水处理工程=清华大学第二章混凝课件(第一篇)
溷凝水处理教案清华大学课程
混合--水处理教案清华大学精品课程第一章：水处理概述1.1 教学目标了解水处理的基本概念及其重要性掌握水处理技术的分类和应用范围理解水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.2 教学内容水处理的基本概念水处理技术的分类（物理、化学、生物处理技术）水处理的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.3 教学方法讲授法：介绍水处理的基本概念、技术分类和应用范围案例分析法：分析实际水处理案例，阐述水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议课后作业：布置相关案例分析题，加深学生对水处理技术的理解和应用能力第二章：混合水处理技术2.1 教学目标了解混合水处理技术的原理和特点掌握混合水处理技术的应用范围和效果理解混合水处理技术在水处理工程中的重要性2.2 教学内容混合水处理技术的原理和特点（吸附、絮凝、膜分离等）混合水处理技术的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）混合水处理技术的效果评估（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的原理、特点和应用范围实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第三章：混合水处理技术的设计与优化3.1 教学目标掌握混合水处理技术的设计原理和方法学会优化混合水处理技术的操作条件理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略3.2 教学内容混合水处理技术的设计原理和方法（反应器设计、操作参数优化等）优化混合水处理技术的操作条件（pH值、反应时间、搅拌速度等）混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略（难降解有机物、重金属离子等）混合水处理技术的设计和优化案例分析3.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的设计原理、方法和操作条件优化实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的设计和优化案例3.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第四章：混合水处理技术的经济与环境评估4.1 教学目标了解混合水处理技术的经济成本和效益掌握混合水处理技术的环境影响评估方法学会综合评估混合水处理技术的可行性和可持续性4.2 教学内容混合水处理技术的经济成本（投资、运行、维护等）混合水处理技术的效益（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术的环境影响评估方法（水质、能耗、污泥产量等）混合水处理技术的经济与环境综合评估案例分析4.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的经济成本、效益和环境影响评估方法实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的经济与环境综合评估案例4.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第五章：混合水处理技术的应用案例分析5.1 教学目标掌握混合水处理技术在不同领域的应用案例学会分析混合水处理技术的实际效果和优化策略理解混合水处理技术在环境保护和可持续发展中的作用5.2 教学内容混合水处理技术在城市供水中的应用案例混合水处理技术在污水处理中的应用案例混合水处理技术在工业水处理中的应用案例混合第六章：混合水处理技术的案例分析与实践6.1 教学目标分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例理解和评价混合水处理技术在实际工程中的效果掌握混合水处理技术在实际应用中的操作要点和优化策略6.2 教学内容分析混合水处理技术在城市供水工程中的应用案例评价混合水处理技术在污水处理工程中的应用效果探讨混合水处理技术在工业水处理中的应用策略混合水处理技术实践操作要点的讲解和分析6.3 教学方法案例分析法：分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例实地考察法：组织学生参观水处理工程现场，了解混合水处理技术的实际应用情况操作演示法：演示混合水处理技术的实际操作过程，讲解操作要点6.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，分享实地考察心得和操作体验实践报告：学生完成实践考察报告，评价混合水处理技术的实际效果第七章：混合水处理技术的前沿与发展趋势7.1 教学目标了解混合水处理技术最新的研究动态和发展趋势掌握混合水处理技术在新技术领域的应用前景探讨混合水处理技术在可持续发展中的作用7.2 教学内容混合水处理技术最新的研究进展和成果混合水处理技术在新领域的应用探索（如纳米技术、生物技术等）混合水处理技术在可持续发展中的角色和责任混合水处理技术未来发展趋势的展望7.3 教学方法学术报告法：邀请相关领域的专家学者进行专题报告小组讨论法：组织学生进行小组讨论，分享对混合水处理技术未来发展的见解项目研究法：引导学生开展混合水处理技术的研究项目，探索新技术的应用7.4 教学评估课堂报告：学生进行学术报告，分享最新的研究成果和发展趋势第八章：混合水处理技术的政策与管理8.1 教学目标理解混合水处理技术相关政策法规的含义和应用掌握混合水处理技术管理的原理和方法探讨混合水处理技术政策与管理在实践中的挑战和策略8.2 教学内容混合水处理技术相关政策和法规的解读和应用混合水处理技术管理的原理和方法（如水质监测、运行维护等）混合水处理技术政策与管理实践中的问题和解决策略混合水处理技术政策与管理案例分析8.3 教学方法讲授法：讲解混合水处理技术相关政策和法规，介绍管理原理和方法案例分析法：分析混合水处理技术政策与管理实践中的案例模拟演练法：组织学生进行模拟演练，提高混合水处理技术管理的实际操作能力8.