废水处理工程第3章混凝56PPT课件
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教学课件PPT 混凝
11
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
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
第三节 混凝
第三节 混凝
混凝原理 混凝剂与助凝剂 混凝工艺过程及设备 操作管理 澄清池
钱意
一、混凝原理
混凝就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂）使水中 难以沉淀的细小颗粒（粒径大致在1~100μ m）及及胶体颗 粒脱稳并互相聚集成粗大的颗粒而沉降，从而实现与水分 离，达到水质的净化。
混凝的原理：双电层作用(低分子电解质对胶体微粒产生 电中和以引起胶体微粒凝聚)和化学架桥作用(胶体微粒对 高分子物质具有强烈的吸附作用，各微粒依靠高分子的连 接作用构成某种聚集体，结合成为絮状物)。
混凝机理简介
压缩双电层机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理
影响混凝效果的因素
PH值 水中pH值对混凝剂的水解及其形成的难溶盐溶解度、凝聚 效果等有直接影响，不同的混凝剂，对其产生混凝作用时 的最佳pH值有不同的要求。 水温 水温以 20℃~30℃ 为宜。水温低时，因无机盐类混凝剂 的水解是吸热反应，不利于混凝剂如硫酸铝的水解，且水 温低时水的粘度大，颗粒的布朗运动强度减弱，不利于胶 体脱稳和絮凝物的成长。铝盐作为混凝剂时，水温对混凝 效果有较大影响；铁盐作为混凝剂时，水温对混凝效果影 响不大。
胶体粒子的结构及其电位分布
电泳与电渗
电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向 移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶体微粒间 的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中透过多孔性 固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微粒是带电的。 当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运动，说明该类胶 体微粒带正电；向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电。
W—溶液池的容积，m³ a—混凝剂最大用量，mg/L Q—处理的水量，m³/h c—溶液浓度，一般用10％~20％ n—每昼夜配制溶液的次数，一般为2~6次 溶药池容积：W1=（0.2~0.3）W
混凝原理 混凝剂与助凝剂 混凝工艺过程及设备 操作管理 澄清池
钱意
一、混凝原理
混凝就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂）使水中 难以沉淀的细小颗粒（粒径大致在1~100μ m）及及胶体颗 粒脱稳并互相聚集成粗大的颗粒而沉降，从而实现与水分 离，达到水质的净化。
混凝的原理：双电层作用(低分子电解质对胶体微粒产生 电中和以引起胶体微粒凝聚)和化学架桥作用(胶体微粒对 高分子物质具有强烈的吸附作用，各微粒依靠高分子的连 接作用构成某种聚集体，结合成为絮状物)。
混凝机理简介
压缩双电层机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理
影响混凝效果的因素
PH值 水中pH值对混凝剂的水解及其形成的难溶盐溶解度、凝聚 效果等有直接影响，不同的混凝剂，对其产生混凝作用时 的最佳pH值有不同的要求。 水温 水温以 20℃~30℃ 为宜。水温低时，因无机盐类混凝剂 的水解是吸热反应，不利于混凝剂如硫酸铝的水解，且水 温低时水的粘度大，颗粒的布朗运动强度减弱，不利于胶 体脱稳和絮凝物的成长。铝盐作为混凝剂时，水温对混凝 效果有较大影响；铁盐作为混凝剂时，水温对混凝效果影 响不大。
胶体粒子的结构及其电位分布
电泳与电渗
电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向 移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶体微粒间 的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中透过多孔性 固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微粒是带电的。 当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运动，说明该类胶 体微粒带正电；向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电。
W—溶液池的容积，m³ a—混凝剂最大用量，mg/L Q—处理的水量，m³/h c—溶液浓度，一般用10％~20％ n—每昼夜配制溶液的次数，一般为2~6次 溶药池容积：W1=（0.2~0.3）W
