第三章-混凝的原理与应用
混凝原理的作用
混凝原理的作用1. 什么是混凝原理混凝是一种水处理技术，通过添加化学混凝剂将悬浮在水中的固体颗粒聚集成较大的沉淀物，从而实现水的净化。
混凝原理是指混凝剂与水中的悬浮物质发生相互作用，形成絮凝体，进而沉淀。
2. 混凝剂的作用混凝剂是混凝过程中的关键因素，它能够促使悬浮物质聚集成较大的颗粒，并与之结合形成絮凝体。
混凝剂的作用主要有以下几个方面：2.1 电荷中和水中的悬浮物质通常带有一定的电荷，同性电荷的颗粒会发生排斥作用，导致悬浮物分散在水中。
混凝剂中的阳离子或阴离子能够与悬浮物表面带有相反电荷的颗粒结合，使其电荷中和，减少排斥作用，促使颗粒聚集。
2.2 絮凝剂的形成混凝剂中的化学物质可以与水中的悬浮物质发生化学反应或物理吸附，形成絮凝剂。
絮凝剂具有较大的分子量和极性，能够吸附悬浮物质并将其聚集成较大的颗粒。
2.3 增加颗粒间的吸引力混凝剂能够增加颗粒间的吸引力，使颗粒之间的距离缩小，从而促进颗粒的聚集。
混凝剂中的化学物质能够通过静电作用、凝胶作用等方式增加颗粒之间的吸引力。
2.4 形成絮凝体混凝剂的作用最终导致悬浮物质聚集成较大的颗粒，形成絮凝体。
絮凝体的大小和密度与混凝剂的种类、用量以及水中悬浮物质的性质有关。
3. 混凝原理的作用混凝原理通过混凝剂的作用，实现了水的净化和处理。
混凝原理的作用主要有以下几个方面：3.1 去除悬浮物质混凝作为一种物理处理方法，能够有效去除水中的悬浮物质。
通过混凝剂的作用，悬浮物质聚集成较大的颗粒，从而方便后续的沉淀和过滤操作，实现悬浮物质的去除。
3.2 去除胶体物质胶体物质是水处理中难以去除的一类悬浮物质，其粒径较小，电荷稳定。
混凝剂的作用能够中和胶体颗粒的电荷，使其聚集形成絮凝体，便于后续的沉淀和过滤。
3.3 去除溶解性有机物混凝剂中的化学物质对水中的溶解性有机物也有一定的去除作用。
混凝剂能够与溶解性有机物发生吸附作用，将其聚集成较大的颗粒，从而方便后续的沉淀和过滤。
混凝沉淀法的原理过程和应用
应用
3
油污处理：混凝沉 淀法可以用于油污 的处理，如油田采 出水的处理、船舶 压舱水的处理等。 通过投加化学药剂， 可以去除水中的油 类物质，达到排放 标准
4
污泥处理：混凝沉 淀法可以用于污泥 的处理，如活性污 泥法的后续处理。 通过投加化学药剂， 可以使污泥中的水 分得到分离，提高 污泥的含固率，便 于后续处理和处置
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凝聚：通过投加化学药 剂(如铝盐、铁盐等)， 使水中的悬浮物、胶体 物质或微生物产生电荷 中和，使其失去稳定性 ，逐渐凝聚成大颗粒
絮凝：在凝聚的基础 上，通过投加高分子 絮凝剂，使大颗粒进 一步聚集，形成更大 的絮状物
沉淀：将水静置或以 一定的方式加速悬浮 物的沉降，使絮状物 沉入底部，形成沉淀 物
5
土壤修复：混凝沉 淀法可以用于土壤 修复中的污染物去 除。通过投加化学 药剂，可以吸附和 去除土壤中的重金 属、有机物等有害 物质，提高土壤的 环境质量
6
含重金属废水的处理： 对于含重金属的废水， 可以使用混凝沉淀法去 除其中的重金属离子。 通过调节pH值和投加适 当的化学药剂，可以使 重金属离子与药剂形成 沉淀物，从而降低废水 中的重金属含量
混合：将投加化学药剂的废水进行充 分混合，使药剂与废水中的悬浮物、 胶体物质或微生物分接触
