水质工程学 第四章凝聚与絮凝
（4）--水质工程学考试试卷B答案
（4）--⽔质⼯程学考试试卷B答案
）
⽔质⼯程学试题（B
⼀、填空题（1×10=10分）
1、胶体的聚集机理主要包括、、和。
答案：压缩双电层、吸附-电中和、吸附架桥、⽹捕卷扫
2、悬浮物在⽔中的沉淀可分为四种基本类型：、、和。答案：⾃由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀
3、滤池的运⾏主要包括和两个过程。
答案：过滤和反冲洗
4、悬浮物经过迁移和附着两个过程到达滤料表⾯，悬浮颗粒在滤层孔隙⽔流中的迁移主要有五种基本作⽤、、、和。
答案：沉淀、惯性、截阻、扩散、动⼒效应
5、主要控制DBP的技术有三种：、和。
答案：强化混凝、活性炭吸附和膜过滤
6/、所有各种杂质，按它们在⽔中的存在状态可分为三类：、和。答案：悬浮、胶体和溶解物
7、污⽔中的、等营养物质排到⽔体，将引起⽔体富营养化。
答案：N、P
8、⼀般采⽤⽣化和两个指标来表⽰有机物的含量。
答案：化学需氧量COD和⽣化需氧量BOD
9、沉淀池的形式按池内⽔流⽅向的不同，可分为、和三种。
答案：平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池
10、⼀般采⽤BOD5/COD⽐值来初步评价废⽔的。
答案：可⽣化性
⼆、名词解释（2×10=20分）
1、离⼦交换
答案：是⼀类特殊的吸附过程，离⼦交换剂从电解质溶液中吸取某种阳离⼦或阴离⼦，⽽把本⾝所含的另⼀种带相同电荷符号的离⼦等当量的交换下来并释放到溶液中去的过程。
2、异向絮凝
答案：由布朗运动所引起的胶体颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。
3、混凝
答案：包括凝聚和絮凝，凝聚是指胶体脱稳并⽣成微⼩聚集体的过程，絮凝是指脱稳的胶体颗粒或微⼩悬浮物聚结成⼤的絮体
水质工程学名词解释
流速过小：淤塞，影响过水能力
调节的功能
调节水量；均化水质；同时调节水量、均化水质。
调节的目的
削弱水质水量波动对废水处理工艺的影响，利于或保证处理工艺的正常运行，保
证稳定的处理效果。
调节方式
在线调节：全部废水均流过调节池，对废水的流量和水质可进行大幅度调节。
离线调节：只有超过日平均流量的那部分废水进入调节池，对废水的流量和水质
的调节幅度较小，并需另设提升泵，操作复杂，不常采用。
调节池的类型
均量池；均质池；均化池；
9
水质工程学习题(全)
水质工程学习题(全)
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第一章水质与水质标准
填空题:
1、水的循环包括：和。
2、按水中杂质的尺寸，可以将杂质分为、、三种。
3、含磷物质存在形式:、、 ;
溶解性的磷：、、；悬浮性的磷：。
4、按处理程度污水处理分为:、、 .
5、污水的最终出路：、、。
6、城市污水：包括以下四部分、、、 .
7、污水复用分:、。
8、有直接毒害作用的无机物：、、、、、。
9、生活饮用水的水质指标可分为、、、四类。
10、通常采用、、、等水质指标来表示水质耗氧有机物的含量。
名词解释：
1、合流制
2、分流制
3、 BOD
4、 COD
5、 TOC
6、 TOD
7、总残渣、总固体或叫蒸发残渣
8、水体富营养化（eutrophication ）的定义 9、水环境容量 10、水体自净
问答题：
1、污水中含氮物质的分类及相互转换
2、什么是水体自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一?