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议管理报告：学生完成管理案例分析报告，提出政策与管理建议第九章：混合水处理技术的创新与创业9.1 教学目标激发学生对混合水处理技术创新的兴趣和意识培养学生的创业精神和实践能力引导学生探索混合水处理技术在创业领域的应用9.2 教学内容混合水处理技术创新的重要性和方法（如技术改进、新材料应用等）混合水处理技术创业的机会和挑战混合水处理技术创新项目的实践和案例分析9.3 教学方法讲座法：邀请成功的创业家分享混合水处理技术创新和创业的经验头脑风暴法：组织学生进行头脑风暴，激发创新思路项目实践法：引导学生开展混合水处理技术创新项目，培养创业能力9.4 教学评估课堂报告：学生进行创新项目报告，分享创业经验和成果创业计划书：学生完成创业计划书，提出混合水处理技术的创新应用方案第十章：混合水处理技术的综合应用与未来发展10.1 教学目标综合运用混合水处理技术解决实际问题探索混合水处理技术在未来的发展潜力培养学生对混合水处理技术的全面理解和应用能力10.2 教学内容综合应用混合水处理技术解决实际工程案例探索混合水处理技术在新能源、环保等领域的未来发展混合重点和难点解析1. 混合水处理技术的基本概念及其重要性难点解析：理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略和效果评估。
教学课件PPT 混凝
吸附连桥
– 水溶性链状高分子聚合物在静电引力、范德 华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶 粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。
– 再稳：
I. 高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生 “胶体保护”作用
II. 长时间剧烈搅拌
吸附连桥
胶体保护
12
网罗卷带
• 使用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐 类作混凝剂
– 絮凝（flocculation）------这些具有粘附性的离 散微粒能够粘结成絮体
2
第二节：胶体结构与特性
溶液的种类（按溶质颗粒大小）
种类 真溶液
颗粒大小
实例
0.2 - 2.0(nm) 空气、海水、汽油、酒
胶体溶液 2.0 nm – 1µm 牛奶、雾、奶油
悬浮液 > 1µm
血液、颜料、杀虫剂喷雾剂
HPAM y/x:水解度
阳离子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物
• 混凝机理：吸附架桥
22
3. 助凝剂
• 通常是在单独使用混凝剂不能取得良好效果的 时候投加,用以提高混凝效果的辅助药剂。
• 作用：
– 调节/改善混凝条件 – 改善絮凝体结构
• 分类
– pH调整剂：石灰、硫酸、NaOH – 絮凝体结构改良剂：活性硅酸、粘土、骨胶、海藻
3. 水中杂质浓度：
① 杂质浓度低，颗粒间碰撞几率下降，混凝效果差
• 加助凝剂或加混凝剂后直接过滤
4. 水力条件
27
第五节：混凝处理流程和设备
混凝剂 助凝剂
慢速搅拌
废水 投配 混合 反应 沉淀分离 出水
快速搅拌
沉渣
混凝沉淀处理示意流程图
最新水质处理---混凝课件PPT
A l2 O 3 15% A l2 O 3 1 0 % A l2 O 3 5 5 % N a2O 35% A l2 O 3 1 5 % FeSO 455% F e20% Fe2(SO 4)370%
F e C l3 6 0 %
混凝的基本原理
胶体保持稳定原因：
动力学稳定性：布朗运动对抗重力。 聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）
水化膜的阻碍（亲水性胶体）
两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响 起关键作用。 脱稳—胶粒因ζ电位降低或消除，从而失去稳定 性的过程。脱稳胶粒相互聚合为较大颗粒的过 程称为凝聚。 未经脱稳的胶体也可形成大的颗 粒，这种现象称为絮凝。 混凝机理：电中和、吸附架桥、沉淀物的卷扫
A l2 O 3 11 %
Fe2(SO 4)3
白色块、 粒、粉状 结晶块状
结晶
液体
半透明绿 色结晶体
粉末状
黑褐色结 晶体 块状
粉末状 液体 固体 粉末
适 用 pH 范 围 6～ 7.8
使用最多 6～ 8
7～ 8 5～ 11 5～ 11 8.5～ 11
10 7～ 8
影响混凝的因素
1.pH和碱度对混凝效果的影响
pH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH ，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异 。
混凝剂投入原水后，由于水解作用，水中氢离子 的数量增加，提高了水的酸度，pH值随之降低 。这种现象阻碍了水解的进行，因此必须有一 定量的碱度来中和水解产生的酸度。
影响混凝的因素
2.水温对混凝效果的影响
(1)水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反 应慢。
给水排水工程培训课件：混凝(一)
给水排水工程培训课件：混凝(一)混凝是给水排水工程中的一项重要技术，主要用于去除水中的悬浮物和颜色，提高水的浊度和色度指标，以达到给水卫生标准。
本文将围绕混凝这一技术展开讲解。
