第三章化学处理

1、第一节第一节 绪论绪论 第二节第二节 混凝混凝 第三节第三节 消毒消毒 化学方法化学方法 处理对象处理对象 胶体物质及小粒径颗粒物胶体物质及小粒径颗粒物 难降解溶解性有机物难降解溶解性有机物 无机物无机物 概述概述 概述概述 概述概述 概述概述 概述概述 电位值的大小是胶粒带电程度的标志电位值的大小是胶粒带电程度的标志 电位的符号标志胶粒带电的性质电位的符号标志胶粒带电的性质 （即电荷的正负）（即电荷的正负） 电位值的大小还可以反映扩散层的厚电位值的大小还可以反映扩散层的厚 度。度。值增大，则扩散层变厚；反之，值增大，则扩散层变厚；反之， 则扩散层变薄。则扩散层变薄。 由于颗粒带电由于颗粒带电

2、 插播：插播： 混凝过程的两个重要作用：混凝过程的两个重要作用： 使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗 粒上的性质 凝聚（凝聚（coagulation） 使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮 体 絮凝（絮凝（flocculation） + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

3、 + + + + + + + + + + + + 吸附反离子中和所带吸附反离子中和所带 电荷，减少了静电斥电荷，减少了静电斥 力，降低了力，降低了 电位电位 这种作用，基本上是一种机械作用，这种作用，基本上是一种机械作用， 所需所需 混凝剂量与原水杂质含量成反比即原水胶混凝剂量与原水杂质含量成反比即原水胶 体杂质含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。体杂质含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。 混混 凝凝 剂剂 絮絮 凝凝 剂剂 无机低分子 全国200万吨年 硫酸铝、硫酸铁、氯化铁 氯化硫酸铁、硫酸亚铁 无机高分子 100万吨年 聚氯化铝、聚硫酸铝、聚氯化铝铁 聚硫酸铁、聚硫酸铁铝、聚硅氯化铝 聚硅硫

4、酸铝、聚硅氯化铝铁 聚硅硫酸铁、聚硅硫酸铝铁 合成高分子絮凝剂(20万 吨年) 聚丙烯酰胺、表氯醇二甲胺聚胺 聚二烯丙基二甲基氯化铵 丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵共聚物 聚丙烯酸、 双氰胺甲醛缩聚物 天然高分子絮凝剂 少量 改性阳离子淀粉、壳聚糖、改性木质素 使用无机混凝剂的历史可追溯到古埃使用无机混凝剂的历史可追溯到古埃 及，那时人们使用铝盐（用硫酸铝，及，那时人们使用铝盐（用硫酸铝， 碱金属等制备的复盐）来处理原水。碱金属等制备的复盐）来处理原水。 这类混凝剂不仅具有无机混凝剂这类混凝剂不仅具有无机混凝剂 的性能，同时絮凝效果也非常突的性能，同时絮凝效果也非常突 出，可以免除后续投加高分

5、出，可以免除后续投加高分 子絮凝剂。子絮凝剂。 最大缺陷在于投加量高、溶解性差、最大缺陷在于投加量高、溶解性差、 性质易变化性质易变化 典型无机混凝剂典型无机混凝剂硫酸铝硫酸铝 OHOHOHAlOHOHAl 3 2 522 3 62 OHOHOHAlOHOHOHAl 34222 2 52 OHOHOHAlOHOHOHAl 33232 2 422 2O)5 + Al(OH)(H2O)5 (H2O)4Al) Al(H2O)4 +2H2O 2+2+4+ OH OH 典型无机混凝剂典型无机混凝剂硫酸铝硫酸铝 优点：优点： 三价铁适用的三价铁适用的pHpH值范围较宽；值范围较宽； 形成的絮凝体比铝盐絮凝

6、体密实；形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实； 处理低温或低浊水的效果优于硫酸铝。处理低温或低浊水的效果优于硫酸铝。 缺点：缺点： 三氯化铁腐蚀性较强，固体产品易吸水潮解，三氯化铁腐蚀性较强，固体产品易吸水潮解， 不易保管。不易保管。 典型无机混凝剂典型无机混凝剂氯化铁氯化铁 FeSO4 7H2O 采用硫酸亚铁作混凝剂时，应将二价铁采用硫酸亚铁作混凝剂时，应将二价铁FeFe2 2 氧化成三价铁。氧化成三价铁。 氧化方法有氯化、曝气等方法。生产上常用氧化方法有氯化、曝气等方法。生产上常用 的是氯化法，反应如下：的是氯化法，反应如下： 6FeSO4 7H2O 3C122Fe2(SO4）3 2FeCl3 7

