混凝沉淀技術

1、.WORD完美格式.混凝沉淀技術在工業(yè)廢水和生活廢水處理中，有一種很重要的物化處理方法：混凝 法。這種水處理方法應用廣泛，各種污染指標去除率高?；炷哪康脑谟?通過向水中投加一些藥劑（通常稱為混凝劑及助凝劑），混凝劑在水中通 過電離和水解等化學作用使水中難以沉淀的膠體顆粒能互相聚合而形成膠 體，然后通過膠體的壓縮雙電層作用、吸附電性中和、吸附架橋作用和沉 析物網(wǎng)捕作用等與水體中的雜質(zhì)和有機物膠體結合形成更大的顆粒絮體， 顆粒絮體在水的紊流中彼此易碰撞吸附，形成絮凝體（亦稱絨體或磯花）（ 絮凝體具有強大吸附力，不僅能吸附懸浮物，還能吸附部分細菌和溶解性 物質(zhì)。絮凝體通過吸附，體積增大而下沉。技術

2、資料.專業(yè)整理.目錄混凝沉淀技術1目錄21 混凝法：31.1 混凝法的概念31.2 混凝的基本原理31.2.1 壓縮雙電層作用： 41.2.2 吸附-電中和作用： 61.2.3 吸附架橋作用：61.2.4 絮體的網(wǎng)捕作用：72幾種常見的混凝劑82.1 聚合氯化鋁(又稱堿式氯化鋁PAC) 82.2 聚合硫酸鐵(PFS) 82.2.1 聚合硫酸鐵使用方法及注意事項 92.2.2 聚合硫酸鐵使用注意事項 92.3 聚丙烯酰胺(PAM) 1.03影響混凝效果的因素.103.1 水質(zhì)的影響：.103.2 水體堿度的影響：113.3 水體pH值的影響：113.4 水溫對混凝效果也有影響：113.5 絮凝劑

3、的投加量、性質(zhì)和結構影響： 1 23.6 水力學條件及混凝反應的時間的影響： .124混凝劑的選擇1.31混凝法1.1 混凝法的概念物質(zhì)在水中存在的形式有三種：離子狀態(tài)、膠體狀態(tài)和懸浮狀態(tài)。一般認為，顆粒粒徑小于1nm的為溶解物質(zhì)，顆粒粒徑在1100nm的 為膠體物質(zhì)，顆粒粒徑在100nm1mm為懸浮物質(zhì)。其中的懸浮物質(zhì)是肉眼 可見物，可以通過自然沉淀法進行去除；溶解物質(zhì)在水中是離子狀態(tài)存在 的，可以向水中加入一種藥劑使之反應生成不溶于水的物質(zhì)，然后用自然 沉淀法去除掉；而膠體物質(zhì)由于膠粒具有雙電層結構而具有穩(wěn)定性，不能 用自然沉淀法去除，需要向水中投加一些藥劑，使水中難以沉淀的膠體顆 粒脫穩(wěn)

4、而互相聚合，增加至能自然沉淀的程度而去除。這種通過向水中加 入藥劑而使膠體脫穩(wěn)形成沉淀的方法叫混凝法，所投加的藥劑叫混凝劑。1.2 混凝的基本原理 /廢水中的膠體物質(zhì)具有巨大的比表面積，可以吸附液體介質(zhì)中的正離 子或負離子或極性分子等，使固液兩相界面上的電荷呈不平衡分布，在界 面兩邊產(chǎn)生電位差，這就是膠體微粒的雙電層結構。形成雙電層結構的微 粒的整個膠體結構就稱為膠團，整個膠團是電中性的。膠團中心是帶有電 荷的固體微粒本身，稱為膠核。膠核所帶電荷的符號就是膠體所帶電荷的 符號。膠體微粒之所以能在水中保持穩(wěn)定性，原因在于膠體粒子之間的靜 電斥力（膠體常常帶有同種電荷而具有斥力）、膠體表面的水化作

5、用及膠 粒之間相互吸引的范德華力共同作用。膠體微粒帶電越多，其電位就越大， 帶電荷的膠粒和反離子與周圍水分子發(fā)生水化作用越大，水化殼也越厚， 越具有穩(wěn)定性。向水中投加藥劑，使膠體失去穩(wěn)定性而形成微小顆粒，而 后這些均勻分散的微小顆粒再進一步形成較大的顆粒，從液體中沉淀下來， 這個過程稱為凝聚。凝聚有以下幾方面的作用：1.2.1 壓縮雙電層作用:水中粘土膠團含有吸附層和擴散層，合稱雙電層。雙電層中正離子濃 度由內(nèi)向外逐漸降低，最后與水中的正離子濃度大致相等。因此雙電層有 一定的厚度。如向水中加入大量電解質(zhì)，則其正離子就會擠入擴散層而使 之變?。贿M而擠入吸附層，使膠核表面的負電性降低。這種作用稱壓

