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第一章 第一章 第第一一章章 锅炉补给水的预处理 天然水体中常含有泥砂、粘土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及细菌、真菌、藻类、病毒等，它们在 水中具有一定的稳定性，是造成水体混浊、颜色和异味的主要原因。除去这些杂质的混凝、澄清和过滤 等工艺称之为水的预处理。经过预处理后的水，如作为锅炉补给用水，还必须除去水中溶解性的盐类， 如不首先除去这些杂质，后续除盐处理将无法进行。因此，预处理是锅炉补给水处理工艺流程中的一个 重要环节。 第一节 混凝澄清处理 投加化学药剂（混凝剂）使得胶体分散体系脱稳和凝聚的过程称为化学混凝。在混凝过程中，含有 微小悬浮微粒和胶体杂质被聚集成较大的固体颗粒，使颗粒性的杂质与水分离的过程，称为混凝澄清处 理。 1 混凝澄清处理的机理 1.1 胶体的稳定性和ξ电位 胶体在水溶液中能持久地保持其悬浮的分散状态的特性叫做稳定性。水中的胶体物质的自然沉降速 度十分缓慢，不易沉降的原因是由于同类胶体带有相同的电荷（天然水和废水中胶体带负电），彼此之 间存在着电性斥力，使之不能聚合，保持其原有颗粒的分散状态。胶体颗粒保持其稳定性的另一个原因 是，表面有一层水分子紧紧地包围着，称为水化层，它阻碍了胶体颗粒间的接触，使得胶体颗粒在热运 动时不能彼此碰撞而粘合，从而使其颗粒保持悬浮状态。 使胶体失去稳定性的过程就称为脱稳。胶体所带的电荷影响胶体的凝聚。当胶体颗粒和流体之间呈 相对运动时，剪切面（滑动面）上的电位，称之为ζ电位，见图1-1。若ζ电位愈大，则胶体就愈稳定； 若ζ电位等于零，胶体不带电荷，这时胶体极不稳定，易于彼此聚合成大块而沉降。 图1-1双电层模型及ζ电位 1 1.2 胶体的脱稳、凝聚和絮凝 改变胶体颗粒的某些特性，使之失去稳定性称之为胶体的脱稳。在布朗运动的作用下，相互凝聚成 细小絮凝物的反应过程称为凝聚。 细小絮凝物在范德华引力的作用下或在絮凝剂的吸附架桥作用下，相互粘合成较大絮状物的过程称 为絮凝。 向水中投加混凝剂后，经过混合、凝聚、絮凝等综合作用，可使胶体颗粒和其它微小颗粒聚合成较 大的絮状物。凝聚和絮凝的全过程称为混凝。 （1）胶体的脱稳凝聚 向水中投加电解质，可起到压缩双电层使胶体脱稳的作用。其主要机理是向水中加入铝盐或铁盐混 凝剂后，水中胶体颗粒的双电层被压缩或电性中和而失去稳定性。将混凝剂与原水快速均匀混合并产生 一系列化学反应而脱稳，这一过程所需时间很短，一般在1min 左右。一些阳离子型的高分子聚合物也 能对水中胶体起到脱稳凝聚作用，这类高分子聚合物在水中呈长链结构，带有正电荷，它们对水中胶体 的脱稳凝聚是由于范德华力吸附和静电引力共同作用的。 （2）絮凝和絮凝物（矾花）的形成 水中胶体经脱稳凝聚形成的初始絮凝物的粒径一般在1µm 以上，这时布朗运动已不能推动它们碰 撞而形成更大的颗粒。为了使初始絮凝物互相碰撞而粘合成大颗粒的絮凝体，需要另外向水中输入能量， 产生速度梯度。有时需向水中加入有机高分子絮凝剂，利用絮凝剂长链分子的吸附架桥作用提高碰撞产 生粘合的几率。絮凝效率通常随絮凝物浓度和絮凝时间的增加而提高。 2 常用的混凝药剂简介 为了提高混凝处理的效果，必须选用性能良好的药剂，创造适宜的化学和水力学条件。常用的混凝 剂主要分为铝盐和铁盐两类，铝盐中以硫酸铝和聚合铝为主，铁盐中以三氯化铁和聚合硫酸铁居多。铁 盐与铝盐相比，铁盐生成的絮凝物密度大，沉降速度快， pH适应范围宽；混凝效果受温度的影响比铝 盐小；但投加铁盐时要注意，设备运行不正常时，带出的铁离子会使出水带色，并可能污染后续除盐设 备。 常用混凝剂名称及性质见表1-1。 表1-1 常用混凝剂名称及性质 名称 分子式 一般性质 1 含无水硫酸铝52%～57% 2 pH=6 8