一、混凝的定义混凝是将水中的杂质通过外源添加混凝剂，使得水中的杂质逐渐逐渐聚集并形成大颗粒物，从而便于沉淀或过滤处理。
混凝剂主要包括无机盐类、有机高分子和颗粒物等。
二、混凝的原理混凝的原理主要是通过混凝剂的作用，将水中的悬浮物和颜色杂质聚集成为较大的颗粒，从而提高水中颗粒物的含量，便于后续的沉淀或过滤处理。
一般情况下，混凝液一般会调整到pH=6~10之间，这样才能够保证混凝效果的最大化。
三、混凝剂1. 无机盐类混凝剂：主要包括氢氧化铝、硫酸铝等，这类混凝剂在水中的溶解度较高，而且容易使水中的颗粒物结成较大的颗粒，便于后续沉淀处理。
2. 有机高分子混凝剂：主要包括聚合铝、聚丙烯酰胺等，这类混凝剂具有很好的成膜性能，可以使水中的悬浮物沉淀成较大的颗粒，便于后续的沉淀处理。
3. 颗粒物混凝剂：主要包括活性炭、二氧化钛等，这类混凝剂可以与水中的有机物质、铁锰等形成复合物，进而沉淀，达到降低浊度和色度的效果。
四、混凝工艺混凝工艺主要包括以下几个步骤：1. 添加混凝剂：将混凝剂按照要求添加到水中。
2. 搅拌混合：通过机械搅拌将混凝剂均匀分布在水中，以便混凝剂与水中的杂质充分接触。
3. 混凝反应：混合后的溶液在一定时间（一般不超过20min）内和混凝剂反应，形成较大的颗粒物。
4. 沉降处理：混凝后的溶液通过静置或重力沉降去除颗粒物。
5. 过滤：如果沉降还不能满足水质要求，还需要通过过滤操作，进一步去除水中的颗粒物。
总之，混凝作为给水排水工程中的一项重要技术，对保障水质安全和卫生具有非常重要的作用。
只有正确选择混凝剂，并掌握好混凝的原理和工艺，才能够确保混凝效果的最大化。
水处理工程=清华大学第二章混凝课件(第一篇)
第1节 混凝去除的对象
第二章 混凝
(Coagulation and Flocculation)
第2节 胶体的性质 第3节 水的混凝机理与过程 第4节 混凝剂与助凝剂 第5节 混凝动力学 第6节 混凝影响因素 第7节 混凝设备 第8节 混凝的应用
第二章 2
第1节 混凝去除的对象
第1节 混凝去除的对象
铁盐形成的絮体比铝 盐絮体密实，但腐蚀 性强，有颜色。
•事先已水解聚合，有效成份多，投加量少。 •对pH变化适应性强。 机理： 吸附电中和与吸附架桥协同作用
铁系
硫酸铝三氯化铁 明矾硫酸亚铁 硫酸铁(国内生产少) 聚合硫酸铁(PAS) 聚合氯化铁
第二章
37
第二章
38
第4节 混凝剂和助凝剂
铝聚合物形态对混凝的影响？ •“六元环”结构模型（最稳定结构）：6个6配位八面体 的铝原子的结构—— Al6(OH)12(H2O)126+
在实际水处理过程中，往往是几种机理综合作用。 目前仅限于定性描述，有关定量研究近年已开始关注。
第二章 31
天然水体一般pH=6.5~7.8
第二章 32
第3节 水的混凝机理与过程
三、混凝过程 1. 凝聚（coagulation）
带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或 吸附电中和
第3节 水的混凝机理与过程
第二章 9 第二章 10
第2节 胶体的性质
3. 胶体类型： 憎水胶体：吸附层中离子直接与胶核接触，水 分子不直接接触胶核的胶体 亲水胶体：胶体微粒直接吸附水分子 极性集团：－OH，－COOH，－NH2
第二章 11
第2节 胶体的性质
二、胶体双电层结构 电位形成离子
清华大学本科 《水处理工程》第一篇习题集2010_106102485
《水处理工程》第一篇水和废水物化处理的原理与工艺习题集第一章绪论1.水圈的概念？指出其上界和下界。
2.试概述我国水资源的主要特点。
3.什么叫水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？水环境保护和水处理工程的主要任务是什么？4.地下水和地面水的性质有哪些主要差别？5.水中杂质按尺寸大小可分成几类？简述各类杂质的主要来源、特点及一般去除方法。
6.简述水污染的概念和分类。
分别列举2个点污染源和面污染源。
7.简要介绍污水中主要污染物类型和对人体的危害。
8.常用的污水水质指标有哪些？选择你认为重要的解释其含义。
9.工业废水一般具有哪些特点？请列举4种工业废水的来源并简述性质。
10.试比较生活污水和工业废水的特征。
11.试讨论水资源合理利用的战略、对策与途径。
12.对于生活用水和工业用水水质主要有哪些要求？13.给水处理有哪些基本方法？其基本流程如何？14.目前我国饮用水水源的主要污染特征是什么？15.对于微污染水源，应采用什么样的饮用水处理工艺？16.对于以富营养化湖泊水为水源的饮用水处理，应采用什么样的工艺流程？17.简述废水处理的基本方法和城市污水的一般处理流程。
18.简述废水处理技术的一级、二级和三级处理。
19.试举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
20.废水处理工艺的选择应考虑哪些因素？21.试讨论饮用水处理系统和技术的发展方向。
22.试讨论城市污水处理系统和技术的发展方向。
第二章混凝1.简述胶体的动电现象、双电层与 电位。
并试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性原因。
2.试比较憎水胶体和亲水胶体的特点。
3.混凝过程中，压缩双电层和吸附－电中和作用有何区别？简述硫酸铝的混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
4.概述影响混凝效果的几个因素。
5.目前我国常用的混凝剂有哪几种？各有何优缺点？今后的发展方向？6.高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？7.“助凝”的作用是什么？什么物质可以作为助凝剂？8.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？9.同向絮凝和异向絮凝的差别何在？两者的凝聚速率(或碰撞速率)与哪些因素有关？10.混凝控制指标有哪几种？你认为合理的控制指标应如何确定？11.混凝过程中，G值的真正含义是什么？沿用已久的G值和GT值的数值范围存在什么缺陷？请写出机械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。