废水处理PPT
第一节 废水处理方法概述
3、物理化学处理法： 由于在处理过程中既有物理处理法，又有 化学处理法，通常将其统称为物理化学处 理法。 多数情况下，由于废水具有成分复杂、水 质不稳定的特点，因此，通常同时采用物 理和化学的综合作用进行处理，才能取得 较好的处理效果，而且还可以降低成本。 如吸附法、离子交换法、膜分离法等。
第二节 废水的物理法处理
沉淀池的形式按池内水流方向的不同，可 分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐射 式沉淀池三种。新发展起来的新型沉淀池 有斜管沉淀池、斜板沉淀池、和回转式沉 淀池。沉砂池也是一种沉淀池。
第二节 废水的物理法处理
四、气浮分离 （一）作用及原理 气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体，粘 附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮至水 面实现与水分离去除的方法。气浮法广泛应用于： 分离水中细小悬浮物、藻类及微絮凝体；回收工 业废水中的有用物质；代替二次沉淀池，分离和 浓缩活性污泥；分离回收含在废水中的悬浮油和 乳化油。
第三节 废水的物理化学法处理
二、膜分离法 在溶液中凡是一种或几种成分不能透过， 而其它成分能透过的膜，都称为半透膜。 膜分离法是用一种特殊的半透膜将溶液隔 开，使溶液中的某种溶质或溶剂（水）渗 透出来，从而达到分离溶质的目的。
第三节 废水的物理化学法处理
根据膜的不同种类及不同推动力分 膜分离法 扩散渗析 电渗析 反渗析 超过滤
第三节 废水的物理化学法处理
（一）扩散渗析 是利用一种渗透膜将浓度不同的溶液隔开， 溶质即从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓 度低的一侧，当膜两侧的浓度达到平衡时， 渗析过程即停止进行。扩散渗析主要用于 酸碱的回收，但不能将它们浓缩。
第三节 废水的物理化学法处理
最新水质处理---混凝课件PPT
[F e2 (O H )n (S O 4 )3 -n /2 ]m N <2,m =f(n)
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。
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。
第三章+混凝
关。 ④ 范德华引力：分子间的作用力，与分子间距离的 6 次方成反比。 水中胶体颗粒的稳定性，取决于上述因素的综合作用。 稳定的胶体溶液中: 碰撞时两个滑动面内的离子层厚度较大，范德华引力较弱，同时由于
布朗运动的动能不足以克服能垒，使双电层结构不易遭破坏，从而胶体保持稳定。对于亲水 胶体其水壳厚度使之不能相互接近。 3、胶体颗粒的脱稳与絮凝
3.3.3 水中杂质性质，成分和浓度
水中存在二价及其以上的正离子，利于双电层压缩； 水中存在较多粘土，可降低混凝剂用量； 水中存在较多有机物时，将增加混凝剂用量； 水中杂质越单一、尺寸越均匀、颗粒越细小，越不利于混凝效果； 杂质浓度过低，不利于颗粒间接触而影响混凝效而果； 目前低温、低浊水的混凝是水处理的一个研究方向。
电中和
小胶粒被异号大胶粒吸附
巨大颗粒一般指矾花、滤料。
3-2 混凝的过程与机理
3.2.1 水处理中混凝的特点
天然水中的颗粒是一个很复杂的体系──大小不一，组分多样，性质各异。废水中存在的 颗粒有：
粘土、细菌、腐植酸、蛋白质等； 无机混凝剂产生的颗粒，高分子混凝剂产生的颗粒；
比胶体化学中研究的单一胶体更为复杂。 水的混凝过程要考虑：颗粒增大至足以沉降的粒度，有较结实和比重大的结构。
3.1.4 胶体的稳定性与凝聚
1、稳定性 胶体溶液不断保持分散的悬浮状态的特性。
2、稳定的原因： ① 布朗运动：保持分散状态；提供碰撞机会 ② 静电斥力：疏水胶体外的同号电荷形成静电斥力，又叫 ζ 电位库仑力，与颗粒间距离
的平方成反比，与电位成正比。 ③ 水（溶剂）化作用：亲水胶体由于具有水壳，具有水化作用。其大小与水壳的厚度有
3-3 影响混凝的主要因素
3.3.1 水温
混凝剂的水解为吸热过程， 低温不利于混凝剂水解（水温每降 10℃，水解速度将降低 2~4 倍）；
布朗运动的动能不足以克服能垒，使双电层结构不易遭破坏，从而胶体保持稳定。对于亲水 胶体其水壳厚度使之不能相互接近。 3、胶体颗粒的脱稳与絮凝
3.3.3 水中杂质性质，成分和浓度
水中存在二价及其以上的正离子，利于双电层压缩； 水中存在较多粘土，可降低混凝剂用量； 水中存在较多有机物时，将增加混凝剂用量； 水中杂质越单一、尺寸越均匀、颗粒越细小，越不利于混凝效果； 杂质浓度过低，不利于颗粒间接触而影响混凝效而果； 目前低温、低浊水的混凝是水处理的一个研究方向。
电中和
小胶粒被异号大胶粒吸附
巨大颗粒一般指矾花、滤料。
3-2 混凝的过程与机理
3.2.1 水处理中混凝的特点
天然水中的颗粒是一个很复杂的体系──大小不一，组分多样，性质各异。废水中存在的 颗粒有：
粘土、细菌、腐植酸、蛋白质等； 无机混凝剂产生的颗粒，高分子混凝剂产生的颗粒；
比胶体化学中研究的单一胶体更为复杂。 水的混凝过程要考虑：颗粒增大至足以沉降的粒度，有较结实和比重大的结构。
