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水质工程学之混凝课件

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目录

壹

混凝的基本概念

陆

混凝在水处理中的应用

贰

混凝过程的化学原理

叁

混凝操作条件

肆

混凝设备与工艺

伍

混凝效果的评估

混凝的基本概念

壹

混凝定义

混凝涉及化学物质的添加，通过化学反应使水中悬浮颗粒凝聚成较大颗粒。

化学反应过程

通过混凝剂的作用，水中微小颗粒聚集成足够大的絮体，便于后续物理分离过程。

物理分离机制

混凝作用原理

通过添加混凝剂，改变水中颗粒的表面电荷，使其电荷中和，促进颗粒聚集。

电荷中和

混凝剂的加入导致水中的颗粒表面双电层被压缩，减少颗粒间的排斥力，促进絮凝。

压缩双电层

混凝剂分子吸附在多个颗粒表面，形成桥接作用，使微小颗粒聚集成较大的絮体。

吸附架桥

混凝剂种类

硫酸铝和氯化铁是常见的无机混凝剂，广泛应用于水处理中，通过电荷中和作用促进颗粒凝聚。

无机混凝剂

复合混凝剂结合了无机和有机混凝剂的优点，如聚合氯化铝铁，能更有效地去除水中的悬浮物和胶体。

复合混凝剂

聚丙烯酰胺等有机高分子混凝剂因其高效的絮凝性能，在污水处理中得到广泛应用。

有机高分子混凝剂

01

02

03

混凝过程的化学原理

贰

混凝剂的水解反应

铝盐如硫酸铝在水中水解生成多核羟基络合物，有助于颗粒物的聚集和沉淀。

01

铁盐如氯化铁在水中水解形成带正电的氢氧化铁胶体，通过电中和作用促进悬浮物凝聚。

02

聚合氯化铝(PAC)的水解反应速率快，形成的絮凝体大而结实，提高混凝效率。

03

混凝剂的水解产物受水体pH值影响，不同pH条件下生成的水解产物形态各异，影响混凝效果。

04

铝盐混凝剂的水解

铁盐混凝剂的水解

聚合氯化铝的水解动力学

混凝剂水解产物的pH依赖性

胶体颗粒的电荷中和

通过添加带相反电荷的混凝剂，中和胶体颗粒表面的电荷，降低其稳定性，促进颗粒聚集。

电荷中和机制

01

选择合适的混凝剂，如硫酸铝或聚合氯化铝，以实现有效的电荷中和和颗粒凝聚。

混凝剂的选择

02

pH值的调整对胶体颗粒表面电荷有显著影响，适宜的pH范围有助于电荷中和过程。

pH值对电荷中和的影响

03

混凝剂的聚合过程

01

混凝剂如铝盐和铁盐在水中会经历水解反应，形成带正电的多核羟基络合物。

02

通过聚合反应，单体混凝剂分子连接成链状或网状结构，增强絮凝效果。

03

聚合后的混凝剂通过电荷中和作用，使水中悬浮颗粒脱稳，促进絮凝体的形成。

混凝剂的水解反应

聚合物的形成机制

电荷中和作用

混凝操作条件

叁

混凝剂的投加量

评估不同投加量下的处理成本，选择经济合理的混凝剂用量，平衡成本与效果。

经济性分析

根据原水的pH值、温度、浊度等因素调整混凝剂的投加量，确保处理效果。

考虑原水水质

通过jar测试确定混凝剂的最佳投加量，以达到最佳絮凝效果，减少药剂浪费。

确定最佳投加量

混凝的pH值影响

混凝效果受pH值影响，一般在6.5至7.5范围内，可获得最佳絮凝效果。

最佳pH值范围

在极端pH值条件下，需调整pH或选择适应性强的混凝剂，以保证处理效果。

极端pH值的处理

不同pH值下，混凝剂的水解产物不同，影响其对悬浮颗粒的吸附和架桥能力。

pH值对药剂作用的影响

混凝的温度影响

低温条件下，水的粘度增加，颗粒碰撞效率降低，导致混凝效果变差。

低温对混凝的影响

高温可加速化学反应速率，但过高的温度可能导致絮体破碎，影响沉淀效果。

高温对混凝的影响

温度的不稳定变化会影响混凝剂的溶解度和絮凝体的稳定性，进而影响处理效果。

温度波动对混凝的影响

混凝设备与工艺

肆

混凝池的设计

设计时需考虑池体的形状、尺寸和流态，以确保混凝剂与水充分混合，形成絮凝体。

池体结构设计

根据水处理量和水质特性确定搅拌强度和时间，以达到最佳混凝效果。

搅拌强度与时间

合理布置导流板、挡板等构件，以控制水流方向和速度，促进絮凝体的形成和沉淀。

池内构件布置

混凝搅拌方式

快速搅拌

01

快速搅拌用于迅速混合混凝剂，形成微小絮体，常见于水处理工艺的初级阶段。

慢速搅拌

02

慢速搅拌有助于絮体的生长和碰撞，以形成较大的絮凝体，便于后续的沉淀分离。

折板式搅拌

03

折板式搅拌通过改变水流方向，增加流体的湍动程度，提高混凝效果，常用于大型水处理设施。

混凝剂的投加技术

干投法是将固体混凝剂直接投入水中，适用于处理量大、水质稳定的场合。

干投法

湿投法涉及将混凝剂溶解在水中后投加，适用于对混凝剂反应速度要求较高的情况。

湿投法

在线混合投加技术通过在管道中快速混合混凝剂和水，以实现高效的混凝效果。

在线混合投加

自动控制投加系统利用传感器和计算机技术，根据实时水质数据自动调节混凝剂的投加量。

自动控制投加系统

混凝效果的评估

伍

混凝效果的评价指标

通过检测过滤后水的浊度、色度等指标，可以间接反映混凝过程的效率和质量