水处理工程=清华大学第一章绪论课件(第一篇)
●水——水和废水●处理——物化、生化及其组合●目标——饮用、工农业用水；排放、回用7●基本工艺计算？–表面负荷率–废水处理原水⇒混凝⇒沉淀⇒过滤⇒消毒⇒饮用水9●举例：沉淀池课程主要教学内容●应用在什么地方？–给水处理–废水处理20多年平均雨量分布图全国640个城市300个缺水西北地区雨水匮乏200 mm北京: 600 mm东南地区雨水充沛>1000 mm---多年降雨分布图（水利水电科学研究院）水总储量14亿km 3，97%是海水，淡水3%。
直接取用的淡水只有地球总水量的0.2% 。
自然循环社会循环给水工程质与量水气输送22给水工程：取水→给水处理→输配到用户•针对不同的水源水水质•满足工农业和生活对水质与水量的要求。
水质标准不断有新的要求出现第1节水资源循环与特点三、水处理工程的任务地表水污染……七大水系2008年七大水系水质类别比例比较27珠江黄河松花江长江主要水系澜沧江怒江雅鲁藏布江塔里木河辽河海河淮河30•污染最严重湖泊：巢湖、太湖、滇池（三湖）31第2节水污染现状与来源滇池蓝藻爆发32太湖蓝藻爆发•主要污染物：N 、P 、石油类2008年全国近岸海域水质类别37造纸废水未经治理直接排放（人民网）左边的是生活污水，呈暗黑色；右侧为工业造纸污水，呈黄色（人民网）第2节水污染现状与来源38造革废水未经治理直接排放（人民网）40年，我国畜禽粪便产生量达27.5亿吨水污染现状与来源北京水源九厂处理出水（一级COD<60mg/LBOD200mg/LSS <20mg/L3. 城市污水一般处理流程高碑店污水处理厂鸟瞰图62物理方法生化方法物化或生化方法63。
《水处理工程》清华1
《水处理工程》第一篇水与废水物化处理的原理与工艺( 讲义)黄霞清华大学环境科学与工程系（2003年7）主要参考书：(1)顾夏声等：《水处理工程》第一版，清华大学出版社，1985(2)严煦世、范瑾初编著：《给水工程》第四版，中国建筑工业出版社，1999(3)张自杰等编著：《排水工程》第四版，中国建筑工业出版社，2000(4)George Tchobanoglous, Franklin L. Burton and H. David Stensel: WastewaterEngineering, treatment disposal and reuse, Fourth edition, Metcalf & Eddy, Inc.,（清华大学出版社影印，2002年8月）(5)Ronald L. Droste: Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, JohnWiley & Sons, Inc., 1997(6)《环境工程手册》之《水污染防治卷》，张自杰等，高等教育出版社，1996第一章绪论第1节水资源循环与特点一、中国水资源特点1.人均占有量少淡水总量在全世界占第6位。
但人均占有量只有2340m3/人年（以12亿人口计），世界平均水准的1/4，占88位。
2.空间分布不均81％的水资源分布在长江流域及其以南东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm3.年内及年际变化大60－80％降水集中在夏季，7，8，9月；年际变化差3－6倍（大时）4.许多地区缺水严重三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）在640个城市中，300多个城市缺水。
二、水资源的自然循环与社会循环三、水处理工程的任务给水工程：取水――给水处理――配水针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活的对水质与水量的要求。
清华大学《水处理工程2》—第1讲 概述-好氧
主要参考书目：1）《水处理工程》，第一版，顾夏声等，清华大学出版社，19852)《现代废水生物处理新技术》，钱易等，中国科技出版社，19933）《排水工程》，第三版，张自杰等，中国建筑工业出版社，19964）《水污染治理工程》，黄铭荣、胡纪萃，高教出版社，19955）《废水生物处理数学模型》，第二版，顾夏声，清华大学出版社，19956）《水处理微生物学》，第三版，顾夏声等，中国建筑工业出版社，1998第一章 概述1.1 生物处理的目的和重要性废水生物处理的目的：1) 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物；2) 稳定和去除废水中的有机物；3) 去除营养元素氮和磷。
废水生物处理的重要性：1)城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济；2)废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；3)目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法；4)大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。
微生物在废水生物处理中主要有三个作用：1)去除有机物（以COD 或BOD 5表示），去除其它无机营养元素如N 、P 等；2)絮凝沉淀和降解胶体状固体物；3)稳定有机物。
微生物代谢过程简介：微生物代谢所需要的几个基本要素：能源；碳源；无机营养元素——N 、P 、S 、K 、C a 、M g 等；有时还需要一些特殊的有机营养物（也称生长因子，如维生素、生物素等）废水生物处理中涉及的微生物代谢过程主要有：化能异养型代谢；化能自养型代谢；光合异养型代谢；光合自养型代谢。
