第二章 水的混凝.pptVIP

谢谢大家！ 一、混凝剂(Coagulant) 无机混凝剂 铁盐形成的絮体比铝盐絮体密实，但腐蚀性强，有颜色。 m：聚合度，?10 B （碱化度）＝[OH]/3[Al] ×100%（50-80%） 事先已水解聚合，有效成份多，投加量少。 对pH变化适应性强。 机理： 吸附电中和与吸附架桥协同作用 聚合氯化铝 PAC：[Al2(OH)nCl6-n]m 铝聚合物形态对混凝的影响？ “六元环”结构模型（最稳定结构）：6个6配位八面体的铝原子的结构—— Al6(OH)12(H2O)126+ “Al13”结构模型：12个6配位八面体的铝原子围绕1个4配位的铝原子。一般认为Al13是PAC中最佳的凝聚－絮凝成份，其含量反映了产品的品质。 有机混凝剂 ------通常起絮凝剂作用 人工合成： 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM） 聚氧化乙烯（PEO） 两性型 天然： 淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 微生物絮凝剂 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM） －CH2－CH－ CONH2 [ ]n 聚合度：20000～90000 分子量：150万～600万 对胶体表面具有强烈吸附作用。 pH10条件下水解 COO－ 阴离子型（HPAM） 水解度：30－40％ 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、杀菌灭藻 微生物絮凝剂 二、助凝剂（结合混凝实验自学） 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 第5节 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 碰撞是混凝的首要条件 一、异向絮凝 (perikinetic flocculation) 由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段。 颗粒的碰撞速率 Np＝8/(3??) KTn2 n：颗粒数量浓度 ?：运动粘度 T: 温度 凝聚速度 ：只与颗粒浓度有关，与颗粒尺寸无关。 粒径大于1?m，布朗运动消失。 二、同向絮凝(orthokinetic flocculation) G＝?U/?Z (速度梯度，velocity gradient, 1/s) （相邻两流层的速度增量） 碰撞速率N0＝4/3 n2 d3 G d：颗粒粒径 ； n：颗粒数量浓度 由水力或机械搅拌产生 最初的理论基于层流的假定。 G可由单位体积水流所耗功率p来计算： p＝?G p：单位体积流体所耗功率，W/m3 ?：剪切应力 按照牛顿定律 ?＝?G (1943年发明的，甘布公式) ?：动力粘度，Pa s ?：运动粘度=? /? ，m2/s 也称为甘布公式 水力搅拌时 p由水流本身能量消耗提供 pV＝?gQh h：水头损失（m） Q：流量 V：水流体积＝QT T：水力停留时间（s） ?：密度, kg/m3 g：重力加速度,9.8m/s2 但存在问题： 1) 层流假设?基于紊流理论的颗粒碰撞机率计算？ 能量传递 微涡旋理论 外部施加能量 大涡旋 小涡旋 …… 水的粘性影响增强，从而产生能量耗散。 与颗粒尺度相当的涡旋才会引起碰撞 使颗粒整体移动 强度不足以推动颗粒碰撞 由于小涡旋也是做无规则的脉动，参考类似异向絮凝中布朗扩散造成的颗粒碰撞 紊流条件下颗粒碰撞速率： N0＝8?dDn2 D：紊流扩散系数和布朗扩散系数之和 但在紊流中，布朗扩散??紊流扩散 故，D＝? u ? ?：涡旋尺度 u ?：相应的脉动速度 设涡旋尺度?＝颗粒直径d 根据流体力学，计算脉动速度u ?，则： G＝(?/?)1/2 ?：单位时间、单位体积流体的有效能耗 G＝(p/?)1/2 2) G增加?碰撞机率增加?絮凝效果增加 但破碎程