3、在研究水体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题？在进行水体自净的计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于 4mg/L为根据的,但在北方严
水质工程学Ⅰ思考题答案
参考答案
第1章 水质与水处理概论
一、选择题
1、 ABDE
2、 ABCE
3、 ABC
第2章 水的处理方法概论
一、问答题
1、答：CMB 型反应器的假定条件是整个反应器是一个封闭系统，在反应过程中不存在由物质的迁移而导致的物质输入和输出，且恒温操作。
CSTR 反应器假定反应器内的物料完全均匀混合且与输出生产物均相同等温操作。
PF 反应器假定反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用。唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。
理想反应器虽不能完全准确地描述反应器内所进行的实际过程，但可以近似反映真实反应器的特征。而且，由理想反应器模型可进一步推出偏离理想状态的实际反应器模型。
2、答：三种理想反应器的容积和物料停留时间根据反应器内物料衡算求得。
CMB 型 反应级 平均停留时间 0
)(10i c c k
- 1 i
c c Ln k 01 2 )1(100-i
c c kc n （n ≠1） ]1)[()1(11010
----n i n c c c n k CSTR 型 0 )(10i c c k
- 1 )1(10-i
c c k 2 )1(10-i
i c c kc n （n ≠1） )1(101--i n i
c c kc PF 型 0 )(10i c c k
- 1 i c c Ln k 01
2
)1(100-i
c c kc n （n ≠1） ]1)[()1(11010----n i n c c c n k 其中：c 0为进口物料浓度；
C i 为平均停留时间t 时的物料浓度；
K 为反应速率常数。
3、解：设原有细菌密度为c 0，t 时后尚存活的细菌密度为c i ，被杀死的细菌密度则为c 0-c i ，根据题意，在t 时刻，%5.990
第5章 凝聚与絮凝
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24
4.聚合氯化铝
斥力，降低排斥能峰。
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6
5.1.3 胶体的稳定性
胶体的动力稳定性 胶体稳定性的原因 胶体的带电稳定性
胶体的溶剂化作用稳定性
◆胶体的动力稳定性：是由布朗运动引起的。胶体颗粒尺寸很小，无规则的布 朗运动强，对抗重力影响的能力强而不下沉，胶体颗粒均匀分散在水中而稳 定。
◆胶体的带电稳定性：是由静电斥力引起的。静电斥力对抗范德华引力，使胶 体颗粒保持分散状态而稳定。
◆ 投加高分子助凝剂，利用吸附架桥作用。 ◆ 投加矿物颗粒（如粘土），增加混凝剂水解产物
的凝结中心，提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密 度。 ◆ 投加混凝剂后直接过滤。
低温低浊水的混凝更为困难，成为专门研究课题。
如果原水中悬浮物浓度太高时，混凝剂用量加大， 为节约混凝剂，通常先预沉或投加高分子助凝剂。
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7
5.2 混凝机理 5.2.1 胶体的凝聚机理
◆ 压缩双电层作用机理 ◆ 吸附-电中和作用机理 ◆ 吸附-架桥作用机理
◆ 网捕-卷扫作用机理
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8
1. 压缩双电层作用机理
加入电解质后，溶液中的高价态反离子浓度增高， 通过静电引力置换出胶体原来吸附的低价反离子，扩 散层厚度缩小，产生压缩双电层作用，使ζ 电位降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作 用。
水质工程学练习题(4)
水质工程学练习题(4)
第三章混凝一、填空：
1、水处理过程中,混凝过程主要的去除对象为胶体和微小悬浮物。
2、胶体在水中之所以稳定,主要原因为胶体的动力稳定、带电稳定和胶体的溶剂化作用。
3、常用的混凝剂有硫酸铝、三氯化铁和聚合氯化铝。
4、目前公认的四个混凝机理分别是：压缩双电层、吸附-电中和、吸附架桥、网捕-卷扫。