生物处理中的重要微生物①细菌：细菌——包括了真细菌(eubacteria )和古细菌(archaebacteria )；——是废水生物处理工程中最主要的微生物；根据需氧情况不同：好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌；根据能源碳源利用情况的不同：光合细菌——光能自养菌、光能异养菌；非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌；根据生长温度的不同：低温菌(-10ºC ~15 ºC )、中温菌(15 ºC ~45 ºC )和高温菌(>45 ºC )②真菌：真菌的三个主要特点：1)能在低温和低pH 值的条件生长；2)在生长过程中对氮的要求较低（是一般细菌的1/2）；3)能降解纤维素。
水处理混凝法PPT课件
9
第9页/共46页
• 电位对于某类胶体而言，是固定不变的， 它无法测出，也不具备实用意义。 • 电位可通过电泳或电渗计算得出，测定 电位可确定电荷大小以及稳定程度。它随着 温度、PH值及溶液中反离子浓度等外部条件 而变化，在水处理中具有重要的意义。
✓ 该机理无法解释的现象：如以三价铝盐或铁盐作混凝剂，当其投量过多 时，凝聚效果反而下降，其至重新稳定。
✓压缩双电层机理只是通过单纯静电现象来说明电解质对脱稳的作用，如仅 用它来解释水中的混凝现象，会产生一些矛盾。为此，又提出了其他几种 机理。
2021/7/13
15
第15页/共46页
（2）吸附电中和机理 (electrical neutralization)
2021/7/13
27
第27页/共46页
1.废水水质的影响
（1）浊度(turbidity)
• 浊度过高或过低都不利于混凝，浊度不同， 所需的混凝剂用量也不同。
（2）pH值
• 在混凝过程中，都有一个相对最佳pH值存 在，使混凝反应速度最快，絮体溶解度最 小。不同混凝剂最佳pH值要通过试验确定。
2021/7/13
2021/7/13
4
第4页/共46页
1、废水中胶体颗粒的稳定性 （1）胶体特性
➢光学性质：在水溶液中能引起光的反射的性质。 ➢力学性质：主要是指胶体的布朗运动。 ➢表面性能：比表面积大，具有极大的表面自由能，使胶体颗粒具有强烈的 吸附能力和水化作用。
第一章给水处理概论PPT课件
我国水资源特点
人均占有量少 淡水总量为28124亿m3，在全世界占第6位。但人均占有量
只有2340m3/人年（以12亿人口计），世界平均水准的1/4， 占88位。 空间分布不均
81％的水资源分布在长江流域及其以南 年内及年际变化大
60－80％降水集中在夏季，7，8，9月 年际变化差3－6倍（大时）
6
我国水资源特点
许多地区缺水严重 三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连） 300多个城市缺水，100多个严重确水，在640个城市中。
水环境污染严重 建国后20～30年，生活不富裕，工业不发达，水资源
不紧张。 大量城市污水和工业废水不经处理排入水体，造成水体
污染，严重污染的水体不能作为饮用水源，造成水质性缺 水。
径流： 降水在地面和地下流动的水流
地表径流：降水除消耗外的水量沿地表运动的水流
地下径流：降水后下渗到地表以下的一部分水量在地下运动的
水流
8
自然界的水循环9
水循环
水的社会循环
水的社会循环概念
给水工程： 取水――给水处理――配水 排水工程：
废水收集（来源于生活、工业和农业） ――废水处理――排放或回用
由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本单元过程 互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。 选择水处理流程的基本出发点是：
(1) 以较低的成本、安全稳定的运行过程； (2) 获得满足水质要求的水； (3) 水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影
响到水处理工艺流程的选择。
14
水的循环——城镇用水循环 给水系统的水源和排水系统接纳水体的地方大多
是邻近的河流。取之于河流，还之于河流，形成另一 种受人类社会活动作用的水循环——城镇用水循环。
溷凝水处理教案清华大学课程
混凝——水处理教案（清华大学精品课程）第一章：混凝水处理概述1.1 教学目标了解混凝水处理的基本概念、原理和应用。
掌握混凝水处理的主要工艺流程和操作方法。
理解混凝水处理在水资源保护和环境保护中的重要性。
1.2 教学内容混凝水处理的定义和作用。
混凝水处理的基本原理和关键技术。
混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。
混凝水处理的应用领域和案例分析。
1.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的基本概念、原理和应用。
案例分析法：分析混凝水处理的实际案例，加深学生对理论知识的理解。
第二章：混凝水处理的原理与技术2.1 教学目标掌握混凝水处理的基本原理和关键技术。
学会计算混凝剂的投加量和控制参数。
了解混凝水处理中的各种设备和材料的选择。
2.2 教学内容混凝水处理的基本原理：混凝剂的作用、混凝反应的机理。
关键技术：混凝剂的选择和投加量的计算，混凝反应条件的控制。
设备和材料的选择：混凝设备、搅拌设备、检测设备等。
2.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的基本原理和关键技术。
实验法：进行混凝水处理的实验操作，加深对理论知识的理解。
第三章：混凝水处理工艺流程与操作3.1 教学目标掌握混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。
学会操作混凝水处理设备，并进行正常运行维护。
了解混凝水处理过程中的监测和调控方法。
3.2 教学内容混凝水处理的主要工艺流程：原水预处理、混凝反应、絮凝沉淀、过滤等。
操作步骤：设备启动、运行、停止等操作流程。
