饮用水处理-混凝法

1、一一、混凝原理混凝原理 化学混凝化学混凝处理的对象主处理的对象主要是水中的微要是水中的微小悬浮物和胶小悬浮物和胶体杂质。体杂质。1. 胶体的稳定性胶体的稳定性胶体所胶体所受影响受影响 由于上述的胶体带电现象，带相同电由于上述的胶体带电现象，带相同电荷的胶粒产生静电斥力，而且荷的胶粒产生静电斥力，而且电位越高，电位越高，胶粒间的静电斥力越大胶粒间的静电斥力越大 受水分子热运动的撞击，使微粒在水受水分子热运动的撞击，使微粒在水中作不规则的运动，即中作不规则的运动，即“布朗运动布朗运动” 胶粒之间还存在着相互引力胶粒之间还存在着相互引力范徳范徳华引力华引力 胶体间的相互斥力不仅与胶体间的相互斥力不仅

2、与电位有关，还与胶粒的电位有关，还与胶粒的间距有关，距离越近，斥力越大。而布朗运动的动能间距有关，距离越近，斥力越大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推进到使范徳华引力发挥作用的距不足以将两颗胶粒推进到使范徳华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。分散状态。 水化作用也使胶体不能相互聚结。水化作用也使胶体不能相互聚结。2. 混凝原理混凝原理(1) 压缩双电层作用压缩双电层作用 混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层吸附层, 使使电位降低。当电位降低。当电位为零时电位为

3、零时, 称为等电状称为等电状态。此时胶体间斥力消失态。此时胶体间斥力消失, 胶粒最易发生聚结。胶粒最易发生聚结。 实际上，实际上，电位电位只要降至某一程度而使胶粒电位电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的开始产生明显的聚结，这时的电位称为临界电位。电位称为临界电位。 胶粒因胶粒因电位电位降低或消除以至失去稳定性的电位电位降低或消除以至失去稳定性的过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。凝聚。(2) 吸附架桥作用吸附架桥作用 由高分子物质吸

4、附架桥作用而使微粒相互粘结的由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程。过程。(3) 网捕作用网捕作用 沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。胶体等微粒，使胶体粘结。以硫酸铝为例讨论混凝过程以硫酸铝为例讨论混凝过程 硫酸铝硫酸铝Al2(SO4)318H2O溶于水后，离解出溶于水后，离解出Al3+，并结合有并结合有6个配位水分子，成为水合铝离子个配位水分子，成为水合铝离子Al(H2O)63+。 水合铝离子进一步水解，形成单羟基单核络合水合铝离子进一步水解，形成单羟基单核络合物：物：OHO)Al(OH)(HOHO)Al(H3

5、2522362 单羟基单核络合物又进一步水解：单羟基单核络合物又进一步水解：OHO)(HAl(OH)OHO)Al(OH)(H34222252OHO)(HAl(OH)OHO)(HAl(OH)33232422 上述反应中，降低水中上述反应中，降低水中H+(或或H3O+)浓度或提高浓度或提高pH，使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐，使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐降低，最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。降低，最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。 当当pH4时，水解受到抑制，水中存在的主要是时，水解受到抑制，水中存在的主要是Al(H2O)33+ 。 当当pH45时，水中有时，水中有Al(OH)

6、(H2O)52+、Al(OH)2(H2O)4+及少量及少量Al(OH)3(H2O)3。 当当pH78时，水中主要是时，水中主要是Al(OH)3(H2O)3沉淀沉淀物。物。 但在某一特定但在某一特定pH时，水解产物还有许多复杂的时，水解产物还有许多复杂的高聚物和络合物同时共存。高聚物和络合物同时共存。 因为初步水解产物中的羟基因为初步水解产物中的羟基OH-具有桥键性质。具有桥键性质。 在由在由Al(H2O)63+转向转向Al(OH)3(H2O)3的中间过程的中间过程中，羟基可将单核络合物通过桥键缩聚成多核络合物：中，羟基可将单核络合物通过桥键缩聚成多核络合物：OHO)Al(HOHO)Al(HO)