6、縮雙 電層。（膠體雙電層結構）十9針 -411®r-4m-三子 子閡 離正 IF的 有加一 原投 i9 1上一通修(母匆)B*遂童JC 離 距（壓縮雙電層）由于離子的擴散作用，水中的反離子進入膠體的擴散層和吸附層，從 而為保持膠體電中性所需的擴散層中的正離子的減少，擴散層厚度變薄， 壓縮了擴散層，于是（電位降低，排斥勢能Er也隨之降低，排斥能峰Emax 也會減小甚至消失。當（電位下降至一定程度，使Emax = 0,膠粒發(fā)生 聚集，此時的電位成為臨界電位；當（電位降低至（=0時稱為等電狀態(tài)， 此時排斥勢能Er消失，則排斥能峰Emax也消失。簡而言之，壓縮雙電層作用機理：通過加入電解質(zhì)壓

7、縮擴散層而導致 膠粒脫穩(wěn)凝聚的作用機理。脫穩(wěn)：膠粒因（電位降低而失去穩(wěn)定性的過程。凝聚：脫穩(wěn)膠體相互凝結形成微小絮凝體的過程。1.2.2 吸附-電中和作用:對于混凝劑投量過多而使膠體重新穩(wěn)定的現(xiàn)象，可以用電中和作用機 理解釋：若混凝劑投加量過多，會使水中原來帶負電荷的膠體變化為正電 荷的膠體，這是因為膠核表面吸附了過多正離子的結果，從而使膠體又重 新穩(wěn)定。若混凝劑投加量適中，帶有正電荷的高分子物質(zhì)或高聚合離子吸附了帶負電荷的膠體離子以后，就產(chǎn)生電性中和作用，從而導致膠粒（電位的 降低，并達到臨界電位，再通過吸附作用，使膠體達到脫穩(wěn)凝聚的目的壓縮雙電層和吸附-電中和的對比情況:膠體電位降低原因總

8、電位是 合義化作用單元帶電膠 粒異同壓縮雙 電層依晶溶液中反離子濃度增加而使膠 體擴散層厚度減?。o電作用）否簡單離子同種吸附- 電中和異號反離子直接吸附在膠核表面 從而使彼此的電性中和是高分子或 局聚合離子異種1.2.3吸附架橋作用:對高分子絮凝劑，有的表面不帶電，為非離子型，有的表面帶負電荷， 仍然能對負電荷的膠體雜質(zhì)起混凝作用，這個現(xiàn)象可用吸附架橋作用機理 來解釋。高分子絮凝劑為線性分子、網(wǎng)狀結構，其中碳碳單鍵一般情況下是可以旋轉(zhuǎn)的，聚合度較大，即主鏈較長，在水介質(zhì)中主鏈是彎曲的，具表面 積較大，吸附能力強。在主鏈的各個部位吸附了很多固體顆粒，就象是為 固體顆粒架了許多橋梁，讓這些固體顆

9、粒相對地聚集起來形成大的顆粒。（高分子物質(zhì)或高聚合物在不同情況下對膠粒的吸附架橋作用）1.2.4絮體的網(wǎng)捕作用:無機混凝劑（如鋁鹽或鐵鹽）投量很多時，會在水中形成高聚合度的 多羥基化合物的絮體或大量氫氧化物沉淀，形成一張絮凝網(wǎng)狀結構，在沉 淀過程中可以吸附、卷帶水中膠體顆粒共同沉淀，此過程稱為絮凝劑的網(wǎng) 捕作用機理，是一種機械作用。對于低濁度水，可以利用這個作用機理，在水中投加大量混凝劑，以 達到去除膠體雜質(zhì)的目的。2幾種常見的混凝劑常用的混凝劑有無機絮凝劑、有機高分子絮凝劑、生物絮凝劑等。無 機絮凝劑主要產(chǎn)品有硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵和聚合硫 酸鐵、聚合硅酸鋁、聚合硅酸鐵、聚合

10、氯化鋁鐵、聚合硅酸鋁鐵和聚合硫 酸氯化鋁等。有機高分子絮凝劑以聚丙烯酰胺類產(chǎn)品為代表，生物絮凝劑 是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝能力的高分子有機物，主要有蛋白質(zhì)、黏 多糖、纖維素和核酸。下面簡單介紹幾種常用的混凝劑。2.1 聚合氯化鋁（又稱堿式氯化鋁PAC）聚合氯化鋁是應用最廣泛的一種絮凝劑，它在常溫下化學性能穩(wěn)定， 久儲不變質(zhì)，固體裸露易吸潮，但不變質(zhì)，無毒無害，溶液為無色至黃褐 色透明狀液體，聚合氯化鋁易溶于水并易發(fā)生水解，水解過程中伴隨有電 化學、凝聚、吸附、沉淀等物理化學現(xiàn)象。相對于硫酸鋁而言，聚合氯化 鋁混凝效果隨溫度變化較小，形成絮體的速度較快，絮體顆粒和相對密度 都較大，沉淀性能好