沉淀：将反应后的废水静置或以一定 的方式加速悬浮物的沉降，使絮状物 沉入底部
清洗：对设备进行清洗，去除残留的 废水和药剂
PART 3
应用
应用
混凝沉淀法在水处理和废水处理中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面
水处理：混凝沉淀法可以用于自来水 的处理，去除水中的悬浮物、胶体物 质和微生物，提高水质。此外，还可 以用于游泳池、景观水等场合的水质 维护
混凝原理的应用
混凝原理的应用什么是混凝？混凝是指通过物理或化学方法，将悬浮在水中或其他液体中的固体颗粒聚集成群，形成较大的团块，便于沉降或过滤分离的过程。
混凝在水处理、环境工程、制药、食品加工等领域都具有广泛的应用。
混凝的物理原理混凝的物理原理主要利用了颗粒之间的凝聚作用。
常见的混凝物理原理包括：•重力沉降：根据不同颗粒的密度差异，通过重力作用使得较重的颗粒沉降到底部。
•自吸收：颗粒表面的吸附物质，如胶体、胶状物质等，通过自身吸引力而聚集在一起。
•磁力吸附：通过磁性颗粒与固体颗粒之间的作用力，使其聚集在一起。
•表面张力减小：通过添加表面活性剂等物质，降低液体表面的张力，减小颗粒之间的排斥力，从而促使颗粒凝聚。
混凝的物理原理主要通过使颗粒之间的聚集作用增强，使颗粒形成较大的团块，方便后续的处理。
混凝的应用混凝在许多领域中都具有重要的应用价值。
下面列举几个常见的应用案例。
水处理在水处理领域中，混凝被广泛用于去除水中的悬浮颗粒和浑浊物质。
常见的混凝剂包括铁盐、铝盐等。
具体应用过程如下：1.将混凝剂加入水中，与水中的悬浊物发生化学反应或物理吸附作用。
2.悬浊颗粒和混凝剂聚集在一起，形成较大的团块。
3.团块通过重力沉降或过滤等方法进行分离。
环境工程在环境工程领域中，混凝广泛应用于废水处理、土壤修复等过程中。
例如，混凝可以用来去除废水中的重金属离子、有机物等。
1.将混凝剂加入废水中，与废水中的污染物发生化学反应或吸附作用。
2.污染物与混凝剂聚集在一起，形成较大的团块。
3.通过沉降、过滤等方法分离出团块，实现废水净化。
制药工业在制药工业中，混凝常用于分离和纯化药物中的固体杂质。
1.将药物溶液加入混凝剂中，促使固体杂质与混凝剂聚集在一起。
2.固体杂质与混凝剂形成团块，方便后续的分离操作。
3.通过过滤、离心等方法分离出团块，得到纯净的药物溶液。
食品加工在食品加工过程中，混凝常用于去除果汁、酒、啤酒等液体中的浑浊物质和微粒。
1.将混凝剂添加到液体中。
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
混凝的原理
混凝的原理什么是混凝混凝，也称凝聚剂，是一种常见的建筑材料，被广泛用于混凝土、砂浆和其他建筑材料中。
混凝的主要作用是使液体混合物在适当条件下发生凝结，形成坚固的结构。
混凝的应用领域非常广泛，在建筑、道路、桥梁等工程中起到至关重要的作用。
混凝的原理混凝的原理主要涉及凝聚剂与液体材料之间的相互作用。
凝聚剂一般由粘合剂和添加剂组成，它们与液体材料中的颗粒发生化学反应或物理吸附，从而促进材料颗粒之间的结合。
物理作用物理作用是混凝的主要原理之一。
在液体材料中，颗粒会靠着分子间的引力相互靠拢。
凝聚剂中的添加剂会通过在颗粒表面形成吸附层的方式，使颗粒之间的距离进一步缩小，从而形成较为紧密的结构。
此外，物理作用还包括颗粒之间的电荷作用力、表面张力等。