7、H2O 典型无机混凝剂典型无机混凝剂硫酸亚铁硫酸亚铁 典型有机高分子絮凝剂典型有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM） CH2CH C=O NH2n CH2CHCH2CHCH2CH CO N H2 CO N H2 n n CO O Na CO N H2 CH2CHCH2CHCH2CH CO N H2 CO N H2 + nH2O + nNaO H + nN H4O H 聚丙烯酰胺的聚合度可高达聚丙烯酰胺的聚合度可高达 20000200009000090000，相应的分子量高，相应的分子量高 达达150150万万600600万。它的混凝效果万。它的混凝效果 在于对胶体表面具有强烈的吸附在于对胶体表面

8、具有强烈的吸附 作用，在胶粒之间形成桥联。作用，在胶粒之间形成桥联。 现在很多研究人员都在积极研究开发复合型混 凝剂或者絮凝剂，在这方面国内的研究相当活跃。 近几年国外已经开始吸附型混凝剂的研究。 例如在混凝剂中加入超微粉吸附剂，如粉末活 性炭、硅藻土、活性黏土等，这样，吸附剂可以 与混凝剂协同作用，达到去除胶体和分子分散状 态物质的目的。 针对微污染的特点，现在开发和使用的吸附剂， 包括一些络合型吸附剂，例如去除重金属的硫代 磺酸盐及其聚合物。 研究新进展 20-40度 Si OH2+ OH K1 -H+ Si O- OH2+ K2 -H+ Si O- OH R COOH NH3+ K1 -

9、H+ R COO- NH3+ R COO- NH2 K2 -H+ (a)粘土颗粒 (b)细菌颗粒 低pH值 高pH值 羟基在粘土颗粒(a)和细菌颗粒(b)上的电化学行为 强度过大和过长：大颗粒搅碎成小颗粒，不利沉降，降 低絮凝效果 强度过小和过短：悬浮物和混凝剂未充分接触，混凝剂 分布不均，同样不利于去除 搅拌速度搅拌速度40-80r/min为宜，搅拌时间为宜，搅拌时间2-4min 1配制 2 2投加投加 3混合4反应5分离 污 水 方法方法优点优点缺点缺点 干投法干投法1、占地小；、占地小；2、 投配设备无腐蚀投配设备无腐蚀 问题；问题；3、药剂较、药剂较 新鲜新鲜 1、计量大时需粉、计量大

10、时需粉 碎设备；碎设备；2、药用、药用 量过小时，不易量过小时，不易 调节；调节；3、易混合、易混合 不均；不均；4、不适用、不适用 吸水性强混凝剂吸水性强混凝剂 湿投法湿投法1、充分混合；、充分混合；2、 适用于各种混凝适用于各种混凝 剂；剂；3、投加量易投加量易 于控制于控制；4、管理、管理 运行方便运行方便 1、设备复杂、占、设备复杂、占 地面积大；地面积大；2、设、设 备易腐蚀；备易腐蚀； 工艺流程：工艺流程： 药剂输送药剂输送粉碎粉碎提升提升计量计量加药混合加药混合 工艺流程：工艺流程： 溶解池溶解池溶液池溶液池定量控制设备定量控制设备投加设备投加设备混合池混合池 溶解设备：溶解池、

11、搅拌设备。 药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人工调配等。 溶液池：配制一定浓度溶液的设施。 其它设备：（略） 利用药液高位槽与投加点的水头高差加药，直接将药液投入管道或水泵吸水喇叭口处。利用药液高位槽与投加点的水头高差加药，直接将药液投入管道或水泵吸水喇叭口处。 水封箱的作用？水封箱的作用？ 可直接将混凝可直接将混凝 剂溶液投入管道内剂溶液投入管道内 或水泵吸水管喇叭或水泵吸水管喇叭 口处。口处。 利用水射器的调整水流形成负压，从而吸入药液。同时，水泵和水射器充当混合设备。利用水射器的调整水流形成负压，从而吸入药液。同时，水泵和水射器充当混合设备。 主要是利用空气压力进行加药，并通