3.1.4 胶体的稳定性与凝聚
1、稳定性 胶体溶液不断保持分散的悬浮状态的特性。
2、稳定的原因： ① 布朗运动：保持分散状态；提供碰撞机会 ② 静电斥力：疏水胶体外的同号电荷形成静电斥力，又叫 ζ 电位库仑力，与颗粒间距离
的平方成反比，与电位成正比。 ③ 水（溶剂）化作用：亲水胶体由于具有水壳，具有水化作用。其大小与水壳的厚度有
3-3 影响混凝的主要因素
3.3.1 水温
混凝剂的水解为吸热过程， 低温不利于混凝剂水解（水温每降 10℃，水解速度将降低 2~4 倍）；
第三章-混凝的原理与应用
水温
低温水絮凝体形成慢、细小松散，原因： 1．无机盐水解是吸热反应，水解困难。 2．水温下降，水的粘度大，布朗运动强度减弱，碰撞机会减 少，不利于胶体凝聚。 同时，水流剪力增大，影响絮凝体成长。 3．水温下降，胶体水化作用增强，妨碍胶体凝聚。 常用方法：增加混凝剂投量；
投加高分子助凝剂。
水的pH值和碱度
一、概述
颗粒沉速与粒径
粒径 10 1
0.1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
Mm
沉淀 1
10 2
1.83 183 765 20 〉20
时间 秒 秒 分钟 小时 小时 天 年 年
* 颗粒比重：2.65kg/dm3
水中悬浮杂质大都可以通过自然沉淀的方法去除 ，而胶体及微小悬浮物，沉速缓慢，须经混凝沉 淀方可去除。
(1) 压缩双电层作用
混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至 吸附层, 使ξ电位降低。当ξ电位为零时, 称为等电状 态。此时胶体间斥力消失, 胶粒最易发生聚结。
实际上，ξ电位电位只要降至某一程度而使胶粒 间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就 开始产生明显的聚结，这时的ξ电位称为临界电位。
胶核＋吸附层＋扩散层
胶粒
胶团
ψ电位Potential：胶核表面上的离子和反离子之间形成 的总电位
ξ电位：胶体滑动面上的电位，称作动电位
带负（正）电荷charge的胶核表面与扩散于溶液中的正 （负）电荷离子正好电性中和.
ξ越大，扩散层越厚，胶体颗粒斥力大，稳定性强
4.胶体的稳定性
胶体颗粒在水中保持分散状态的性质
Typical colloidal characteristics for water and wastewater
低温水絮凝体形成慢、细小松散，原因： 1．无机盐水解是吸热反应，水解困难。 2．水温下降，水的粘度大，布朗运动强度减弱，碰撞机会减 少，不利于胶体凝聚。 同时，水流剪力增大，影响絮凝体成长。 3．水温下降，胶体水化作用增强，妨碍胶体凝聚。 常用方法：增加混凝剂投量；
投加高分子助凝剂。
水的pH值和碱度
一、概述
颗粒沉速与粒径
粒径 10 1
0.1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
Mm
沉淀 1
10 2
1.83 183 765 20 〉20
时间 秒 秒 分钟 小时 小时 天 年 年
* 颗粒比重：2.65kg/dm3
水中悬浮杂质大都可以通过自然沉淀的方法去除 ，而胶体及微小悬浮物，沉速缓慢，须经混凝沉 淀方可去除。
(1) 压缩双电层作用
混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至 吸附层, 使ξ电位降低。当ξ电位为零时, 称为等电状 态。此时胶体间斥力消失, 胶粒最易发生聚结。
实际上，ξ电位电位只要降至某一程度而使胶粒 间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就 开始产生明显的聚结，这时的ξ电位称为临界电位。
胶核＋吸附层＋扩散层
胶粒
胶团
ψ电位Potential：胶核表面上的离子和反离子之间形成 的总电位
ξ电位：胶体滑动面上的电位，称作动电位
带负（正）电荷charge的胶核表面与扩散于溶液中的正 （负）电荷离子正好电性中和.
ξ越大，扩散层越厚，胶体颗粒斥力大，稳定性强
4.胶体的稳定性
胶体颗粒在水中保持分散状态的性质
Typical colloidal characteristics for water and wastewater
水污染控制工程课件——混凝
概
分散相粒度的大小，可将废水分为：
粗分散系 （浊液）
胶体分散系 （胶体溶液）
分子-离子分散系 （真溶液）
述
>100nm
1-100nm
0.1-1nm
重力沉降 过滤
(>100um)
混凝 (1 nm -100um)
吸附
2.混凝去除对象（重点）
概
废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，
但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分
C 投药量低。
剂
D 碱化度较高，对设备的腐蚀性小，处理后
的水pH和碱度下降较小。
混
1.混凝剂
（1）无机混凝剂——无机高分子混凝剂
凝
剂
聚合硫酸铁(碱式硫酸铁)(简写PFS)
和
A 适用范围广：pH 4-11；低水温，混凝效果
助
稳定；
凝
B 用量小，絮凝体沉降性能好；
剂