化学作用化学作用是混凝的另一个重要原理。
凝聚剂中的粘合剂会与液体材料中的颗粒发生化学反应，形成新的物质，从而使颗粒之间的结合更加牢固。
例如，在混凝土中，粘合剂水泥与骨料中的矿物质发生水化反应，生成水化硬固体，从而使混凝土具有一定的强度和耐久性。
混凝的施工过程混凝的施工过程包括准备工作、配合比设计、材料拌和、浇注成型和养护等环节。
准备工作在进行混凝材料的施工之前，需要进行一系列的准备工作。
这包括确定混凝材料的种类和性能要求、施工场地的布置和清理、检查施工设备和工具的完好性等。
配合比设计配合比设计是混凝材料施工的关键环节之一。
通过根据材料的种类及其比例来确定混凝材料的配合比，以确保混凝材料具有所需的强度、可塑性等性能。
材料拌和在混凝材料施工过程中，不同的材料需要按照一定的比例进行拌和。
一般来说，先将颗粒状材料与粘结剂充分混合，再根据需要逐步加入水或其他添加剂进行搅拌。
搅拌的时间和速度也需要根据具体的材料类型和施工要求进行调整。
浇注成型材料拌和后，需要将其迅速浇注到预定的模具或施工区域中。
浇注的过程需要保证材料的均匀性和密实性，避免产生空洞或裂缝等缺陷。
养护材料浇注后，需要进行一定的养护，以确保混凝材料能够发生正常的凝固和硬化过程。
第三章 混凝
同向紊流理论-说明 • 说明 • 1. p 和
沿用习惯，也称为G.
• 2.G能反映所给功率，其值越大，颗粒碰撞 速率越大，混凝效果越好。若太大，由于 过大的水流剪力力，会破坏形成的絮凝体 （处于研究阶段）。 • 3.实际中最佳G值及药物投加量，要通过混 凝条件实验来确定。
3.6混凝动力学—混凝控制指标
混凝剂的种类有不少于200-300种，分为无机与有 机两大系列
3.4混凝剂和助凝剂—混凝剂
铝系
无机 铁系 硫酸铝（在我国使用方便） 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合 物 人工 合成
适宜pH：5.5~8
3.3混凝机理
凝聚机理
压缩双电层 吸附——电中和作用 吸附架桥作用 网捕——卷扫作用
絮凝机理
异向絮凝 同向絮凝
一、凝聚机理—压缩双电层
• 根据DLVO理论，加入电解质对胶体进行脱稳。 • 电解质加入――与反离子同电荷离子――压缩双 电层――电位――稳定性――凝聚
电位＝0，等电状态，实际上混凝不需要电 位＝0，只要使Emax=0即可，此时的电位称为 临界电位
3.4混凝剂和助凝剂—助凝剂
凡是不能在某一特定的水处理工艺中单独用作混 凝剂但可以与混凝剂配合使用而提高或改善混凝 效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加 混凝，也可不参加混凝。 按投加目的可分为几类：
1.以吸附架桥改善已形成的絮体结构：如骨胶、活化硅酸、 聚丙烯酰胺（PAM）及其水解产物 2.以调节原水酸碱度来促进混凝剂水解：调整水的pH，如 石灰、硫酸等 3.以破坏水中有机污染物对胶体颗粒的稳定作用来改善混 凝效果：如投加高锰酸盐、臭氧等 4.以改变混凝剂化学形态促进混凝效果：主要指硫酸亚铁 作为混凝剂时，投加Cl2促使亚铁离子氧化成三价铁
化学混凝法的原理和适用条件
化学混凝法的原理是：
（1）压缩双电层作用：投加电解质消除或胶粒的电位，使微粒碰撞聚结，失去稳定性；