5、根据快速混合的原理，混合设施主要有如下四类：水利混合、水泵混合、管式混合、机械混合。
6、混凝剂与水的混合絮凝中控制水利条件的重要参数是速度梯度G值和絮凝时间T 值。混合阶段要求的水利条件是G值为700~1000S-1，T值为10~20s，絮凝阶段要求的水利条件是平均G值为20~70S-1，GT值为1×104 ~1×105。二、名词解释：混凝的定义总电位ζ电位
压缩双电层
速度梯度G--指两相邻水层的水流速度差与它们之间的距离的比值。复合混凝剂同向絮凝异向絮凝混凝剂助凝剂
三、问答题：
1．试述混凝机理，及影响混凝效果的主要因素。答：胶粒的混凝机理
①压缩双电层作②吸附电中和作用③吸附架桥作用④网捕卷扫作用（4分）絮凝机理：
①异向絮凝②同向絮凝（3分）影响因素：（3分）
①水温的因素②PH的影响③水的碱度的影响④浊质颗粒的影响
⑤水中有机污染物的影响⑥混凝剂的种类及投加量的影响⑦混凝剂的投加方式的影响
2、铝盐和铁盐作为混凝剂在水处理过程中发挥哪三种作用？
（1）Al3+或Fe3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱稳凝聚作用。（2）高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用。
（3）以氢氧化物沉淀形式存在时的网捕絮凝作用。
水质工程学 第四章 沉淀1
? 临界沉降点：界面沉降速率开始减小。
沉淀开始 t=0，浑液面从水面开始沉降，浑 液面起始高度为 H0，于t时刻沉降到 H的位置 ，则浑液面的沉速为：
u ? H0 -H t
高浊度的水、澄清池中的悬浮泥渣层沉降， 污水活性污泥沉降和浓缩都会出现界面沉降。
? （2）絮凝沉淀(Flocculent Settling) ： ? 悬浮物质浓度为50-500mg/；L ? 颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用； ? 颗粒粒径与质量逐渐加大，沉速不断加快
? （3）区域沉淀（成层/拥挤沉淀）(Zone Settling) ： ? 悬浮物质浓度〉500mg/；L ? 相邻颗粒之间互相妨碍、干扰； ? 沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒 ? 各自保持相对位置不变 ? 颗粒群结合成一个整体向下沉淀 ? 形成清晰的液—固界面，沉淀显示为界面下沉
第四章 沉淀
? 内 容：
? 4.1 杂质颗粒在静水中的沉降 ? 4.2 平流沉淀池 ? 4.3 斜板、斜管沉淀池 ? 4.4 澄清池 ? 4.5 水中造粒 ? 4.6 辐流沉淀池 ? 4.7 气浮
? 重 点：
? 沉淀基本理论/理想沉淀池理论 ? 沉淀池的沉淀类型及计算
? 难 点：
? 沉淀基本理论及计算
沉降过程分析： 沉淀筒分为清水、等浓度、过渡、淤积层
第4章 凝聚与絮凝
第4章凝聚与絮凝
在煤泥水的多相分散体系中，微细颗粒的存在对其沉降和过滤特性起着决定性的作用，借助于化学手段使微细颗粒聚集成较大颗粒絮团，成为改善煤泥水沉降及固液分离效果的有效途径。
加入某些离子，通过降低颗粒间电性斥力使份散体系失去稳定性而形成凝聚体，称凝聚。
由于溶在液相中的高分子聚合物与细颗粒的吸附以及自身的架桥作用，使分散体系失于稳定性而形成絮状结合体，称为絮凝。
絮凝化学包括凝聚与絮凝原理，凝聚剂和絮凝剂的制备、
性质、使用等。
一、凝聚理论
1. 颗粒受力
细粒分散体系中颗粒受两种力作用(确切讲受两种力支配)：
1)范德华引力。由构成颗粒的分子综合作用形成。特点：
属引力，有利于颗粒凝聚；随颗粒间距减小而显著增大。力
的大小与间距三次方，二次方成反比)。
2)静电作用力。由颗粒表面荷电而引起的颗粒电性作用
力。静电吸引与排斥，取决于相互作用的颗粒所表现的电性
（正负与大小）；与范德华引力相比，静电作用力属长程
力。
2. 同相凝聚与异相凝聚
具有相同颗粒表面电位的颗粒之间的凝聚称为同相凝
聚。由于表面电位相同，颗粒之间受静电斥力作用。同
相凝聚过程由DLVO理论加以叙述。
表面电位不同的异类颗粒之间的凝聚为异向凝聚。异类
凝聚的静电作用分两种情况：1)相反电性(或一方不带电)
的颗粒，总受到其静电引力作用；2)具有相同电性但大
小不一的颗粒，相距较远时表现为静电斥力；而距离变小
后又呈现静电吸引。在两类异相凝聚中，前后为自发过
程，而后者则取决于荷电较小的颗粒电量。
在煤泥水体系中，由于煤和矿物质颗粒在正常PH条件下
都荷负电，且电位相差不在，因此以同相凝聚为主。3.