C COD去除率和脱色效果好；
D 处理后水中铁残留量低，腐蚀性较小。
9对于高聚合度的水解沉淀物，以吸附、
网捕、卷带作用为主。
混
2.助凝剂
（1）定义
凝
剂
当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加
和
助 某些辅助药剂以提高混凝效果，促进絮凝体增
凝
剂
大，加快沉淀（作用），该辅助药剂称助凝剂。
混
2.助凝剂
（2）分类（了解）
凝
A、pH调整剂：调节废水的pH符合混凝处理工艺
剂 要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。
散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉
述 降。
混凝处理对象主要是1 nm -100um 细小悬浮
物或胶体污染物（除油、脱色）
[课件]第3章 混 凝PPT
![[课件]第3章 混 凝PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/794b5c14f111f18582d05a10.png)
2018/12/2 9
3.1.3 胶体颗粒间的相互作用
静电斥力（排斥势）
ER=(ε rφ0
2 -kx
3.1 胶体及其稳定性
e )/2
范德华引力（吸引势） EA=-Ar/(12x)
势垒 Emax= ER-EA
x=0b
2018/12/2
10
3.1.4 胶体颗粒的稳定性
稳定性
3.1 胶体及其稳定性
2018/12/2 13
3.2.2 混凝机理
凝聚机理
双电层压缩机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀网捕机理
3.2 混凝理论
絮凝机理
异向絮凝 同向絮凝
2018/12/2 14
凝聚机理——双电层压缩机理
DLVO理论:
压缩双电层可降低胶 体颗粒间的排斥势。 胶体颗粒的双电层可 通过提高溶液中反离子的 数量而实现。 起聚沉作用的主要是 反离子。反离子价数越高， 效率越高。一般与反离子 价数的六次方成反比。 在一定条件下，使一 定量胶体颗粒聚聚沉所需 的反离子的最低浓度。
当金属盐（如硫酸铝或氯化铁）或金属氧化物和 氢氧化物（如石灰）作混凝剂时，当投量大得足以迅 速沉淀卷集氢氧化物或金属碳酸盐（CaCO3）时，对 水中胶体颗粒的网捕作用。
水溶液
絮 体
电位形成离子——胶核表面吸附的某种离子。
反离子——电位形成离子在静电作用下所吸附 的溶液中的异号离子。 双电层——胶体微粒表面所吸附的阴、阳离子层。 束缚反离子——紧附在胶体微粒表面并随
其运动的反离子。
吸附层——电位形成离子与束缚反离子所组成的 电位层（几个离子或一个分子大小）。 自由反离子——胶体微粒运动时，与其表面脱离而 与液体一起运动的反离子。
3.1.3 胶体颗粒间的相互作用
静电斥力（排斥势）
ER=(ε rφ0
2 -kx
3.1 胶体及其稳定性
e )/2
范德华引力（吸引势） EA=-Ar/(12x)
势垒 Emax= ER-EA
x=0b
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3.1.4 胶体颗粒的稳定性
稳定性
3.1 胶体及其稳定性
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3.2.2 混凝机理
凝聚机理
双电层压缩机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀网捕机理
3.2 混凝理论
絮凝机理
异向絮凝 同向絮凝
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凝聚机理——双电层压缩机理
DLVO理论:
压缩双电层可降低胶 体颗粒间的排斥势。 胶体颗粒的双电层可 通过提高溶液中反离子的 数量而实现。 起聚沉作用的主要是 反离子。反离子价数越高， 效率越高。一般与反离子 价数的六次方成反比。 在一定条件下，使一 定量胶体颗粒聚聚沉所需 的反离子的最低浓度。
当金属盐（如硫酸铝或氯化铁）或金属氧化物和 氢氧化物（如石灰）作混凝剂时，当投量大得足以迅 速沉淀卷集氢氧化物或金属碳酸盐（CaCO3）时，对 水中胶体颗粒的网捕作用。
水溶液
絮 体
电位形成离子——胶核表面吸附的某种离子。
反离子——电位形成离子在静电作用下所吸附 的溶液中的异号离子。 双电层——胶体微粒表面所吸附的阴、阳离子层。 束缚反离子——紧附在胶体微粒表面并随
其运动的反离子。
吸附层——电位形成离子与束缚反离子所组成的 电位层（几个离子或一个分子大小）。 自由反离子——胶体微粒运动时，与其表面脱离而 与液体一起运动的反离子。
工业废水的化学处理方法 PPT
(3) 混合后废水得当量浓度 9、29/(8+16、3)=0、38 geq/m3=0、38*10-3 geq/L
(4) 混合后废水得pH值 ＨＣl全部电离,且当量浓度＝摩尔浓度,故
[H+]=0、38*10-3 mol/L,pH=-lg[H+]=3、42 (5) 中与池有效容积
反应时间取2h W=(8+16、3)*2=48、6m3
工业废水的化学处理方法
第三章 工业废水的化学处理
1
第一节 中与