（2）吸附架桥作用：三价铝盐、铁盐以及其它高分子絮凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。
因线性长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。
（3）网捕作用：三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物，这些沉淀物在自身的沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等颗粒，使胶体粘结。
城市污水的处理不宜用化学混凝法，因为城市污水成分复杂，废水量大，需投加大量的混凝剂，处理费用昂贵。
混凝的基本原理和应用
混凝的基本原理和应用1. 混凝的定义和概述混凝作为一种常见的处理污水和废水的方法，采用化学凝结剂将悬浮物和溶解物转变为固体，从而达到净化水质的目的。
该方法广泛应用于各种工业和生活污水处理系统中。
2. 混凝的基本原理混凝的基本原理是利用化学凝结剂与水中的悬浮物和溶解物产生反应，形成较大的固体颗粒。
这些固体颗粒能够沉降到底部或被过滤器拦截，从而实现水中杂质的去除。
混凝过程中，化学凝结剂与水中的污染物发生四个关键步骤的反应：•聚合：凝结剂与水中的微粒接触并吸附在其表面。
•中和：凝结剂中的化学物质和水中的离子产生反应，中和电荷。
•凝胶形成：吸附在微粒表面的凝结剂形成胶状或溶胶，使微粒聚集。
•凝胶聚集：凝胶不断聚集使其变得足够大而能够沉降或过滤。
3. 混凝的化学凝结剂混凝过程中使用的化学凝结剂可以分为无机凝结剂和有机凝结剂两大类。
3.1 无机凝结剂•氯化铁：常用于工业废水和污水处理中，具有良好的凝胶形成能力和脱色能力。
•氯化铝：被广泛应用于城市污水处理系统，能够高效凝固和去除水中的悬浮物和溶解物。
•硫酸铝：适用于处理含有高浓度悬浮物的废水，其凝胶能力强，可以有效去除重金属。
3.2 有机凝结剂•聚合氯化铝：是一种高效的有机凝结剂，对低浊度的水处理效果特别好。
•聚丙烯酰胺：常用于富含胶体物质的废水处理，具有良好的凝胶性能和沉淀效果。
•聚合氯化铁：具有较好的脱色能力和凝固效果，广泛应用于工业废水处理中。
4. 混凝的应用领域混凝作为一种常见的水处理技术应用广泛，主要包括以下几个领域：4.1 生活污水处理生活污水中含有大量的有机物和悬浮物，通过混凝可以有效地去除这些杂质并提高水质。
混凝后的水可以进一步经过沉淀、过滤等处理步骤，使其符合排放标准。
4.2 工业废水处理工业废水中通常含有大量的重金属、有机物和悬浮物，经过混凝处理可以将这些污染物凝固成固体物质，便于后续处理或排放。
4.3 水源处理在一些地区，水源中存在着浑浊物质和悬浮物，混凝技术可以有效去除这些杂质，提高水源的可用性。
混凝技术在水处理中的应用探讨
混凝技术在水处理中的应用探讨水是生命之源，是人类生活和工业生产的重要基础。
随着工业化进程的加快和城市化进程的加速，水资源的污染和短缺问题变得日益突出。
为了保护水资源，改善水质，确保人民生活用水的安全，混凝技术成为了水处理领域中的重要手段之一。
本文将就混凝技术在水处理中的应用进行探讨，以期进一步加深对混凝技术的理解和应用。
一、混凝技术的基本原理混凝技术是指利用混凝剂将水中的悬浮物、絮状物、胶体等微小颗粒形成较大的凝聚体，使其沉降或浮于水面，并通过过滤、沉淀等方式将其分离出水体的一种水处理技术。