水质工程学_彭永臻_作业..
⽔质⼯程学_彭永臻_作业..第⼀章⽔质与⽔质标准
填空题：
1、⽔的循环包括：和。
2、按⽔中杂质的尺⼨，可以将杂质分为、、三
种。
3、含磷物质存在形式：、、；
溶解性的磷：、、；悬浮性的磷：。
4、按处理程度污⽔处理分为：、、。
5、污⽔的最终出路：、、。
6、城市污⽔：包括以下四部分、、、。
7、污⽔复⽤分：、。
8、有直接毒害作⽤的⽆机物：、、、、、
。
9、⽣活饮⽤⽔的⽔质指标可分为、、、四
类。
10、通常采⽤、、、等⽔质指标来表⽰
⽔质耗氧有机物的含量。
名词解释：
1、合流制
2、分流制
3、 BOD
4、 COD
5、 TOC
6、 TOD
7、总残渣、总固体或叫蒸发残渣
8、⽔体富营养化 ( eutrophication ) 的定义 9、⽔环境容量 10、⽔体⾃净
问答题：
1、污⽔中含氮物质的分类及相互转换
2、什么是⽔体⾃净？为什么说溶解氧是河流⾃净中最有⼒的⽣态因素之⼀？
3、在研究⽔体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和⽣化需氧量这两个问题？在进⾏⽔体⾃净的计算时，关于溶解氧⼀般是以夏季⽔体中不低于 4mg/L为根据的，但在北⽅严寒地区，
对于溶解氧的要求往往提⾼，这是什么原因？
4、进⾏⽔体污染的调查，主要应采取哪些步骤？
5、什么是⽔体富营养化？富营养化有哪些危害？
6、 BOD 的缺点、意义？
7、什么是“⽔华”现象？
8、什么是“ ⾚潮” 现象？
9、氧垂曲线的意义，使⽤时应主意哪些问题？
10、写出氧垂曲线的公式，并图⽰说明什么是氧垂点。
11、河⽔：最旱年最旱⽉平均时流量（保证率 95% ）
（⽔速为0.25m/s），⽣化需氧量
水质工程学重点
水体富营养化是：指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水在光照和其他环境条件适宜的情况下，水中的这些营养物质足以使水中的藻类过量生成随后的藻类死亡和随之而来的异样微生物代谢活动中水体中的溶解氧很可能被耗尽造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏现象。水体的自净作用指水体在流动中或随着时间的推移，水体中的污染物自然降低的现象。
混凝：是通过某种方法使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程，是水和废水处理工艺中的一种单元操作，包括凝聚和絮凝。凝聚：主要指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程，絮凝：主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。异相絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集。
絮凝设施：机械絮凝池，隔板絮凝池，折板絮凝池，网格絮凝池，穿孔旋流絮凝池
负水头现象：当过滤进行到一段时间时，滤料表面由于被阻塞，使整个滤层的水损集中在滤池表面，在过滤后期滤层内部出现真空到某一深度处的滤层水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出现负水头
滤层的膨胀率：在滤层的反冲洗过程中，滤层因部分或全部悬浮于上升水流中而使滤层厚度增大的现象，滤层增厚的相对比率