一、概述 二、酸碱废水互相中和法 三、药剂中和法 四、过滤中和法
第一节 中和
一、概述
1、酸碱废水得来源与处置 ●酸性废水:化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂几金属酸洗车间等; ●碱性废水:印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等; ●当酸或碱废水得浓度很高时,如在3%-5%以上时,应考虑回用与综合利用得 可能性;当浓度不高,如小于3%时,才考虑中与处理。
23,沉淀剂采用石灰乳,其工艺流程图如下所示。 一级化学沉淀控制PH为3、47,使铁先沉淀,铁渣含铁32、84%,含铜0、
148%;第二级化学沉淀控制PH在7、5-8、5范围,使铜沉淀,铜渣含铜3、 06%,含铁1、38%。废水经二级化学沉淀后,出水可达到排放标准,铁渣与铜 渣可回收利用。
第二节 化学沉淀
石灰经消解后,形成石灰乳 排至溶液槽。消解采用人工 与机械法。
采用机械搅拌、空气搅拌、 水泵搅拌。
石灰乳投配装置
第一节 中 与
三、药剂中与法 Ⅱ混合反应装置
混合时间:用石灰与酸性废水时,采用2-5min。其它采用5-10min,如下图, 四室隔板反应池,采用压缩空气搅拌。
四室隔板反应池
Ⅲ沉淀池
采用竖流式(沉渣量少时)或平流式(排泥困难时)。沉渣用污泥泵排出。
(4) 混合后废水得pH值 ＨＣl全部电离,且当量浓度＝摩尔浓度,故
[H+]=0、38*10-3 mol/L,pH=-lg[H+]=3、42 (5) 中与池有效容积
反应时间取2h W=(8+16、3)*2=48、6m3
工业废水的化学处理方法
第三章 工业废水的化学处理
1
第一节 中与
一、概述 二、酸碱废水互相中和法 三、药剂中和法 四、过滤中和法
第一节 中和
一、概述
1、酸碱废水得来源与处置 ●酸性废水:化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂几金属酸洗车间等; ●碱性废水:印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等; ●当酸或碱废水得浓度很高时,如在3%-5%以上时,应考虑回用与综合利用得 可能性;当浓度不高,如小于3%时,才考虑中与处理。
23,沉淀剂采用石灰乳,其工艺流程图如下所示。 一级化学沉淀控制PH为3、47,使铁先沉淀,铁渣含铁32、84%,含铜0、
148%;第二级化学沉淀控制PH在7、5-8、5范围,使铜沉淀,铜渣含铜3、 06%,含铁1、38%。废水经二级化学沉淀后,出水可达到排放标准,铁渣与铜 渣可回收利用。
第二节 化学沉淀
石灰经消解后,形成石灰乳 排至溶液槽。消解采用人工 与机械法。
采用机械搅拌、空气搅拌、 水泵搅拌。
石灰乳投配装置
第一节 中 与
三、药剂中与法 Ⅱ混合反应装置
混合时间:用石灰与酸性废水时,采用2-5min。其它采用5-10min,如下图, 四室隔板反应池,采用压缩空气搅拌。
四室隔板反应池
Ⅲ沉淀池
采用竖流式(沉渣量少时)或平流式(排泥困难时)。沉渣用污泥泵排出。
废水处理工程课件第3章混凝5-6
第五节 混凝工艺与设备
②浮球阀计量系统
利用槽内浮球阀与槽底 管口高差(H)恒定，槽底 管口流量不变原理，通过 改变池底管口苗嘴或孔板 的孔径来控制投药量。
第五节 混凝工艺与设备 ③ 流量计计量系统 ④ 计量泵计量
第五节 混凝工艺与设备
⑤ 三角堰计量系统 （适用于大、中流量计量。）
第五节 混凝工艺与设备
第五节 混凝工艺与设备 A、分流隔板混合池
第五节 混凝工艺与设备
B、跌水混合池
利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。
第五节 混凝工艺与设备
C、水跃式混合池
利用3m/s以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行 混合。
第五节 混凝工艺与设备 D、涡流式混合设备
设计要点： 底部锥角30-45°； 反应时间1-1.5min，≤2min； 入口流速1-1.5m/s； 圆柱部分上升流速25mm/s。
第五节 混凝工艺与设备
B、管式静态混合器 管内装设若干个固体混合单元体。
第五节 混凝工艺与设备
C、扩散混合器
在管式孔板混合器前加一锥形 帽，水流和药剂对冲锥形帽而后 扩散形成剧烈紊流，使药剂和水 达到快速混合。
第五节 混凝工艺与设备
2、其它水力混合方式
A、分流隔板混合池 B、跌水混合池 C、水跃式混合池 D、涡流式混合设备 E、廊道式格板混合池
① 重力投加 ② 虹吸式定量投加 ③ 水射器投加 ④ 用计量泵投加药剂
第五节 混凝工艺与设备
① 重力投加
可直接将混凝剂 溶液投入管道内或 水泵吸水管喇叭口 处。
第五节 混凝工艺与设备
② 虹吸式定量投加
可通过改变虹吸 管进口和出口高度 之 差 (H) ， 控 制 投 加量。
水处理工程混凝PPT培训课件
电位离子 反离子
滑动面
胶团边界
吸附层
胶粒
扩散层
A B
C 阳离子浓度
阴离子浓度
ξ电位 φ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
电位离子 反离子
滑动面
胶团边界
吸附层
胶粒
扩散层
A B
C 阳离子浓度
阴离子浓度