混凝技术的基本原理是通过给水加入混凝剂，使水中的细小颗粒在混凝剂作用下发生聚集，形成较大的凝聚体，这些凝聚体随后通过沉降、浮升等方式从水中分离出去。
混凝剂一般分为无机混凝剂和有机混凝剂两大类。
常用的无机混凝剂有氧化铝、硫酸铁、氢氧化铁、氢氧化钙等；有机混凝剂一般为聚合物，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等。
这些混凝剂能够改变水中颗粒的表面电荷应力，使颗粒之间发生凝聚，从而实现净水目的。
二、混凝技术在污水处理中的应用1. 混凝前处理在污水处理过程中，混凝技术通常被用于污水的初级处理阶段。
当污水中存在大量的悬浮物、胶体和其他微小颗粒时，通过混凝技术可以将这些颗粒聚集成较大的凝聚体，便于后续的沉降、过滤等处理。
混凝前处理还可以有效减轻后续工艺的负担，提高处理效率。
2. 城市污水处理厂在城市污水处理厂中，混凝技术被广泛应用于污泥脱水和固液分离过程中。
混凝技术可以使污泥中的颗粒形成较大的凝聚体，有利于后续的脱水处理，减少能耗和处理成本。
3. 工业废水处理在工业生产过程中，常常会伴随着大量的废水排放。
这些废水中含有各种有害物质和固体颗粒，通过混凝技术可以将这些颗粒聚集成较大的凝聚体，便于后续的处理和处置。
三、混凝技术在饮用水处理中的应用1. 自来水厂在自来水处理过程中，混凝技术被用于除去水中的浊度和色度物质。
通过加入适量的混凝剂，使水中的悬浮物和胶体凝聚成较大的凝聚体，进而通过过滤等手段将其分离出去，从而提高水质。
混凝原理的作用
混凝原理的作用混凝原理的作用混凝是一种物理化学处理过程，通过添加混凝剂使悬浮在水中的细小颗粒形成团聚体而沉降下去，从而达到去除悬浮物的目的。
混凝原理主要包括三个方面：混凝剂的选择、混凝机理和影响因素。
一、混凝剂的选择1. 水质特征：根据水质特征选择合适的混凝剂，如硫酸铁、氯化铁等适用于PH值较低、硬度较高等含有阳离子多的水质；聚合氯化铝等适用于PH值较高、碱度较高等含有阴离子多的水质。
2. 溶解度：混凝剂必须具有良好的溶解度，否则会在水中形成絮状物影响后续处理工艺。
3. 沉降速度：选择具有较快沉降速度的混凝剂能够提高处理效率。
二、混凝机理1. 电性中和作用：当悬浮颗粒带电时，与其相反电荷的混凝剂会吸附在颗粒表面，使颗粒失去电性，从而发生中和作用。
2. 吸附作用：混凝剂分子中的活性基团能够吸附在悬浮物表面，形成吸附层，使悬浮物颗粒间发生相互作用。
3. 凝聚作用：混凝剂分子中的活性基团能够与水中的离子或分子发生化学反应，形成凝聚剂，使悬浮物颗粒间发生相互作用。
三、影响因素1. pH值：不同混凝剂对pH值有不同的适应范围，在合适的pH值范围内选择合适数量的混凝剂能够提高处理效率。
2. 混凝剂投加量：过少的投加量会导致处理效率低下，过多则会造成浪费和环境污染。
3. 水温：水温较高时混凝效果更好。
4. 搅拌速度和时间：适当的搅拌可以帮助混凝剂充分与水中悬浮物接触并发生反应，但过于强烈的搅拌会破坏形成的团聚体。
总之，混凝原理通过选择合适的混凝剂、利用其电性中和、吸附和凝聚作用，使悬浮在水中的细小颗粒形成团聚体而沉降下去，从而达到去除悬浮物的目的。
同时，影响混凝效果的因素包括水质特征、混凝剂投加量、水温、搅拌速度和时间等。
在实际应用过程中需要根据不同水质特征和处理要求进行合理选择和调整。
第三章 混凝和絮凝3
高速混合装置主要有两类：
1.利用水流本身能量混合的方式：如管式静态