监测和调控方法：pH值、粒径、浓度等参数的监测和调控。
3.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。
实操法：进行混凝水处理设备的操作演练，提高学生的实际操作能力。
第四章：混凝水处理的案例分析4.1 教学目标了解混凝水处理的应用领域和案例分析。
学会分析混凝水处理工程中的问题并提出解决方案。
掌握混凝水处理工程的设计和施工要点。
4.2 教学内容混凝水处理的应用领域：饮用水处理、工业废水处理、城市污水处理等。
混凝法-水质处理-课件-教学-本科
混凝法处理效果影响因素
• 请输入您的内容
05
混凝法处理技术前沿与展望
混凝法处理技术前沿与展望
• 请输入您的内容
06
教学资源与学习方法建议
教学资源推荐
教材
在线课程
建议使用《水质工程学》作为主教材，其 中详细介绍了混凝法的原理和应用。
推荐观看清华大学、北京大学等知名高校 开设的水质处理相关课程，这些课程通常 会涵盖混凝法的知识点。
混凝法-水质处理-课件-教学本科
目 录
• 引言 • 混凝法基本原理 • 混凝法处理工艺流程 • 混凝法处理效果影响因素 • 混凝法处理技术前沿与展望 • 教学资源与学习方法建议
01
引言
课程背景
水资源短缺
全球范围内，水资源日益短缺，水质问题也愈 发严重。
混凝法在水处理中的应用
混凝法作为一种常用的水处理技术，能够有效 去除水中的悬浮物、胶体和部分溶解性物质。
。
多学科交叉学习
由于混凝法涉及多个学科领域，如化 学、生物学、材料科学等，建议跨学 科学习，拓宽知识面。
参与学术交流
积极参加学术会议、研讨会等交流活 动，与同行交流心得，拓展思路。
学习评估与反馈
课堂测验与考试
通过课堂测验和考试检查学习效果， 找出薄弱环节，及时调整学习策略。
实验操作与报告
认真完成实验操作和实验报告撰写， 通过实验加深对混凝法的理解。
本科教育的需求
为了培养具备专业知识和技能的水处理人才，本科教育阶段需要开设相关课程 。
课程目标
掌握混凝法的基本原理
了解混凝法的原理、特点和适用范围，为后 续的水质处理技术打下基础。
培养实践操作能力
通过实验和实习，培养学生的实践操作能力 和解决实际问题的能力。
《水处理工程》清华1.doc
《水处理工程》第一篇水与废水物化处理的原理与工艺( 讲义)黄霞清华大学环境科学与工程系（2003年7）主要参考书：(1)顾夏声等：《水处理工程》第一版，清华大学出版社，1985(2)严煦世、范瑾初编著：《给水工程》第四版，中国建筑工业出版社，1999(3)张自杰等编著：《排水工程》第四版，中国建筑工业出版社，2000(4)George Tchobanoglous, Franklin L. Burton and H. David Stensel: WastewaterEngineering, treatment disposal and reuse, Fourth edition, Metcalf & Eddy, Inc.,（清华大学出版社影印，2002年8月）(5)Ronald L. Droste: Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, JohnWiley & Sons, Inc., 1997(6)《环境工程手册》之《水污染防治卷》，张自杰等，高等教育出版社，1996第一章绪论第1节水资源循环与特点一、中国水资源特点1.人均占有量少淡水总量在全世界占第6位。
但人均占有量只有2340m3/人年（以12亿人口计），世界平均水准的1/4，占88位。
2.空间分布不均81％的水资源分布在长江流域及其以南东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm3.年内及年际变化大60－80％降水集中在夏季，7，8，9月；年际变化差3－6倍（大时）4.许多地区缺水严重三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）在640个城市中，300多个城市缺水。
二、水资源的自然循环与社会循环三、水处理工程的任务给水工程：取水――给水处理――配水针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活的对水质与水量的要求。
清华水处理工程课件第2章 混凝
混凝工艺的位置
原水
加药 混合
混凝
反应
混凝池
澄清
沉淀
过滤
消毒
2.2 胶体的性质
一、胶体的稳定性 动力学稳定性：布朗运动对抗重力。 聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）
水化膜的阻碍（亲水性胶体） 两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。
电位离子
第2章 混凝
2.1 混凝的去除对象
混凝可去除颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种化学方法。 范围在：1nm~0.1m（有时认为在1m） 混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。 水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 m）
细菌（0.2m-80m） 病毒（10nm-300nm） 蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸 1637年 我国开始使用明矾净水 1884年 西方才开始使用 混凝过程涉及到三个方面的问题：水中胶体的性质
2.3 水的混凝机理与过程
一、铝盐在水中的化学反应
羟铝比(OH)/Al—每摩尔 铝结合的羟基摩尔数
铝盐最有代表的是硫酸铝Al2(SO4)318H2O，溶于水后，立即离解铝离 子，通常是以[Al(H2O)6]3+存在。在水中，会发生下列过程。
1．水解过程
Al 3 H 2O [ Al(OH )]2 H
反离子
胶核
胶粒