ξ电位 φ电位
水处理工程
斥 力
合力
水处理工程混凝
水处理工程
第1节 混凝的去除对象
混凝—就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中 的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过 程。
凝聚和絮凝 其涵义存在着四种不同用法： １.两者当作同义语，不加区别，可以互相通用。（胶体化学中应用） ２．凝聚之胶体的脱稳阶段，絮凝指胶体脱稳后结成大颗粒絮体的阶 段．（水处理工程） ３．凝聚指压缩双电层所产生的脱稳过程，絮凝指由于胶体颗粒被吸附 在长链状的有机高分子上面所引起的脱稳作用（即架桥作用）．（LaMer 1964) ４．凝聚指胶体脱稳及形成絮体的整个过程，絮凝仅指结成絮体这一阶 段．（Ｗeber在‘水质控制污物理化学方法’一书中提出．
水处理工程
化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素 很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、 碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。 双电层压缩机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理
反 离 子 浓 度
斥 力
水处理工程
溶液中离子浓度高 溶液中离子浓度低
合 胶粒 力 间距
一、压缩双电层机理
污水处理之化学混凝法PPT课件
污水处理之化学混凝法
2020/2/21
1
化学混凝法是最常用的污水预处理方法。煤气站循环水中悬浮物、油与水都不是单体存在的， 由于长期的循环，水中固体颗粒在泵内叶轮的作用下被极度细化，成为水与固体均匀混合 的悬浊液，水与水中的油同时成为水油均匀混合的乳浊液，在循环水中还生成胶体（这些 胶体在水中极为稳定）。化学混凝沉淀法就是利用药剂破坏胶体、乳浊液的稳定性，从而 从悬浊液中分离出固体颗粒，从乳浊液中的油分离出来，经过凝聚而成较大颗粒，并将水 中油及固体粒子吸收最后组成的凝聚颗粒，逐渐增大而发展为絮凝体，此絮凝体即常称的 矾花。在投入一定量的絮凝剂后，其中大部分絮凝体比重逐渐增大而下沉至池底，作为沉 淀物析出，少量的聚合量低的就浮在水面，当然，在投入足够的药剂量，有足够形成絮凝 体时间及足够的沉降时间时，当下沉的絮凝体量大大超过上浮的絮凝体及悬浮在水体中的 絮凝体量时，此时就得到明显的混凝沉降效果。
2020/2/21
5
3、 效果较好，脱油及悬浮物去除率一般在50~90%左右。Βιβλιοθήκη 2020/2/216
其缺点是：1、 投入药剂量较大，所以运行成本较高。
2020/2/21
7
2、 在当药剂使用废酸时，由于循环水系统值的下降，会造成对设备及管道一定程度的腐蚀。 煤气站煤气洗涤水管理工作中，新水管道不能与循环水管道直接接通。这是为了防止阀门 不严密时造成污水漏入新水系统。此外，为防止污水在一定温度下蒸发造成大气环境恶化 的措施有：
2020/2/21
11
1 竖管的排水封由原来的打开清理孔敞开运行为关闭清理孔封闭运行。
2020/2/21
12
2 对引导槽和吸水井加盖进行封闭。
2020/2/21
13
2020/2/21
1
化学混凝法是最常用的污水预处理方法。煤气站循环水中悬浮物、油与水都不是单体存在的， 由于长期的循环，水中固体颗粒在泵内叶轮的作用下被极度细化，成为水与固体均匀混合 的悬浊液，水与水中的油同时成为水油均匀混合的乳浊液，在循环水中还生成胶体（这些 胶体在水中极为稳定）。化学混凝沉淀法就是利用药剂破坏胶体、乳浊液的稳定性，从而 从悬浊液中分离出固体颗粒，从乳浊液中的油分离出来，经过凝聚而成较大颗粒，并将水 中油及固体粒子吸收最后组成的凝聚颗粒，逐渐增大而发展为絮凝体，此絮凝体即常称的 矾花。在投入一定量的絮凝剂后，其中大部分絮凝体比重逐渐增大而下沉至池底，作为沉 淀物析出，少量的聚合量低的就浮在水面，当然，在投入足够的药剂量，有足够形成絮凝 体时间及足够的沉降时间时，当下沉的絮凝体量大大超过上浮的絮凝体及悬浮在水体中的 絮凝体量时，此时就得到明显的混凝沉降效果。
2020/2/21
5
3、 效果较好，脱油及悬浮物去除率一般在50~90%左右。Βιβλιοθήκη 2020/2/216
其缺点是：1、 投入药剂量较大，所以运行成本较高。
2020/2/21
7
2、 在当药剂使用废酸时，由于循环水系统值的下降，会造成对设备及管道一定程度的腐蚀。 煤气站煤气洗涤水管理工作中，新水管道不能与循环水管道直接接通。这是为了防止阀门 不严密时造成污水漏入新水系统。此外，为防止污水在一定温度下蒸发造成大气环境恶化 的措施有：
2020/2/21
11
1 竖管的排水封由原来的打开清理孔敞开运行为关闭清理孔封闭运行。
2020/2/21
12
2 对引导槽和吸水井加盖进行封闭。
2020/2/21
13
污水的化学处理PPT课件
混凝的机理：混凝可分为压缩双电层、吸附电中 和、吸附架桥、沉淀物网捕四种机理。
（1）压缩双电层机理 (modification of the electrical double
layer)