12、过改变虹吸管进出口高差控制投加量主要是利用空气压力进行加药，并通过改变虹吸管进出口高差控制投加量 方式方式原理原理优缺点优缺点适用范围适用范围 重力投加重力作用将药压入 水中 操作简单，投加安 全；但需建高位溶 液池 中小规模水厂 压力投加（水射器）利用水射器喷嘴处 形成的负压抽吸药 剂并投加到水中 使用方便，不受溶 液池高程限制；药 液浓度不当时易堵 塞 大中小均可 压力投加（加药泵）泵从溶液池抽取药 液投入水中 可定量投加，不受 管道压力限制；价 格高、泵易堵塞、 维修不易 大中型水厂 利用槽内浮球阀与槽底管口高差利用槽内浮球阀与槽底管口高差(H)(H)恒定，槽底管口恒定，槽底管口 流量不

13、变原理，通过改变池底管口苗嘴或孔板的孔径来控流量不变原理，通过改变池底管口苗嘴或孔板的孔径来控 制投药量制投药量。 效果好，不需另建混合设备，投资省，不效果好，不需另建混合设备，投资省，不 另外消耗动能，适用于各种水量。另外消耗动能，适用于各种水量。 如果管线过长，则过早形成的絮体易被打如果管线过长，则过早形成的絮体易被打 碎，影响后续处理的效果。碎，影响后续处理的效果。 1普通管道混合 3扩散混合器 在管式孔板混合器前加在管式孔板混合器前加 一锥形帽，水流和药剂一锥形帽，水流和药剂 对冲锥形帽而后扩散形对冲锥形帽而后扩散形 成剧烈紊流，使药剂和成剧烈紊流，使药剂和 水达到快速混合。水达到快速

14、混合。 结构简单，有定型产品，易于安装，不占地，混结构简单，有定型产品，易于安装，不占地，混 合效果良好。合效果良好。 水头损失较大，水中杂质较多时易堵塞。一般适水头损失较大，水中杂质较多时易堵塞。一般适 于中小型水处理工程。于中小型水处理工程。 当处理水量稳定时，隔板混合器效果良好；当处理水量稳定时，隔板混合器效果良好； 若水量变化较大，隔板混合器的混合效果会出现不稳定的情况，若水量变化较大，隔板混合器的混合效果会出现不稳定的情况， 同时其水头损失较大。隔板混合器通常占地面积较大，适于大中同时其水头损失较大。隔板混合器通常占地面积较大，适于大中 型水量工程（型水量工程（100030000 m

15、3/d）。 来回隔板混合池来回隔板混合池 适用于水量适用于水量 大于大于3000m3/d3000m3/d 的水厂，水在的水厂，水在 隔板间流速约隔板间流速约 0.9m/S0.9m/S 设计要点：设计要点： 用于中小型水厂，特别适合用于中小型水厂，特别适合 于石灰乳的混合。于石灰乳的混合。 底部锥角底部锥角30-4530-45； 反应时间反应时间1-1.5min1-1.5min，2min2min； 入口流速入口流速1-1.5m/s1-1.5m/s； 圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速25mm/s25mm/s。 结构简单，混合效果好，水结构简单，混合效果好，水 头损失小头损失小 维护管理复杂，消耗电

16、能维护管理复杂，消耗电能 研 究 进 展 a、往复式 b、回转式 a a、往复式、往复式 特点：特点： 水流在池内作水流在池内作180180 转弯，转弯， 局部水头损失较大，且絮凝体局部水头损失较大，且絮凝体 有破碎的可能。有破碎的可能。 水头损失水头损失0.3-0.5m0.3-0.5m。 b、回转式 特点： 水流在池内作90转弯， 局部水头损失大为减小，且 絮凝效果有所提高。 水头损失比往复式小40%。 由若干方格组成，由若干方格组成， 分格数不少于分格数不少于6 6格。格。 隔墙上下开孔，水隔墙上下开孔，水 流沿池壁切线进入形成流沿池壁切线进入形成 旋流。第一格孔口小，旋流。第一格孔口小， 旋转速度大，随后依次旋转速度大，随后依次 递减。递减。 设计要点： 反应时间8-