11、，投加量較小。聚合氯化鋁適宜的PH值范圍在5-9之間，最佳處理范圍在6-8之間。PACt理水體 適應力強，反應快、耗藥少、制水成本低，磯花大，沉降快，濾性好，可提高設備利用 率。但是PAC±量投加一般不會出現(xiàn)膠體的再穩(wěn)定現(xiàn)象。聚合氯化鋁水溶液呈弱酸性， PH值在5.5-6.0 ,對設備的腐蝕性很小。2.2 聚合硫酸鐵（PFS）聚合硫酸鐵簡稱固體（聚鐵），形態(tài)淡黃色無定型粉狀固體，極易溶 于水，水溶液隨時間有淺黃色變成紅棕色透明溶液。在產(chǎn)品的儲存的使用 過程中，聚合硫酸鐵對設備基本無腐蝕作用。聚合硫酸鐵投藥量低，而且 基本不用控制液體的PH值。與鋁鹽相比，聚合硫酸鐵絮凝速度更快，形成

12、的磯花大，沉降速度更快；另外，它還具有脫色、除重金屬離子、降低水 中COD BOEM度的作用；但是其出水容易顯黃色。2.2.1 聚合硫酸鐵使用方法及注意事項因原水性質(zhì)各異，應根據(jù)不同情況，現(xiàn)場調(diào)試或作燒杯試驗，取得最佳使用條件和最佳投藥量以達到最好的處理效果。1）使用前，將本產(chǎn)品按一定濃度（10-30%）投入溶磯池，注入自來水 攪拌使之充分水解，靜置至呈紅棕色液體，再兌水稀釋到所需濃度投加混 凝。水廠亦可配成2-5%直接投加，工業(yè)廢水處理直接配成 5-10%投加。2）投加量的確定，根據(jù)原水性質(zhì)可通過生產(chǎn)調(diào)試或燒杯實驗視磯花形 成適量而定，制水廠可以原用的其它藥劑量作為參考，在同等條件下本產(chǎn) 品

13、與固體聚合氯化鋁用量大體相當， 是固體硫酸鋁用量的1/3-1/4。如果原 用的是液體產(chǎn)品，可根據(jù)相應藥劑濃度計算酌定。大致按重量比1:3而定。3）使用時，將上述配制好的藥液，泵入計量梢，通過計量投加藥液與 原水混凝。4） 一般當日配制當日使用，配藥需要自來水，稍有沉淀物屬正?，F(xiàn)象。2.2.2 聚合硫酸鐵使用注意事項（1）凝聚階段：是藥液注入混凝池與原水快速混凝在極短時間內(nèi)形成微 細磯花的過程，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產(chǎn)生激烈的湍流。（2）絮凝階段：是磯花成長變粗的過程，要求適當?shù)耐牧鞒潭群妥銐虻?停留時間（10-15min）,至后期可觀察到大量磯花聚集緩緩下沉，形成表 面清晰層。（3

14、）沉降階段：它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程， 要求水流緩慢, 為提高效率一般采用斜管（板式）沉降池（最好采用氣浮法分離絮凝物）， 大量的粗大磯花被斜管（板）壁阻擋而沉積于池底，上層水為澄清水，剩 下的粒徑小、密度小的磯花一邊緩緩下降，一邊繼續(xù)相互碰撞結大，至后 期余濁基本不變。2.3 聚丙烯酰胺（PAM ）聚丙烯酰胺按離子特殊性分類，可分為陽離子型、陰離子型、非離子 型和兩性酰胺四種。陽離子酰胺主要用于水處理，陰離子酰胺主要用于造 紙、水處理，兩性酰胺主要用于污泥脫水處理。聚丙烯酰胺易溶于冷水， 分子量對溶解度影響不大，但高分子量的酰胺濃度超過質(zhì)量分數(shù)10蛆后,會形成凝膠狀態(tài)。溶解溫度超過