大阻力配水系统能定量地控制反冲洗水分布的均匀程度，工作比较可靠，但是水头损失较大，是一个缺点，常用的有穿孔管配水系统
小阻力配水系统虽然分布水的均匀程度较差，但反冲洗时消耗的水头损失很小，为滤池实现反冲洗提供了便利条件，用于中小型设备，常用的有格栅，孔板，穿孔渠，滤头
CT值：消毒剂的浓度与接触时间的乘积；GT值：速度梯度与絮凝时间的乘积
第5章 凝聚与絮凝
第5章凝聚与絮凝
本章提要：介绍水中胶体的结构与稳定性，絮凝与凝聚的概念，混凝机理，混凝剂与助凝剂性质与投加方法，混凝构筑物的设计与计算，混凝过程的运行与管理等。通过本章的学习，应掌握胶体的结构、稳定性及水的混凝过程，以及常用混凝剂的作用机理与投加方法。能够运用相关水处理原理及公式进行水的混凝设施的设计与计算。
本章重点：胶体的结构、胶体稳定性、絮凝与凝聚机理、影响混凝效果的主要因素、混凝剂的特性，混凝构筑物的设计与计算。
本章难点：混凝机理、混凝动力学。
概述
凝聚：水中胶体失去稳定（脱稳）并生成微小聚集体的过程。
絮凝：脱稳的胶体相互聚结成大的絮凝体的过程。
混凝：水中胶体粒子失去稳定并相互聚结成大的絮凝体的过程，它是通过向水中投加混凝剂实现的。混凝是凝聚和絮凝的总称。
混凝去除对象:水中胶体粒子及微小悬浮物。
应用：广泛应用于给水处理，也可用于工业水处理及城市污水的三级处理和深度处理等。另外，还可用于水的除油、脱色。
思考：水处理中，为什么需要进行混凝处理？
5.1 水中胶体稳定性
作为水中的胶体颗粒杂质，其粒子尺寸大约在1nm到1um之间，直接进行沉淀分离处理几乎是不可能。因此从水处理的角度而言，认为胶体在水中是稳定的。
水中胶体稳定性：指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。
原水现状: 胶体分散悬浮而稳定。
处理目标：通过适当的技术手段使均匀分散的稳定胶体颗粒失去稳定性，胶体相互
碰撞聚结成大颗粒，达到沉降分离目的。
思考：为什么水中胶体具有稳定性？
5.1.1 胶体的双电层结构
胶体颗粒的最内层称为胶核，胶核表面因吸附电位形成离子而带电，胶核通过静电引力作用吸附溶液中的反离子到其周围，构成胶体的双电层结构。见图5-1所示。
水质工程学——第4章 沉淀与澄清
残余颗粒分数
沉速
wenku.baidu.com
图 沉淀实验筒 沉淀试验筒
图 理想沉淀池的去除百分比计算 理想沉淀池的去除百分比计算
例题P298
二、 凝聚性颗粒的沉淀过程分析
实验方法
沉淀试验筒，筒长接近实际池深，2～3m， 直径不小于100mm，设5～6个取样口。
在t0、 t1、 t2、…tn时取样 C0h1、 C1h1、C2h1、…Cnh1 （h1高度取样口不同时间浓度） C0h2、 C1h2、C2h2、…Cnh2 （h2高度取样口不同时间浓度）
界面高度（cm）
C0H 0 Ci (Hi vi t i )=Ci Hi '
Hi Hi vi = ti
'
H0
t0
ti=20 沉降时间t（min）
肯奇沉降曲线
dH
3.相似理论
当原水颗粒浓度 一样时，不同沉降 高度的界面沉降过 程曲线的相似性， 即：
OP1 OQ1 OP2 OQ2
图
A、 区交界面高度
分数。 h1—表示时间t0时，曲线p2与p3之间的中点高度；
式中：p2—表示沉降高度h，沉降时间t0时的去除分数，并且
h2—表示时间t0时，曲线p3与p4之间的中点高度；
h3—表示时间t0时，曲线p4与p5之间的中点高度。
. . .