7、Al(OH)(HO)Al(H255252252362或或OHO)Al(OH)(HO)Al(OH)(HO)Al(H25102252362 两个单羟基络合物通过羟基桥联可缩合成双羟基两个单羟基络合物通过羟基桥联可缩合成双羟基双核络合物：双核络合物：O2HO)(H(OH)AlO)2Al(OH)(H248222232 从上述反应可以看出，三价铝盐发挥混凝作用的从上述反应可以看出，三价铝盐发挥混凝作用的是各种形态的水解聚合物。是各种形态的水解聚合物。 带有正电的水解聚合物，同时起到压缩双电层的带有正电的水解聚合物，同时起到压缩双电层的脱稳和吸附架桥的作用。脱稳和吸附架桥的作用。 为使硫酸铝达到优异的混凝

8、效果，应尽量使胶体为使硫酸铝达到优异的混凝效果，应尽量使胶体脱稳和吸附架桥作用都得到充分发挥。脱稳和吸附架桥作用都得到充分发挥。 当混凝剂投放水中后，应立即进行剧烈搅拌，使当混凝剂投放水中后，应立即进行剧烈搅拌，使带电聚合物迅速均匀地与全部胶体杂质接触，使胶体带电聚合物迅速均匀地与全部胶体杂质接触，使胶体脱稳，随后，脱稳胶体在相互凝聚的同时，靠聚合度脱稳，随后，脱稳胶体在相互凝聚的同时，靠聚合度不断增大的高聚物的吸附架桥作用，形成大的絮凝体，不断增大的高聚物的吸附架桥作用，形成大的絮凝体，使混凝过程很好完成。使混凝过程很好完成。二、混凝剂和助凝剂二、混凝剂和助凝剂1. 混凝剂混凝剂要求要求混凝

9、剂效果良好混凝剂效果良好对人体健康无害对人体健康无害价廉易得价廉易得使用方便使用方便2. 助凝剂助凝剂三、三、 影响混凝效果的主要因素影响混凝效果的主要因素1. 水温水温2. pH3. 水中杂质的成分、性质和浓度水中杂质的成分、性质和浓度4. 水力条件水力条件(1) 无机盐类混凝剂无机盐类混凝剂铁盐和铝盐铁盐和铝盐(2) 高分子混凝剂高分子混凝剂有机和无机有机和无机四、四、 化学混凝的设备化学混凝的设备1. 混凝剂的配制和投加设备混凝剂的配制和投加设备(1) 混凝剂的溶液和配制混凝剂的溶液和配制混凝剂在溶解池中进行溶解混凝剂在溶解池中进行溶解:搅拌搅拌加速药加速药剂溶解剂溶解机械搅拌机械搅拌压

10、缩空气搅拌压缩空气搅拌水泵搅拌水泵搅拌 药剂溶解完全后，将浓药液送入溶液池，用清药剂溶解完全后，将浓药液送入溶液池，用清水稀释到一定的浓度备用。水稀释到一定的浓度备用。 溶液池的容积可按下式计算：溶液池的容积可按下式计算：cnAqcnAqW4171000100010024VV1 溶解池的容积：溶解池的容积：12)3 . 02 . 0(WW 式中式中: W1溶液池容积，溶液池容积，m3； qv处理地水量，处理地水量，m3/h; A混凝剂地最大投加量，混凝剂地最大投加量，mg/L; c溶液浓度，；溶液浓度，； n每天配置次数，一般为每天配置次数，一般为26次。次。(2) 混凝剂溶液的投加混凝剂溶液的投加计计量量设设备备转子转子流量流量计计电磁电磁流量流量计计投投加加方方式式泵前重泵前重力投加力投加水射器水射器投加投加2. 混合设备混合设备(1) 水泵混合水泵混合(2) 隔板混合隔板混合(3) 机械混合机械