15、50度，PAM生分子降解而失去助凝作用。 因此溶解聚丙烯酰胺時要用45-50度的溫水最為適宜。配制聚丙烯酰胺溶 液一般配成質(zhì)量濃度為0.05-2%,陽離子酰胺粘度較小，可配制成濃度較大 的溶液，陰離子酰胺粘度較大，可適當配制成濃度較小的溶液。配制溶液 時不可濃度過大，否則不容易控制加藥量，容易造成加藥過量。聚丙烯酰 胺的加入量很小，一般加藥量在 0.1-2ppm。聚丙烯酰胺溶液用于處理廢水 時，加藥后的絮凝效果與攪拌時間與攪拌有關。當已經(jīng)形成大塊絮凝時， 就不要再繼續(xù)攪拌，否則會使已經(jīng)形成的較大磯花被打碎，變成細小的絮 凝體，影響沉降效果。3影響混凝效果的因素影響混凝效果的因素比較復雜，其中主

16、要由水質(zhì)本身的復雜變化引起， 其次還要受到混凝過程中水力條件等因素的影響。3.1 水質(zhì)的影響：工業(yè)廢水中的污染物成分及含量隨行業(yè)、工廠的不同而千變?nèi)f化，而 且通常情況下同一廢水中往往含有多種污染物。廢水中的污染物在化學組 成、帶電性能、親水性能、吸咐性能等方面都可能不同，因此某一種混凝 劑對不同廢水的混凝效果可能相關很大。另外有機物對于水中的憎水膠體 具有保護作用，因此對于高濃度有機廢水采用混凝沉淀方法處理效果往往 不好。有些廢水中含有表面活性劑或活性染料一類污染物質(zhì)，通常使用的 混凝劑對它們的去除效果也大多不理想。3.2 水體堿度的影響:堿度(HCO-指水中含堿物質(zhì)的多少鋁鹽的水解反應：A1

17、3+3H- Al(OH) 3+3H+可以看出，水解過程不斷產(chǎn)生 H+,會導致水的pH值不斷下降，要使水 的pH值保持在最佳范圍，則水中應有足夠堿性物質(zhì)與 H+4和。當原水的堿 度不足或混凝劑投量較多，水中產(chǎn)生大量H+時，必須投加石灰等堿性物質(zhì)來中和水解過程中產(chǎn)生的H+o3.3 水體pH值的影響：每種絮凝劑都有它適合的PH值范圍，超出它的范圍就會影響絮凝效果。 比如對于鋁鹽，由于不同pH值的鋁鹽水解以后產(chǎn)物的形態(tài)不同，混凝的效 果也不一樣。鋁鹽水解以后生成的是具有兩性的氫氧化鋁，在酸性條件下， pH<4時氫氧化鋁易溶于水，其反應為：Al(OH)3+3H+=Al3+3H20t匕時鋁鹽在水中以

18、大量的鋁離子A13+形式存在，由于鋁離子沒有吸附架橋作用，不 能使水中雜質(zhì)粘結在一起，因此混凝效果不好。而在堿性條件下，當PH值大于8時，氫氧化鋁也溶于水，其反應為： Al(OH) 2(H2OKr+HO=Al(OH)4(H2O)2-+HO所以，當選用鋁鹽如聚合氯化鋁為混凝劑時，pH值應控制在6.5-7.5之間最為合適，這時才能形成穩(wěn)定的氫氧化鋁膠狀沉淀。3.4 水溫對混凝效果也有影響：無機鹽混凝劑的水解反應是吸熱反應，水溫低時不利于混凝劑水解。 水的粘度也與水溫有關，水溫低時水的粘度大，致使水分子的布朗運動減 弱，不利于水中污染物質(zhì)膠粒的脫穩(wěn)和聚集，因而絮凝體形成不易。水溫 低時膠體水化作用增

19、強，妨礙膠體凝聚，升高水溫絮凝效果則會提高，在 低溫條件下，必須增加絮凝劑用量。但是，水溫過高，形成的絮凝體細小, 污泥含水率增大，難以處理。所以，水溫過高或過低對絮凝均不利。一般水溫條件宜控制在20-30 C 同時為提高低溫水的混凝效果，可以采取以下措施：采用PAC鐵鹽作混凝劑；投加助凝劑活化硅酸；增加混凝劑投加量，利用絮凝劑的網(wǎng)捕作用去除水中雜質(zhì)。3.5 絮凝劑的投加量、性質(zhì)和結構影響:各種絮凝劑都有在相應條件下的最佳投加量，低于或者超過這個最佳 量都會使絮凝效果變差。用量不足時，絮凝不徹底，用量過量則會造成膠 體的再穩(wěn)定，降低絮凝效果。所以，不同的絮凝劑要在使用之前做小試確 定其最佳加入量。對于高分子絮凝劑來說，其結構和性質(zhì)對絮凝作用影響很大。無機高 分子絮凝劑的聚合度越大，其電中和能力和吸附架橋功能越強。而對于有 機絮凝劑來說，除了聚合度的影響外，線性結構的絮凝劑絮凝作用大，而 環(huán)狀或支鏈結構的有機高分子絮凝劑絮