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水污染控制工程 第十章 污水的物理化学处理 主讲：王艺 第10章 污水的物理化学处理 混凝 气浮 吸附 离子交换 膜分离 §1 混凝 1、概述 混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大 矾花，去除水中胶体及部分细小的悬浮物。 主要去除对象：粘土 细菌 病毒 蛋白质 混凝过程涉及到三个方面的问题： 水中胶体的性质 混凝剂在水中的水解 胶体与混凝剂的相互作用 2、胶体的性质 （1）稳定性 动力学稳定性：布朗运动强，对抗重力影响的能力强 聚集稳定性：胶体带电相斥，是稳定性的关键影响因素。 （2）胶体的双电层结构 胶核表面有负电荷，可吸附水中的正离子，形成吸附层和扩散层。 吸附层厚度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。 扩散层静电吸力较弱，受水分子热运动的干扰，与胶核的结合力较为松弛。 3、混凝的机理 混凝的分类： 包括凝聚（Coagulation）、絮凝（Flocculation ） 作用机理： （1）压缩双电层： 压缩双电层――?电位?――稳定性?――凝聚 （2）电性中和（吸附－电性中和） 胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子 物质、胶粒等，降低?电位。 （3）网捕或卷扫 金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕 （4）吸附架桥 高分子链两端吸附不同颗粒，形成“胶粒—高分子—胶粒”的絮凝体； 胶体保护：全部胶体颗粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能凝聚。 4、混凝过程 凝聚（coagulation） 铝盐的混凝过程。 水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和→?电位?→脱稳→凝聚，生长成约d=10?m的矾花。 特点：剧烈搅拌，瞬间完成（混合设备中完成） ? 絮凝（flocculation） 高聚合物的混凝过程。 脱稳胶粒→生长成大矾花d=0.6-1.2mm（吸附架桥） 特点：需要一定时间，搅拌从强?弱。 在絮凝设备中完成。 5、混凝的操作程序 （1）提高碱度： 投加重碳酸盐，增加碱度，防止pH值升高； （2）投加铝盐或高铁盐： AL3+或Fe3+包围胶体粒子，使微小絮凝体带有正电荷； （3）投加助凝剂： 活化硅酸和聚合电解质可增大絮凝体并控制ξ电位。 建 议 在投加碱和混凝剂后快速搅拌1-3分钟，随后投加助凝剂搅拌20-30分钟，以促进絮凝，也可以投加阳离子聚合物实现脱稳。 6、混凝影响因素 （1）水温 现象：低温，混凝效果差。 原因：无机盐水解吸热； 温度降低，粘度升高→布朗运动减弱； 胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚。 对策：提高投药量、添加高分子助凝剂 （2）pH及碱度 无机盐水解，造成pH下降，影响水解产物形态。 根据水质、去除对象，最佳pH范围也不同。 需碱度来调整pH，碱度不够时需要投加石灰。 （3）浊度物质的特性 A、电动电位 夏秋时，浊度物质的电动电位比冬季要低， 故在冬季时要多投加混凝剂或加助凝剂。 B、粒径及其分布 粒径较大且分布较为均匀，不利于颗粒的凝聚和 沉降接触，反之有利于混凝。 C、吸附容量 一定重量的颗粒表面所吸附的阳离子总量。 吸附量大，表明胶粒扩散层中离子数量多。 为取得较好的混凝效果，需要更多的絮凝剂，提 供较多的高价阳离子，使粒子充分脱