上述方法是在静止条件下进行的。应用于生产中实际沉淀 池，根据经验，表面负荷和停留时间应乘以经验系数。
水质工程学教案12第四章过滤4-1过滤概述4-2过滤理论
双层滤料滤池
三层滤料滤池
混合滤料滤池
3、按药剂投加及前导工艺分类：
沉后水过滤
接触絮凝过滤（与滤料絮凝）
4、按阀门的设置分类：
四阀滤池（过滤进、出、反冲进、出）
双阀（省进、反冲排阀）（鸭舌、虹吸）
5、按滤速分类：
慢滤池 (v=0.1~0.3m/h)
快滤池 (v=5m/h)（最初）
(现在vmax=40m/h）
五、工作过程： 1、过滤 2、反冲洗
常用名词：
①滤速：单位时间水流在滤池中（无滤料计算）流速（m/h）。
②滤速与滤池负荷相同：单位时间、单位滤池面积上的过滤水量
m 3/m 2h 。
工作参数：进水浓度15度以下
单层滤料：8～10m/h
双层滤料：10～14m/h
多层滤料：18～24m/h
③工作周期：过滤和反冲洗一个全过程的时间，一般12～24h 。
()∑=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑=n i i i d p v l m m g v h H 120230200011180ϕ§4-2过滤理论 一、过滤机理：
水流夹带颗粒流入滤料、滤料吸附颗粒。有两方面的问题： ①颗粒如何与滤料接触（迁移机理）
②接触后靠什么力粘附于滤料（附着）（吸附）
（一）颗粒的迁移：（是物理力学作用）
①拦截作用：大颗粒大于过流缝隙 。
②沉淀作用：颗粒在重力作用下，脱离流线，沉到滤料上。
③惯性作用：颗粒质量大，在惯性力的作用，脱离流线与滤料接触。 ④扩散作用：较小较轻的颗粒在布朗作用下扩散到滤料表面。 ⑤水动力：水流在滤料外层有速度梯度，使非球体的颗粒在流速梯度的作用下，产生转动而脱离流线与颗粒表面接触。
现阶段只能定性的分析。
（二）颗粒的粘附：主要是物化作用
水质工程学题库及答案给水部分
水质工程学题库及答案给水部分
增加过滤效果的一种过滤方式。
14、曝气池曝气池是一种将空气通过喷嘴吹入水中，形成气泡，使水体中的溶氧
增加的设备。
15、深度过滤深度过滤是一种通过滤料深度来达到过滤效果的过滤方式，相比于
表面过滤，深度过滤可以更彻底地去除水中的杂质。
16、双层过滤器双层过滤器是一种由两层滤料组成的过滤器，可以在保证过滤效
果的同时减少滤料的使用量。
一、名词解释
1、水体自净
水体自净是指污染物随污水排入水体后，经过物理、化学和生物化学作用，使污染物的浓度降低或总量减少，从而使受污染的水体部分或完全恢复原状的现象。
2、反应器
反应器是化工生产过程中的核心部分，是发生化学反应的。
3、活塞流反应器和恒流搅拌反应器
活塞流反应器，又称管式反应器，是一种流体以队列形式通过反应器的反应器。恒流搅拌反应器，也称连续搅拌罐反应器，是一种物料不断进出、连续流动的反应器。两种反应器的反应速度和浓度分布不同。
4、胶体稳定性
胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性，分为动力学稳定性和聚集稳定性。
5、凝聚和絮凝
凝聚是指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程；絮凝是指脱稳的胶体或微小的悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。
6、混凝作用机理
混凝作用机理包括压缩双电层作用机理、吸附-电性中和
作用机理、吸附架桥作用机理和沉淀物的网捕、卷扫作用机理。
7、胶体保护
胶体保护是指当胶粒表面被高分子物质全部覆盖后，由于“胶粒-胶粒”之间所吸附的高分子受到压缩变形而具有排斥势能，或者由于带电高分子的相互排斥，使胶粒不能凝聚的现象。
