2023學年完整公開課版混凝

混凝鐘潤生博士/副教授混凝的原理混凝的影響因素混凝劑類型混凝設備主要內容1.混凝過程混凝過程：同時存在凝聚和絮凝現(xiàn)象凝聚（coagulation）：屬于化學反應過程帶電荷的水解離子或高價離子壓縮雙電層或吸附電中和―電位下降―脫穩(wěn)―凝聚，生長成約d=10m的顆粒。特點：劇烈攪拌，瞬間完成，在混合設備中完成絮凝（flocculation）：屬于物理過程通過高聚合物的吸附架橋。脫穩(wěn)膠粒―生長成大礬花（d=0.6-1.2mm）的過程。特點：需要一定時間，攪拌強度從強弱，在絮凝設備(反應池)中完成混凝過程2.混凝影響因素影響混凝的因素濁度濁度過高或過低都不利于絮凝，濁度不同，所需的絮凝劑用量也不同。低濁水缺少凝聚核心，加入粘土或者可將部分沉渣連續(xù)回流到混合池入口，以促進反應過程。2.混凝影響因素水溫水溫會影響無機鹽類的水解。水溫低，水解反應慢；水的粘度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降，水的剪切力增大，絮體破碎。水溫也影響反應后的沉降過程。2.混凝影響因素pH值：影響混凝效果的重要因素，對不同的混凝劑，水的pH值影響不同。硫酸鋁：硫酸鋁作為混凝劑時，水的最佳pH值為：去除濁度時pH＝6.5～7.5三氯化鐵：三氯化鐵適用的pH值范圍比硫酸鋁寬，最佳范圍為：去除濁度時pH＝6.0～8.4高分子混凝劑對水的pH值變化適應性較強，故可不考慮。2.混凝影響因素共存雜質有利成分：可促進混凝過程。除硫、磷化合物以外的其他各種無機金屬鹽，均能壓縮膠體粒子的擴散層厚度，促進膠體凝聚，且濃度越高，促進能力越強。不利成分：不利于混凝過程的進行。磷酸離子、亞硫酸離子、高級有機酸離子影響高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物質和表面活性物質不利于混凝。2.混凝影響因素混凝劑（重要因素）混凝劑種類：混凝劑的選擇主要取決于膠體和細微懸浮物的性質、及濃度。膠體ξ電位高，應投加無機混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚；絮體細小，須投加高分子混凝劑或配合使用助凝劑?；炷齽┩都恿浚和都恿颗c水中微粒種類、性質、濃度有關。廢水的混凝處理，最佳混凝劑和最佳投藥量的選擇應通過試驗確定。混凝影響因素混凝劑（續(xù)）混凝劑的投加順序：當使用多種混凝劑時，其最佳投藥順序可通過試驗來確定。當無機混凝劑與有機混凝劑混用時，先投加無機混凝劑，再投加有機混凝劑。當處理的膠粒在50um以上時，常先投加有機混凝劑吸附架橋，再加無機混凝劑壓縮擴散層使膠體脫穩(wěn)。水力條件水力條件對混凝劑效果有重要影響。主要的控制指標為攪拌強度和攪拌時間?；旌想A段，要求混凝劑與廢水迅速均勻混合，為此要求G在500-1000s?1，攪拌時間t應在10-30s。反應階段，相應G和t值分別應在20-70s-1和15-30min。

為確定最佳的工藝條件，一般情況下，可以用燒杯攪拌進行混凝的模擬實驗。混凝影響因素3.混凝劑混凝劑：混凝劑的選擇混凝效果好對人和水生生物無害使用方便價廉易得混凝劑的分類按化學成分可分為無機混凝劑和有機混凝劑兩大類。3.混凝劑無機混凝劑：傳統(tǒng)無機混凝劑和無機高分子混凝劑。(1)傳統(tǒng)無機混凝劑：鋁鹽：硫酸鋁（Al2(SO4)3?18H2O）明礬（K2SO4?Al2(SO4)3?24H2O)