双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。当 向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高时， 则扩散层的厚度将减小。
碰撞而作无规则的布朗运动，布朗运动足以抵 抗重力影响，具有动力学稳定性；
带电，同类胶体微粒带有同性电荷。
水化膜，许多水分子被吸引在亲水胶体微粒
周围，形成水化膜。
2.胶体的结构
双 电 层 结 构 模 型
滑动面以内的部分称胶粒 胶粒与扩散层之间的电位差称ξ电位
[胶核]电位离子，束缚反离子自由反离子 [Fe(OH)3]m nH＋ (n－x)Cl－x+ Cl－
(b)易快速形成大的矾花，沉降性能好，投药量 一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝 那样造成水浑浊。
(c)适宜的pH值范围较宽(在5－9之间)，且处理 后水的pH值和碱度下降较小。
(d)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。 (e)其碱化度比其它铝盐、铁盐为高，因此药液
对设备的侵蚀作用小。
5）活化硅酸(activated silicate)
优点：形成的矾花沉降性好，处理低温水或低 浊度水效果比铝盐好，适宜的pH值范围较宽；
缺点：处理后的水的色度比铝盐的高，腐蚀性 大。
2）硫酸亚铁(ferrous sulfate)
FeSO4·7H2O是半透明绿色晶体，易溶于水，在 水温2O℃时溶解度为21％。
硫酸亚铁离解出的Fe2＋只能生成最简单的单核 络合物，因此，不如三价铁盐混凝效果好。
颗粒粒径小于1nm的真溶液； 颗粒粒径为1－100nm的胶体溶液； 颗粒粒径大于100nm的悬浮液。
（1）压缩双电层机理 (modification of the electrical double
layer)
双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。当 向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高时， 则扩散层的厚度将减小。
碰撞而作无规则的布朗运动，布朗运动足以抵 抗重力影响，具有动力学稳定性；
带电，同类胶体微粒带有同性电荷。
水化膜，许多水分子被吸引在亲水胶体微粒
周围，形成水化膜。
2.胶体的结构
双 电 层 结 构 模 型
滑动面以内的部分称胶粒 胶粒与扩散层之间的电位差称ξ电位
[胶核]电位离子，束缚反离子自由反离子 [Fe(OH)3]m nH＋ (n－x)Cl－x+ Cl－
(b)易快速形成大的矾花，沉降性能好，投药量 一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝 那样造成水浑浊。
(c)适宜的pH值范围较宽(在5－9之间)，且处理 后水的pH值和碱度下降较小。
(d)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。 (e)其碱化度比其它铝盐、铁盐为高，因此药液
对设备的侵蚀作用小。
5）活化硅酸(activated silicate)
优点：形成的矾花沉降性好，处理低温水或低 浊度水效果比铝盐好，适宜的pH值范围较宽；
缺点：处理后的水的色度比铝盐的高，腐蚀性 大。
2）硫酸亚铁(ferrous sulfate)
FeSO4·7H2O是半透明绿色晶体，易溶于水，在 水温2O℃时溶解度为21％。
硫酸亚铁离解出的Fe2＋只能生成最简单的单核 络合物，因此，不如三价铁盐混凝效果好。
颗粒粒径小于1nm的真溶液； 颗粒粒径为1－100nm的胶体溶液； 颗粒粒径大于100nm的悬浮液。
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第五节 混凝工艺与设备 ④ 用计量泵投加药剂
第五节 混凝工艺与设备
(三) 混凝剂计量方式
基本要求： ①投量浮子准—确苗；嘴(孔板)计量系统 ②工作浮球灵阀活计可量靠系；统 ③设备流量简计单计；量系统 ④操作计量方泵便计。量
⑤ 三角堰计量系统
第五节 混凝工艺与设备
① 浮子—苗嘴(孔板)计量系统
第五节 混凝工艺与设备
使药剂能快速、均匀地分散到废水中。
★水★★力★均条快匀件速：要：是求是为：因了混化凝学剂反在应废能水在中废发水生中水各解部反分应得的到 速絮均体衡度，发很搅速并展快拌度不。，时梯要需间度求要：：生尽1G0=成量－5大造0300颗成～s粒，急1；工0速0业扰0s应动-1用以。常生取成2大m量in细。小
絮凝反控应制设指备标应：有一定的停留时间和适当的搅拌强度，使 小絮速体度有梯一度适G宜=的1相0～互7碰0s撞-1机。会。
搅水拌流强速度度太v大=1或5太－小30，m会m对/s反。应池的絮凝效果产生影 响。反应时间t=15－30min。
第五节 混凝工艺与设备
问题： 分离絮体可以采用哪些工艺？
混凝沉淀工艺 混凝工艺
混凝气浮工艺
第五节 混凝工艺与设备
二、混凝剂的调配与投加 （1）混凝剂的调配 （2）混凝剂的投加
固体投加 液体投加
第五节 混凝工艺与设备 (一)混凝剂干投法 （应用较少）
工艺流程： 药剂输送→粉碎→提升→计量→加药混合
B、管式静态混合器 管内装设若干个固体混合单元体。