水质工程学给水部分
1.胶体的稳定性胶体粒子在水中长期保持分散状态的特性；胶体稳定性分“动力学稳定”和“聚集稳定”两种。动力学稳定系指颗粒布朗运功对抗重力影响的能力；聚集稳定系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。
32.胶体脱稳的途径：一种是通过凝聚剂的作用，使胶体颗粒本身的双电层结构起了变化，ξ电位降低或消失，胶体稳定性破坏；另一种是胶体颗粒的双电层结构未起多大变化，主要是通过凝聚剂的媒介作用，使颗粒彼此聚集。胶体失去稳定性的过程叫称“凝聚”，脱稳胶体相互聚集称“絮凝”。“混凝”是凝聚和絮凝的总称。
2斜管沉淀池的特点是:(1)利用了层流原理，水力半径很小，所以雷诺数较低，水流呈现层流状态，对沉淀极为有利(2)增加了沉淀池的面积，使沉淀效率提高。(3)缩短了颗粒沉淀距离，使沉淀时间大大缩短。(4)斜板或斜管填料内絮状颗粒的再凝聚，促进了颗粒进一步长大，提高了沉淀效率
斜管组成：由进口、沉淀区、出口与集泥区四个部分组成，只是在沉淀区设置有许多斜管或斜板
平流沉淀池：①进水区：进水区是将反应池的水引人沉淀池②沉淀区：沉淀区是沉淀池的主体，沉淀作用就在这里进行。其主要尺寸取决于水厂净水构筑物的高程布置③出口区：出口区的作用是将沉淀后的清水引出④存泥区：存泥区的作用是积存下沉污泥，这部分构造与排泥方法有关
3.清水池：清水池是给水系统中调节水厂均匀供水和满足用户不均匀用水的调蓄构筑物。作用：调节一级泵站与二级泵站供水量的差额；储存水厂自用水量；储存消防水量；保障供水安全；保障消毒剂与水充分接触。
4.膜滤的分类：过滤膜以截留原水颗粒的大小分类，膜孔从粗到细分为微滤膜(MF)，超滤膜(UF)，纳诺滤膜(NF)和反渗透膜(RO)。
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水质工程学1 XX大学 环境工程学院
XX教研室
水质工程学1
第四章 凝聚与絮凝
混凝机理02
混凝剂的配置与投加
06混凝动力学04
胶体结构01影响因素05混凝剂与助凝剂03
教学内容及要求
1)理解胶体的结构及稳定性；
2)掌握混凝机理以及混凝效果影响因素；
3)掌握混凝剂种类及其选用原则；
4)掌握混凝动力学原理；
5)掌握混凝过程的特征及要求；
6)理解混凝设施的类型及特点，掌握其设计计算方法。
7)了解混凝设施的运行与管理。
对象：水和废水中常常不能用自然沉降法除去的悬浮微粒和胶体污染物。
办法：1、首先投加化学药剂来破坏胶体和悬浮微粒在水中形成的稳定分散系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体；2、再用重力沉降法予以分离。
混凝的定义：包括凝聚和絮凝两个步骤，凝聚是指使胶体脱稳并聚集为微絮粒的过程，而絮凝则指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。
水处理中主要杂质：
◆粘土（50nm-4 μm）
◆细菌（0.2μm-80μm）
◆病毒（10nm-300nm）
◆蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸
4.1胶体的稳定性和胶体结构
A:胶体的稳定性
B:胶体的双电层结构
C:DLVO理论
4.1胶体的稳定性和胶体结构 A:胶体的稳定性
（1）胶体在水中作布朗运动
在水分子热运动的撞击下作不规则运动，即布朗运动。这是胶体在水中保持稳定的因素之一。
（2）运动中的胶体带电荷
电泳现象可以说明胶体微粒是带电的。