胶体的结构 Ψ电位
动电位电位：决定了胶体的聚集稳 定性
一般粘土电位＝-15~-40mV 细菌电位＝-30~-70mV
三、DLVO理论 胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的 相互作用和距离来评价。由下列两方面 的力决定：
静电斥力：ER－1/d2 范德华引力：EA－1/d6（有些 认为是1/d2或1/d3） 由此可画出两者的综合作用图。
给水处理第二章混凝
混凝剂用量过小或过 大混凝效果都不好
§5
混凝剂的配制和投加
一、混凝剂的溶解和溶液配制
固体投加（干法）（一般不用）
液体投加（湿式）
混凝剂的配制一般分为药剂溶解（对于固体混凝剂） 和加水稀释至要求投加浓度两个过程。
溶解池：钢筋混凝土或钢结构，防腐处理 总池容：W1=(0.2～0.3)W2 溶液池：钢筋混凝土或钢结构，防腐处理 总池容：
（2）投加方式
分重力投加与压力投加两类。
重力投加：泵前投加、高位溶液池重力投加
（2）投加方式
分重力投加与压力投加两类。
重力投加：泵前投加、高位溶液池重力投加 压力投加：水射器投加、泵投加
（3）混凝剂投加量自动控制
1）数学模型法 ——前馈与后馈闭环控制
2）现场模拟实验法 ——模拟沉淀法、模拟滤池法 3）特性参数法 ——流动电流检测法、透光率脉动法
24 100aQ aQ W2 1000 1000cn 417cn
搅拌：机械搅拌、压缩空气搅拌、水力搅拌。
空气强度：
溶解池：8～10L/(s· m2)
溶液池：3～5 L/(s· m2 )
二、混凝剂投加
包括计量和投加两个部分。 (1) 计量设备——用于混凝剂的定量投加
常用的有：转子流量计、电磁流量计、苗嘴（孔口计 量）、计量泵、浮杯计量等。
天然水的pH=6.5~7.8，胶体在吸附架桥和电性中和作 用下脱稳，取决于铝盐投加量。投加量过大，发生“再 稳”现象；投加量继续增大，会发生网捕卷扫作用。
★
高分子混凝剂
阳离子型，对负电荷胶体起电性中和与吸 附架桥作用； 非离子性和阴离子型，只起吸附架桥作用。
第二节
一、混凝剂
混凝剂和助凝剂
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1) 酸碱类：如石灰、硫酸等 (2) 加 大 矾 花 粒 度 和 结 实 性 ： 如 活 化 硅 酸 （SiO2 nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂 (3) 氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机 物。如投加Cl2、O3等
第二章 47
第4节 混凝剂与助凝剂 本节思考题
(1) 铝盐和铁盐混凝剂各自有何特点？对混凝pH有何 要求？ (2) 有机高分子混凝剂在混凝过程中起什么作用？ (3) 未来混凝剂的发展方向是什么？ (4) “助凝”的作用是什么？什么物质可以作为助凝剂？
第3节 水的混凝机理与过程
2. 缩聚反应 ： 两个相邻－OH－发生架桥，产生高价聚合离子
水中碱度不足时，投加石灰。 CaO + H2O Ca(OH)2 石灰投加量： [CaO]=3[a]-[x]+[] [CaO]：纯石灰投加量, mmol/L [a]：混凝剂投量，mmol/L [x]：原水碱度, mmol/L []：保证反应顺利进行的剩余碱度， 一般取0.25 ~ 0.5 mmol/L
第二章 44
第4节 混凝剂和助凝剂
3. 发展方向 无机复合聚合物混凝剂
聚合硫酸铝铁（PFAS） 聚合氯化铝铁（PFAC） 聚合硫酸氯化铁（PFSC） 聚合硫酸氯化铝（PASC） 聚合铝硅（PASi） 传统无机约占20%， 聚合铁硅（PFSi） 无机聚合物占70%， 聚合硅酸铝（PSA） 有机约占10%。 聚合硅酸铁（PSF）
混凝能去除什么物质？ 水中杂质有什么形态？
第二章
3
第二章
4
第1节 混凝去除的对象
•混凝去除对象：胶体及部分细小的悬浮物 •尺寸范围：1nm~0.1m（有时认为在1m） •水处理中主要杂质：粘土（50nm~4 m） 细菌（0.2m~80m） 病毒 (10nm~300nm) 蛋白质（1nm~50nm）
第二章 9 第二章 10
第2节 胶体的性质
3. 胶体类型： 憎水胶体：吸附层中离子直接与胶核接触，水 分子不直接接触胶核的胶体 亲水胶体：胶体微粒直接吸附水分子 极性集团：－OH，－COOH，－NH2
第二章 11
第2节 胶体的性质
二、胶体双电层结构 电位形成离子
吸附层 滑动面 扩散层
异号电荷 动电位
Emax（势垒） 布朗运动能量 Eb＝1.5kT<Emax
EA
x>oa 稳定 x>oc 二次凝聚 x<oa 一次凝聚
第二章 13
DLVO理论 只适用于憎水性胶体
第二章
14
第2节 胶体的性质
四、胶体的凝聚 降低静 电斥力 电位 势垒 脱 稳 凝 聚
第2节 胶体的性质 本节思考题
(1) 胶体为什么会稳定？ (2) 疏水性胶体和亲水性胶体在稳定性上有何特点？ (3) 胶体的电位对混凝工艺有何意义？
本章内容
第1节 混凝去除的对象
第二章 混凝
(Coagulation and Flocculation)
第2节 胶体的性质 第3节 水的混凝机理与过程 第4节 混凝剂与助凝剂 第5节 混凝动力学 第6节 混凝影响因素 第7节 混凝设备 第8节 混凝的应用
第二章 2
第1节 混凝去除的对象
第1节 混凝去除的对象
第二章
36
6
第4节 混凝剂和助凝剂
一、混凝剂(Coagulant) 1.无机混凝剂
第4节 混凝剂和助凝剂
聚合氯化铝 PAC：[Al2(OH)nCl6-n]m
m：聚合度，≤10 B （碱化度）＝[OH]/3[Al] ×100%（50 ~ 80%）
铝系
硫酸铝 明矾 聚合氯化铝(PAC) 聚合硫化铝(PAS)
第二章
29
第二章
30
5
第3节 水的混凝机理与过程
4.网捕或卷扫机理
金属氢氧化物沉淀物在形成过程中对胶粒的网捕。 小胶粒与大矾花发生接触凝聚 ―――澄清池中发生的现象
第3节 水的混凝机理与过程
