第16章 物理化学处理(混凝).ppt

第十六章 污水的化学与物理化学处理; 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。;第一节 化学混凝法; 混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。 凝聚coagulation ：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。 絮凝flocculation ：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。 混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。;（一） 水中胶体的稳定性 胶体稳定性：是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定”两种。 动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。 聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体） 在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。;1. 胶体颗粒的双电层结构; ; 结构式： 反离子层 胶核＋吸附层 ＋扩散层 胶 粒 胶团 滑动面上的电位，称为?电位，决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当?电位降低，水化膜减薄及至消失。;ψ电位 ：胶核表面上与外层溶液内部之间形成的总电位差。 ?电位：胶体滑动面上的电位，称作动电位。 带负（正）电荷的胶核表面与扩散于溶液中的正（负）电荷离子正好电性中和，构成双电层结构（The electrical double layer）。 ?越大，扩散层越厚，胶体颗粒斥力大，稳定性强。; ; ; 胶体的布朗运动能量大于排斥能峰时，胶体颗粒能发生凝聚。 以上理论称为DLVO理论。 只适用于憎水性胶体，由德加根（Derjaguin） 兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕，伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）。 ; ; ; ; ;5、影响水混凝的主要因素; ; ;石灰投量估算方法：;（3） 水中悬浮物浓度的影响 ;二、混凝剂和助凝剂 ;表 1 常用的混凝剂;与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：①适用的pH值范围较宽；②形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实；③处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；④但三氯化铁腐蚀性较强。 硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将二价铁氧化成三价铁。; 聚合氯化铝： 又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数之比，通常称之为碱化度B，按下式计算： 聚合铁： 包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远比三氯化铁小。; ;三、 混凝动力学; ; 由上式可知，由布朗运动所造成的颗粒碰撞速率与水温成正比，与颗粒的数量浓度平方成正比，而与颗粒尺寸无关。 实际上，只有小颗粒才具有布朗运动。随着颗粒粒径增大，布朗运动将逐渐减弱。当颗粒粒径大于1μm时，布朗运动基本消失。 因此，要使较大的颗粒进一步碰撞聚集，还要靠流体运动的推动来保使颗粒相互碰撞，即进行同向絮凝。;（三） 混凝控制指标;絮凝过程：;四、混凝过程 ;溶解池的搅拌方式有水力搅拌、机械搅拌、压缩空气搅拌。;机械搅拌有旁入式和中心式;溶解池容积W1： W1=（0.2~0.3）W2 式中W2为溶液池容积。 式中：W2——溶液池容积，m3 Q——处理的水量 m3/ h A——混凝剂最大投加量，mg/L w——溶液浓度，一般取5%~20% n——每日调制次数，一般不超过3次;例：某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，最大投加量为35mg/L，水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调制3次，溶液浓度按10%计，试求溶解池和溶液池的体积各为多少？; ;2.投加方式; ; ; ;五、混凝设备;2 管式混合器 管式静态混合器Static mixer：流速不宜小于1m/s，水头损失不小于0.3~0.4m，简单易行，见图13。 3 扩散混合器Diffuse mixer 是在管式孔板混合器前加一个锥形帽，锥形帽夹角90°。顺流方向投影面积为进水管总截面面积的1/4，开孔面积为进水管总截面面积的3/4，流速为1.0-1.5m/s，混合时间2~3s。节管长度不小于500mm。水头损失约0.3-