带正电的微粒：氢氧化铁、氢氧化铝等；
带负电的微粒：碱性条件下的氢氧化铝和蛋白质等。
同种胶体微粒带同号电荷，静电斥力相互作用，不易凝聚。
4.1胶体的稳定性和胶体结构
胶体稳定性分：“动力学稳定性”和“聚集稳定”两种。
1）动力学稳定性：是指胶体粒子的布朗运动对抗重力影响的能力。胶体粒子的布朗运动足以抵抗重力影响，故而长悬，称动力学稳定。为什么不聚集下沉呢？2）聚集稳定性：指胶体粒子间不能相互聚集的特性。在布朗运动下有聚集顷向，但由于 ①胶体带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体）
3）两种稳定性间的关系：很显然，如果胶体粒子表面电荷或水化膜被消除，则失去聚集稳定性，从而可聚集成大颗粒，使动力学稳定性破坏，沉淀就会发生。因此，在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。
4.1胶体的稳定性和胶体结构
B:胶体的双电层结构
右图是胶体结构示意图。
电位离子层：在粒子的中心是胶核，它由
数百乃至数千个分散相固体物质分子组成，在胶核表面,吸附了一层带同号电荷的离子。反离子层：为维持胶体离子的电中性。在
电位离子层外吸附了电量与电位离子层总
电量相同，而电性相反的离子。
4.1胶体的稳定性和胶体结构
B:胶体的双电层结构
双电层结构：电位离子层与反离子层构成了胶体粒子的双电层结构。
电位离子层构成了双电层的内层，其所带电荷称为胶体粒子的表面电荷，其电性和电荷量决定了双电层总电位的符号和大小。反离子层构成了双电层的外层
按其与胶核的紧密程度，反离子层又分为吸附层和扩散层
反离子吸附层：紧靠电位离子，并随胶核一起运动，和电位离子层一起构成了胶体粒子的 固定层 。
反离子扩散层： 固定层 以外的那部分反离子。它由于受电位离子的引力较小，因而不随胶核一起运动，并趋于向溶液主体扩散，直至与溶液中的平均浓度相等。
滑动面：吸附层与扩散层的交界面在胶体化学上称为滑动面。
4.1胶体的稳定性和胶体结构
B:胶体的双电层结构
胶粒：通常将胶核与吸附层合在一起称为胶粒；
胶团：胶粒与扩散层组成的电中性胶团，称为胶团；
由于胶粒内反离子电荷数少于表面电荷数，故胶粒总是带电的；
其电量等于表面电荷数与吸附层反离子电荷数之差；
其电性与电位离子电性相同。
4.1胶体的稳定性和胶体结构 B:胶体的双电层结构
胶体的电动电位（ζ电位）：当胶体粒子运动时，扩散层中的大部分反离子就会脱离胶团，向溶液主体扩散。其结果必然使胶粒产生剩余电荷（其量等于脱离胶团的反离子所带电荷数值，符号与电位离子相同），使 胶粒与扩散层之间形成一个电位差，此电位称为胶体的电动电位，常称为ζ电位。总电位或 ψ 电位：胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差则称为总电位或 ψ 电位。
在总电位一定时，扩散层愈厚，ζ电位愈高，反之，扩散层愈薄，ζ电位愈低。
4.1胶体的稳定性和胶体结构 B:胶体的双电层结构
电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相凑近和接触碰撞，并在水分子的无规则撞击下做布朗运动，使胶粒长期稳定地分散于水中。
ζ电位的大小反映胶粒带电的多少，可以用来衡量胶体稳定性的大小。ζ电位愈高，胶体的稳定性就愈高。电位离子层
反离子层
双电层结构
吸附层和扩散层
滑动面
胶粒
胶团（胶体粒子）
胶体的电动电位（ζ电位）总电位或 ψ 电位
4.1胶体的稳定性和胶体结构 B:胶体的双电层结构
ζ电位决定了胶体的聚集
稳定性
一般粘土ζ电位＝-15~-
40mV
细菌ζ电位＝-30~-70mV