5. 铝盐可能的混凝机理
pH<3 pH=4~5 简单水合铝离子压缩双电层 多核羟基络合物吸附电中和
pH=6.5~7.5 多核羟基络合物吸附电中和 氢氧化铝起吸附架桥、网捕
第二章 19
2[Al(OH)(H2O)5]2+ [(H2O)4Al OH Al(H2O)4]4++ 2H2O OH
…电荷升高，聚合度增大
第二章 20
第3节 水的混凝机理与过程
第3节 水的混凝机理与过程
3. 水解产物：
H2 O H2 O H2 O
H2O H2O
产物包括：未水解的水合铝离子 单核羟基络合物
腐殖酸
第二章 5
0,001 200
第二章
6
1
第1节 混凝去除的对象
混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚 生长成大矾花,以便在后续沉淀工艺中去除。 以地面水为水源的给水处理工艺： 原水 混凝 沉淀 过滤 消毒 饮用水
第1节 混凝去除的对象
1637年 我国开始使用明矾净水 1884年 西方才开始使用 1.胶体性质 混凝过程： 3.胶体与混凝 剂的相互作用 2.混凝剂在水中 溶解与形态
第二章 27
第3节 水的混凝机理与过程
2.吸附-电性中和作用机理
异号聚合离子
+ + 高分子物质
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
范德华力、氢 键及共价键力
胶粒
第二章 28
第3节 水的混凝机理与过程
第3节 水的混凝机理与过程
3.吸附架桥机理（链状高分子聚合物）
使小胶体变大 （絮凝） “胶体保护” 再稳现象
第二章 45
第4节 混凝剂和助凝剂
无机－有机复合：
聚合铝/铁-聚丙烯酰胺、 聚合铝/铁-甲壳素、 聚合铝/铁-天然有机高分子、 聚合铝/铁-其它合成有机高分子
高分子絮凝剂：
阳离子有机化合物 天然改性高分子：无毒易降解，如甲壳素等 多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻 微生物絮凝剂
第二章 46
第4节 混凝剂和助凝剂
2. 絮凝（flocculation） 高聚合物的吸附架桥 脱稳胶粒 生长成大矾花(Floc) （可以通过沉淀去除） d=0.6mm~1.2mm
特点：需要一定时间使矾花长大，搅拌从强弱 在絮凝设备中完成
胶体电位――胶体脱稳――脱稳胶体凝聚 ――生长成d=10的小矾花（Floc）
特点：剧烈搅拌，使混凝剂快速分散 在混合设备中完成
粘土=-15mV~-40mV 细菌=-30mV~-70mV
第二章 12
2
三、DLVO理论
静电斥力：ER－1/x2
第2节 胶体的性质
苏联（1938年）： 德加根（Derjaguin） 兰道（Landon） 荷兰（1941年）： 伏维（Verwey） 奥贝克（Overbeek）
ER E
范德华引力：EA－1/x6 （有些认为是1/x2或1/x3）
－ [ CH2－CH－ ]n CONH2
pH>10条件下水解 COO－ 阴离子型（HPAM） 水解度：30－40％ 聚合度：20000~90000 分子量：150万~600万 对胶体表面具有强烈吸附作用。
(2) 天然：
•淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 •微生物絮凝剂
第二章 43
有机高分子单体的毒性问题。 有些国家严格规定不得超过0.05%。
在实际水处理过程中，往往是几种机理综合作用。 目前仅限于定性描述，有关定量研究近年已开始关注。
第二章 31
天然水体一般pH=6.5~7.8
第二章 32
第3节 水的混凝机理与过程
三、混凝过程 1. 凝聚（coagulation）
带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或 吸附电中和
第3节 水的混凝机理与过程
×4
第二章
41
第二章
42
7
第4节 混凝剂和助凝剂
2.有机混凝剂 ------通常起絮凝剂作用
(1) 人工合成：
•阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 •阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） •非离子型：聚丙烯酰胺（PAM） 聚氧化乙烯（PEO） •两性型
第4节 混凝剂和助凝剂
非离ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ型：聚丙烯酰胺（PAM）
加入电解质 只适用于憎水性胶体
第二章 15
(4) 采用什么方法可以使胶体脱稳？
第二章
16
第3节 水的混凝机理与过程
第3节 水的混凝机理与过程
一、硫酸铝在水中的化学反应
一、硫酸铝在水中的化学反应 二、水的混凝机理 三、水的混凝过程
硫酸铝：历史最久的混凝剂，作用机理具有代表性。
硫酸铝 Al2(SO4)318H2O
理论上电位＝0，等电状态效果最好 实际只需电位 k Emax 0 临界电位 •很好地解释港湾处的沉积现象。 •叔采－哈代（Schulze-Hardy）法则: 凝聚能力离子价数6 该理论不能解释： (1) 混凝剂投加过多，混凝效果反而下降； (2) 与胶粒带同样电号的聚合物或高分子混凝效果好。
7 第二章 8
废水深度处理： 二级生物 处理出水 混凝沉淀 过滤
第二章
第2节 胶体的性质
第2节 胶体的性质
一、胶体的稳定性
一、胶体的稳定性 二、胶体双电层结构 三、DLVO理论 四、胶体的凝聚
1. 动力学稳定性：布朗运动对抗重力 2. 聚集稳定性： 胶体带电相斥（憎水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体） 1 微米的颗粒沉淀10 厘米需要20小时。
Al
六聚体, 六元环模型
Al2 Al OH Al H2 O OH
Al3
Al6 Al6
第二章 39 第二章 40
第4节 混凝剂和助凝剂
第4节 混凝剂和助凝剂 AlO4Al12(OH)24(H2O)127+ 聚十三铝 Al13