缺點：由于鋁的比重小，在水溫低的情況下，絮粒較輕而疏松，處理效果較差pH有效范圍較窄，在6.5-7.5之間投加量大3.混凝劑(2)傳統(tǒng)無機混凝劑：鐵鹽(三氯化鐵（FeCl3?6H2O）、硫酸亞鐵（FeSO4?7H2O))優(yōu)點：生成的絮粒在水中的沉淀速度較快；處理濁度高、水溫較低的廢水，效果比較顯著。缺點：FeCl3容易吸水潮解，故不易保管；腐蝕性強，對混凝土也產生腐蝕作用；生成Fe(OH)2它的溶解度很大，殘留水中的Fe2+會使處理后的水帶色。3.混凝劑(3)無機高分子混凝劑：聚合氯化鋁(堿式氯化鋁，簡稱PAC)：通式為[Al2(OH)nCl6-n]m,式中n≤5，m≤10。優(yōu)點：對水質適應性較強，適用pH范圍廣，5-9之間；絮凝體形成快，比重大，沉降性好；投藥量低；堿化度較高，對設備的腐蝕性小，處理后的水pH和堿度下降較小。3.混凝劑(4)無機高分子混凝劑：聚合硫酸鐵(堿式硫酸鐵)(簡寫PFS)，通式為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m式中n<2,m>10。優(yōu)點：適用范圍廣：pH4-11；低水溫，混凝效果穩(wěn)定；

用量小，絮凝體沉降性能好；COD去除率和脫色效果好；處理后水中鐵殘留量低，腐蝕性較小。3.混凝劑有機混凝劑天然高分子混凝劑人工合成高分子混凝劑，水處理中常用陰離子型、陽離子型、非離子型3種高分子混凝劑。

(1)有機混凝劑：天然高分子混凝劑主要有動物膠、淀粉等。特點：電荷密度小，分子量較低，且易發(fā)生降解而失去活性。3.混凝劑(2)有機混凝劑：人工合成高分子混凝劑陰離子型：主要含-COOM(M為H+或金屬離子)或-SO3H的聚合物，如陰離子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）等。陽離子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如陽離子聚丙烯酰胺（APAM）等。非離子型：所含基團未發(fā)生反應的聚合物。如非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯(PEO)等。3.混凝劑4.助凝劑助凝劑助凝劑定義當單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。助凝劑作用：調節(jié)或改善混凝的條件改善絮粒結構，增大顆粒粒度及比重。調整廢水的pH值，使其達到最佳的混凝條件。4.助凝劑助凝劑分類pH調整劑：調節(jié)廢水的pH符合混凝處理工藝要求。常用石灰、硫酸、氫氧化鈉等。絮凝結構改良劑：投加絮體結構改良劑以增大絮體的粒徑、密度。常用骨膠、活化硅酸、海藻酸鈉、粘土、水玻璃、PAM等。氧化劑：有機物含量高，易起泡沫，絮凝體不易沉降。投加氯氣、次氯酸、臭氧等分解有機物，使膠體脫穩(wěn)，還可將Fe2+轉化成Fe3+,以提高混凝效果。4.助凝劑5.混凝設備混凝劑的配制和投加設備(1)混凝劑的配制設備攪拌加速藥劑溶解機械攪拌壓縮空氣攪拌水泵攪拌5.混凝設備藥劑溶解完全后，將濃藥液送入溶液池，用清水稀釋到一定的濃度備用。溶液池的容積可按下式計算式中:W1——溶液池容積，m3；qv——處理地水量，m3/h;A——混凝劑地最大投加量，mg/L;c——溶液濃度，％；n——每天配置次數(shù)，一般為2~6次。溶解池的容積：計量設備轉子流量計電磁流量計(2)混凝劑的計量設備苗嘴和孔板計量設備投加方式泵前重力投加水射器投加(3)混凝劑的投加設備泵前重力投加水射器投加(1)水泵混合(2)隔板混合(3)機械混合混合設備隔板混合池漿板混合池(1)隔板反應池利用水流斷面上流速分布不均所造成的速度梯度，促進顆粒相互碰撞進行絮凝。為避免結成的絮凝體被打碎，隔板中的流速應逐漸減小。反應設備隔板反應池(2)機械反應池機械攪拌反應池6.混凝工藝應注意的問題混凝工藝在實際工作中應注意以下幾點：低溫條件下混凝效果較差，主要因為無機鹽水解吸熱；溫度降低，黏度升高，布朗運動減弱；膠體顆粒水化作用增強，妨礙凝聚。無機鹽水解造成pH下降，影響水解產物形態(tài)。根據(jù)水質、去除對象不同，最佳pH范圍也不同。有時需堿度來調整pH，堿度不夠時需要投加石灰。水中雜質濃度低，顆粒間碰撞幾率下降