3-水处理混凝技术
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反应：
G 20 ~ 70s 1
t=15~30min
胶体的脱稳及凝聚
可用G · t间接表示在时间t内颗粒碰撞的总次数，值在 104~105之间则可认为符合混合、反应的要求。以上 参数是借鉴给水处理之值。
实际废水处理时，若有必要，还应进行试验进一步确定混合、 反应所需之 G · t。 常用混凝剂： 凝聚剂： PAC、PFS、AS、FC等 絮凝剂：PAM、SiO2水解物、天然高分子物等
当其投加到水中后，发生如下水解反应，水的pH也随之改变：
n Al3 nH 2 O Al(OH)3 n H n
式中n=1~6，特别当n=3时，水中产生中性的结晶胶体，对应pH为5~8。
胶体的脱稳及凝聚
同时，还在水解过程中产生许多聚合离子，这是 由于羟基架桥作用而产生。其最简单的形式是：
胶体的脱稳及凝聚
3 加药混合与絮凝池的设计 混凝单元操作中的加药混合是通过迅速搅拌达到混凝剂 与颗粒物质的充分接触，其平均速度梯度值与混凝剂 的凝聚机理有密切相关。 对于沉淀网捕过程而言，快速混合并不十分重要。 对于压缩双电层和吸附电中和，混凝剂应在0.1s左右 达到充分混合，在此， G 值的确定就十分重要。 混合： G 500 ~ 1000s 1 t=10~30s
以上四个机理不是截然可分的，不同情况下由其中一个或几个 机理起作用。
百度文库述
胶核荷电示意图 2．胶体的双电层结构
电位离子 反离子
滑动面
胶团边界
胶核
吸附层 扩散层
胶粒
ξ电位
Ψ电位
影响zeta电位的因素
概述
斥力 势能峰 胶体的动能： 1.5kT,布朗运动 势能峰：数百至数 千kT 0 中心距d 引力
斥力
概述
1 胶体颗粒的基本性质 ① 水处理中常见胶体：粘土颗粒（对于d<4μm），大部分细菌 （0.2~80nm），病毒（10~300nm），蛋白质。
② 稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质。 ③ 憎水性胶体，亲水性胶体或介于两者之间。 ④ 对憎水性胶体，其稳定性可用双电层结构来说明。 对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所 构 成的水壳来说明。
OH
2[Al(H2O)5 OH]2 [(H2O)4 Al Al(H2O)4 ] 4 2H2O
OH
在水解过程中会形成无数的其它聚合离子，某些经研究认为存在 3 5 4 可能性极大而受到重视， Al13 ( OH) Al (OH) Al 7 (OH)17 7 18 34
Al8 (OH) 4 20
等。
胶体的脱稳及凝聚
水处理中铝盐适用的pH范围为6~8.5， 14H2O计的投量为： 以Al2(SO4)3· 混凝+过滤10~100mg/L， 直接过滤0.5~5mg/L。
铁盐与铝盐有相似的水解过程。适用pH范围6~8.5， 以FeCl3计投量为： 混凝+过滤7~70mg/L， 直接过滤0.5~5mg/L。
澄清池
水处理中，常规的混凝处理工艺过程为（混合、反应、分离）： ① 混凝+沉淀 ② 混凝+沉淀+过滤 澄清池是在该池中同时完成混合反应、絮体沉降过程。 包括：混合室、反应室、导流室、分离室四个功能区。
（3）基于水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系的特点，在水处 理中往往由于有机和无机混凝剂的使用，使得水处理中的混凝机理 更为复杂。
胶体的脱稳及凝聚
2 常用混凝剂 以铝盐为例，说明其作用机理。 当Al2(SO4)3配制为10~20%溶液使用时，pH≈4， 发生下列离解反应：
Al 2 (SO4 ) 3 2Al3 3SO2 4
概述
2 （憎水性）胶体的双电层结构及其稳定性 1．颗粒表面电荷的产生 水中胶体表面都带有电荷，在一般水质中，粘土、细菌、病毒 等都是带负电的胶体。而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带 正电的胶体，其表面电荷的产生有如下四个机理：
① 固相表面对水中某种离子的特异吸附。 ② 极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关 系，这使得晶体表面有了一定符号的电荷。铁、铝、氢、氧化物颗 粒表面电荷可以是依此机理产生的。由于金属氧化物或氢氧化物的 溶解沉淀反应与溶液pH值有关，因此，这类颗粒的表面电荷和电 势受pH控制。
概述
③ 颗粒表面离子化 能团的离解，特别是高分子有机物因其极性 能团的酸碱离解而使表面带上电荷；（受pH控制）（如蛋白质： COOH – R – NH2）。
④ 某些离子型晶体（结晶物质）的Schottky缺陷在晶体表面产生 过量的阳或阴离子，而在其表面呈带正电或负电。（粘土及其它铝 硅酸盐矿物晶体的表面电荷成因）
0 d
引力
3 胶体的脱稳及凝聚 压缩双电层、电性中和、吸附桥联、沉淀网捕。
胶体的脱稳及凝聚
1 水处理中混凝过程的特点 （1）水处理中要求颗粒尽快长大到一定的粒度，以便在沉淀设备 中能除掉。因此，对粒度和沉淀时间有严格要求。
（2）水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系 ① 水中原有颗粒，包括粘土、细菌、病毒、腐植酸及蛋白质等 （原生颗粒）。 ② 水中投加传统无机混凝剂所产生的颗粒（次生颗粒）。 ③ 有机高分子絮凝剂。
混凝澄清法
处理对象：胶体态及难沉物 混凝过程具有两个作用： ● 第一个作用：使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗粒 上的性质 ——凝聚（coagulation） ● 第二个作用：使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮 体 ——絮凝（flocculation） 混凝（coagulation-flocculation）