第五节 混凝工艺与设备
C、扩散混合器
在管式孔板混合器前加 一锥形帽，水流和药剂 对冲锥形帽而后扩散形 成剧烈紊流，使药剂和 水达到快速混合。
第五节 混凝工艺与设备
2、其它水力混合方式
A、分流隔板混合池 B、跌水混合池 C、水跃式混合池 D、涡流式混合设备 E、廊道式格板混合池
≤2min； 入口流速1-1.5m/s； 圆柱部分上升流速25mm/s。
第五节 混凝工艺与设备 E、廊道式格板混合池
第五节 混凝工艺与设备
3、水泵混合
将药剂投加在水泵的吸水管内或喇叭口处，利用水泵
叶轮高速旋转达到快速混合的目的。
特点：
混合效果好，不需另建混合设 施；
节省动力； 各型水厂均可采用；
第五节 混凝工艺与设备
搅拌强度用速度梯度G 来表示。
速度梯度是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速度 差d速u度与梯垂度直与水搅流拌距时离间dy的间乘的积比G值t值，可即间G接=d表u示/d整y个。反（应单 位时：间s内-1）颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般 Gt速值度应梯控度制实在质10上4～反1映05了之颗间粒。的在碰G值撞给机定会的。情速况度下差，越可大， 颗调粒节间t值越来易改发善生反碰应撞效；果间。距越小，颗粒间也越易发生碰 撞。
① 重力投加 ② 虹吸式定量投加 ③ 水射器投加 ④ 用计量泵投加药剂
第五节 混凝工艺与设备
① 重力投加
可直接将混凝剂 溶液投入管道内或 水泵吸水管喇叭口 处。
第五节 混凝工艺与设备
② 虹吸式定量投加
可通过改变 虹吸管进口和 出口高度之差 (H) ， 控 制 投 加量。
第五节 混凝工艺与设备
③ 水射器投加
②浮球阀计量系统
利用槽内浮球阀与槽底 管口高差(H)恒定，槽底 管口流量不变原理，通过 改变池底管口苗嘴或孔板 的孔径来控制投药量。
第五节 混凝工艺与设备 ③ 流量计计量系统 ④ 计量泵计量
第五节 混凝工艺与设备
⑤ 三角堰计量系统 （适用于大、中流量计量。）
第五节 混凝工艺与设备
三、混合
(一) 混合的作用
第五节 混凝工艺与设备
(二) 混合方式 水力混常合见混合方式： 机械混合管式混合
水泵混合 机械混合
第五节 混凝工艺与设备
1、管式混合
A、普通管道混合 B、管式静态混合器 C、扩散混合器
A、普通管道混合 把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进行混合。 药剂加入方式： 《图》
第五节 混凝工艺与设备
《水污染控制工程》课件
第五节 混凝工艺与设备
第五节 混凝工艺与设备
一、工艺流程
混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀 分离等单元组成。
混合 反使应混凝剂迅速、均匀地分散到 废水 中沉，在淀通一过定压的缩水双流电条层件和下电，中小和“作矾用花，”使 胶通体过反脱吸应稳附过，架程形桥形成和成小沉的“淀大矾物絮花网体”捕进。等入作沉用淀形池 成进较行大分的离絮体。
要求：
泵房距离处理设备不大于 150m。
第五节 混凝工艺与设备
水泵混合的投药位置
1、（泵1前）投泵加前投加 ☆★ （2加、2）注泵泵在后后取投投水加加泵吸☆水★ 管中或吸水喇叭口处，见 图。加目注在前水大泵多出数水采压力用管这（种见方图式）或，沉主淀要池优进口点处是。可利 用水当泵取叶水泵轮离使净药水剂装和置较原远水（得约到大充于5分00混m合），时，而为且防借止反应 助过于早水，已泵结吸成力的吸絮入粒在，管容道易或加进注入沉。淀池时破碎，从而影响净 水缺效果点，是所药以剂采对用泵水后泵投有加一。定的腐蚀作用。
第五节 混凝工艺与设备 A、分流隔板混合池
第五节 混凝工艺与设备
B、跌水混合池
利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。
第五节 混凝工艺与设备
C、水跃式混合池
利用3m/s以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行 混合。
第五节 混凝工艺与设备 D、涡流式混合设备
设计要点： 底部锥角30-45°； 反应时间1-1.5min，
泵后投加因投药点承压或无吸力，故需要用水射器或加药 泵。其优点是不发生药剂对水泵的腐蚀。
第五节 混凝工艺与设备 4、机械搅拌混合
第五节 混凝工艺与设备
四、絮凝反应
(1) 反应的作用 是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触， 絮凝成较大颗粒的过程。
第五节 混凝工艺与设备
四、反应（絮凝）
(2) 反应过程的水力条件
工作原理：图
第五节 混凝工艺与设备
(二)混凝剂湿投法
工艺流程： 溶解池→溶液池→定量控制设备→投加设备→混合池
溶解设备：溶解池、搅拌设备。 药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人 工调配等。 溶液池：配制一定浓度溶液的设施。 溶液池.溶解池的计算(例题)
第五节 混凝工艺与设备
(三) 混凝剂投加方式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