由进水格的水格的0.50.6m/s依依次减到出水格的次减到出水格的0.10.2m/s。（2 2）机械搅拌反应池）机械搅拌反应池 水平轴式机械搅拌反应池水平轴式机械搅拌反应池 浆板浆板 叶轮叶轮 旋转轴旋转轴 v定义能同时实现混凝剂与原水的混合，反应和絮体沉降三种功能的设备。v种类悬浮泥渣型：（水流从下往上）悬浮澄清池、脉冲澄清池泥渣循环型：机械加速澄清池、水力循环加速澄清池v澄清池处理效果影响因素：（1）池体各部分尺寸的合理性（2）搅拌速度污泥浓度低、搅拌速度低、反则高（3）泥渣回流量及浓度4、澄清池返回
46、目录83八、混凝方法的特点八、混凝方法的特点优点：优点：设备简单，维护操作易于掌握，处理效设备简单，维护操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可以。果好，间歇或连续运行均可以。缺点：缺点：由于不断向废水中投药，经常性运行费由于不断向废水中投药，经常性运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。用较高，沉渣量大，且脱水较困难。设计实例：84851 1、化学沉淀法定义、化学沉淀法定义 (P301)(P301)化学沉淀法化学沉淀法是向污水中投加某种化学物质，是向污水中投加某种化学物质，使它与污水中的溶解物质发生化学反应，生使它与污水中的溶解物质发生化学反应，生成成难溶于水的沉淀物难溶于水的沉淀物，以降
47、低污水中溶解物，以降低污水中溶解物质的方法。质的方法。主要针对废水中的阴、阳离子。第三节第三节化学沉淀法化学沉淀法2 2、化学沉淀法的处理对象、化学沉淀法的处理对象 (主要针对废水中的阴、阳离子。)（1 1）废废水水中中的的重重金金属属离离子子及及放放射射性性元元素素：如如CrCr3+3+、CdCd2+2+、HgHg2+2+、ZnZn2+2+、NiNi2+2+、CuCu2+2+、PbPb2+2+、FeFe3+3+等。等。（2 2）给水处理中去除钙，镁硬度。）给水处理中去除钙，镁硬度。（3 3）某些非金属元素：如）某些非金属元素：如S S2-2-、F F-等。等。3 3、沉淀的条件、沉淀的条件
48、水水中中难难溶溶盐盐服服从从溶溶度度积积原原则则，即即在在一一定定条条件件下下，在在含含有有难难溶溶盐盐M Mn nN Nn n（固固体体）的的饱饱和和溶溶液液中中，各各种种离离子子浓浓度度的的乘乘积积为为一一常常数数，称称为为溶溶度度积积常常数数，记为记为KsKsMnNnMnNn：M Mm mN Nn n=mM mM n+n+nN+nNm-m-溶度积常数溶度积常数 KsKsMmNnMmNn=M=Mn+n+m mNNm-m-n n 溶度积常数溶度积常数 KsMmNn=Mn+mNm-n=kMmNn=常数其中其中 M Mn+n+表示金属阳离子摩尔浓度（表示金属阳离子摩尔浓度（mol/Lmol/L）
49、N Nm-m-表示阴离子摩尔浓度（表示阴离子摩尔浓度（mol/Lmol/L）难溶盐的溶度积常数均可在难溶盐的溶度积常数均可在化学手册化学手册中查到中查到。见书见书P302P302表表16-116-1，给出的，给出的溶度积简表。溶度积简表。KsKsMmNnMmNn=M=Mn+n+m mNNm-m-n n=k=kMMm mN Nn n=常数常数 根据溶度积原理，可以判断溶液中是否有沉淀产生：根据溶度积原理，可以判断溶液中是否有沉淀产生：A A、离子积离子积MMn+n+m mNNm-m-n n Ks Ks KsMmNnMmNn时，时，形成形成MmNnMmNn沉淀。沉淀。可可见见，要要降降低低MMn+
50、n+可可考考虑虑增增大大NNm-m-的的值值，具具有有这这种种作用的化学物质为作用的化学物质为沉淀剂。沉淀剂。分级沉淀：分级沉淀：当当溶溶液液中中有有多多种种离离子子都都能能与与同同一一种种离离子子生生成成沉沉淀淀时时，可可通通过过溶溶度度积积原原理理来来判判断断生生成成沉沉淀淀的的顺顺序称为序称为分级沉淀分级沉淀。如如：溶溶液液中中同同时时存存在在BaBa2+2+、CrOCrO4 42-2-、SOSO4 42-2-,何何种离子首先发生沉淀析出？种离子首先发生沉淀析出？BaBa2+2+SO+SO4 42-2-=BaSO=BaSO4 4 Ks KsBaSO4BaSO4=1.110=1.110-1