G 20 ~ 70s 1
t=15~30min
胶体的脱稳及凝聚
可用G · t间接表示在时间t内颗粒碰撞的总次数，值在 104~105之间则可认为符合混合、反应的要求。以上 参数是借鉴给水处理之值。
实际废水处理时，若有必要，还应进行试验进一步确定混合、 反应所需之 G · t。 常用混凝剂： 凝聚剂： PAC、PFS、AS、FC等 絮凝剂：PAM、SiO2水解物、天然高分子物等
当其投加到水中后，发生如下水解反应，水的pH也随之改变：
n Al3 nH 2 O Al(OH)3 n H n
式中n=1~6，特别当n=3时，水中产生中性的结晶胶体，对应pH为5~8。
胶体的脱稳及凝聚
同时，还在水解过程中产生许多聚合离子，这是 由于羟基架桥作用而产生。其最简单的形式是：
胶体的脱稳及凝聚
3 加药混合与絮凝池的设计 混凝单元操作中的加药混合是通过迅速搅拌达到混凝剂 与颗粒物质的充分接触，其平均速度梯度值与混凝剂 的凝聚机理有密切相关。 对于沉淀网捕过程而言，快速混合并不十分重要。 对于压缩双电层和吸附电中和，混凝剂应在0.1s左右 达到充分混合，在此， G 值的确定就十分重要。 混合： G 500 ~ 1000s 1 t=10~30s
以上四个机理不是截然可分的，不同情况下由其中一个或几个 机理起作用。
百度文库述
胶核荷电示意图 2．胶体的双电层结构
电位离子 反离子
滑动面
胶团边界
胶核
吸附层 扩散层
胶粒
ξ电位
Ψ电位
影响zeta电位的因素
概述
斥力 势能峰 胶体的动能： 1.5kT,布朗运动 势能峰：数百至数 千kT 0 中心距d 引力
斥力
概述
1 胶体颗粒的基本性质 ① 水处理中常见胶体：粘土颗粒（对于d<4μm），大部分细菌 （0.2~80nm），病毒（10~300nm），蛋白质。
② 稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质。 ③ 憎水性胶体，亲水性胶体或介于两者之间。 ④ 对憎水性胶体，其稳定性可用双电层结构来说明。 对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所 构 成的水壳来说明。
OH
2[Al(H2O)5 OH]2 [(H2O)4 Al Al(H2O)4 ] 4 2H2O
OH
在水解过程中会形成无数的其它聚合离子，某些经研究认为存在 3 5 4 可能性极大而受到重视， Al13 ( OH) Al (OH) Al 7 (OH)17 7 18 34
Al8 (OH) 4 20
等。
胶体的脱稳及凝聚
水处理中铝盐适用的pH范围为6~8.5， 14H2O计的投量为： 以Al2(SO4)3· 混凝+过滤10~100mg/L， 直接过滤0.5~5mg/L。
铁盐与铝盐有相似的水解过程。适用pH范围6~8.5， 以FeCl3计投量为： 混凝+过滤7~70mg/L， 直接过滤0.5~5mg/L。
澄清池
水处理中，常规的混凝处理工艺过程为（混合、反应、分离）： ① 混凝+沉淀 ② 混凝+沉淀+过滤 澄清池是在该池中同时完成混合反应、絮体沉降过程。 包括：混合室、反应室、导流室、分离室四个功能区。
（3）基于水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系的特点，在水处 理中往往由于有机和无机混凝剂的使用，使得水处理中的混凝机理 更为复杂。
胶体的脱稳及凝聚
2 常用混凝剂 以铝盐为例，说明其作用机理。 当Al2(SO4)3配制为10~20%溶液使用时，pH≈4， 发生下列离解反应：
Al 2 (SO4 ) 3 2Al3 3SO2 4
概述
2 （憎水性）胶体的双电层结构及其稳定性 1．颗粒表面电荷的产生 水中胶体表面都带有电荷，在一般水质中，粘土、细菌、病毒 等都是带负电的胶体。而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带 正电的胶体，其表面电荷的产生有如下四个机理：
① 固相表面对水中某种离子的特异吸附。 ② 极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关 系，这使得晶体表面有了一定符号的电荷。铁、铝、氢、氧化物颗 粒表面电荷可以是依此机理产生的。由于金属氧化物或氢氧化物的 溶解沉淀反应与溶液pH值有关，因此，这类颗粒的表面电荷和电 势受pH控制。
概述
③ 颗粒表面离子化 能团的离解，特别是高分子有机物因其极性 能团的酸碱离解而使表面带上电荷；（受pH控制）（如蛋白质： COOH – R – NH2）。
④ 某些离子型晶体（结晶物质）的Schottky缺陷在晶体表面产生 过量的阳或阴离子，而在其表面呈带正电或负电。（粘土及其它铝 硅酸盐矿物晶体的表面电荷成因）
0 d
引力
3 胶体的脱稳及凝聚 压缩双电层、电性中和、吸附桥联、沉淀网捕。
胶体的脱稳及凝聚
1 水处理中混凝过程的特点 （1）水处理中要求颗粒尽快长大到一定的粒度，以便在沉淀设备 中能除掉。因此，对粒度和沉淀时间有严格要求。
（2）水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系 ① 水中原有颗粒，包括粘土、细菌、病毒、腐植酸及蛋白质等 （原生颗粒）。 ② 水中投加传统无机混凝剂所产生的颗粒（次生颗粒）。 ③ 有机高分子絮凝剂。
混凝澄清法
处理对象：胶体态及难沉物 混凝过程具有两个作用： ● 第一个作用：使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗粒 上的性质 ——凝聚（coagulation） ● 第二个作用：使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮 体 ——絮凝（flocculation） 混凝（coagulation-flocculation）