混合器、隔板混合、利用水跃跌水进行混合、
利用水射器进行混合。
2.利用外加能驱动的机械装置进行混合：如螺桨
式、桨式等机械搅拌装置，加压扩散泵混合装
反映颗粒絮凝程度。优点是因子单一，不受混凝机理或品种
的限制，不受水质限制。
3.5.5 快速混合和絮凝反应 1.快速混合 混凝剂水解反应快10-10s，聚合10-2s 胶体吸附金属盐水解产物10-4s，高分子100s 使混凝剂快速均匀分散、形成脱稳胶体微米 数量级 2.絮凝反应 创造絮体成长条件，使其尺寸和密度增大。 速度梯度逐段降低 反应时间20-30mins颗粒尺寸增大到可以重 力沉降（0.6mm以上）
v i2 hi m i 2 li 2g Ci Ri
v2 it
3 折板絮凝池
在隔板絮凝池基础上发展而来 竖流式和平流式两种，通常采用竖流式，
竖流式又分为同波和异波折板两种
与隔板式相比，水流条件大大改善，可
以缩短总絮凝时间，絮凝效果良好
但安装维修较困难，折板费用较高
折板絮凝池
采用较多的是：异波折板——同波折板——平板。 与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗 比例提高，池体减少，絮凝时间短。但安装维修较 困难，折板费用较高。
3.5.4 混凝剂投加量自动控制
最佳投加量：处理后水质最优的投加量 水质达标的最小投加量 原理：对于某一特定水源，可根据水质、水量建立数学模
1.数学模拟法
型，写出程序交计算机执行调控。
混凝技术在水处理中的应用探讨
混凝技术在水处理中的应用探讨混凝技术是水处理中广泛应用的重要方法之一。
它是一种通过加入化学混凝剂使水中的悬浮物凝聚形成较大的团聚体，从而达到去除悬浮物、胶体、颗粒污染物的目的的技术。
混凝技术的应用可以提高水的透明度、降低浊度、去除有机物、重金属离子等，从而改善水质。
一、混凝技术的原理混凝是靠添加化学混凝剂，使悬浮在水中的微小颗粒（包括胶体和微小粒子）沉淀成较大的颗粒，并在水中形成凝聚体。
其原理是由于电荷作用的存在，微小颗粒之间都带有一定的同性静电荷，导致胶体性颗粒之间不能组成团簇，而是呈现较稳定的分散状态。
当加入化学混凝剂时，它们不仅会引起水中微小颗粒表面的电性变化，对颗粒表面的荷电物质进行吸附，还可以使胶体颗粒之间距离缩短，使它们之间产生吸引力，从而形成颗粒聚集。
这种聚集现象就是混凝作用。
通过混凝作用，悬浮物和胶体的粒子逐渐聚合形成较大的颗粒，从而可以被有效地去除。
1.去除有机物和重金属离子混凝技术可以有效地去除有机物和重金属离子，在水处理过程中起到很好的作用。
因为混凝剂通过吸附或化学反应与重金属形成不溶性沉淀，促使重金属物质从水中迅速沉淀；而对于有机物，混凝剂通过凝聚作用使有机物颗粒聚结成大的颗粒，然后与凝聚物一起被沉降下来。
2.改善水质混凝技术可以提高水的透明度和降低浊度，进而改善水质。
它是用于处理高浊度污水的有效方法。
在处理水体时，化学混凝剂可以吸附和聚集水中的颗粒物和悬浮物，使其在水体中形成大块凝聚物质，然后沉淀在底部。
这种方法可大大改善水的质量，降低水的浊度，使其更清澈、透明。
3.提高其他处理工艺效果混凝技术还可以在其他水处理工艺中起到协同作用。
在深度床过滤、中空纤维膜过滤和反渗透等处理技术中，混凝技术经常用来制造一个良好的预处理阶段，以提高处理工艺效果。
三、混凝技术的优点和缺点优点：混凝技术处理效果显著，提高水的质量和清澈度，可以去除水中的悬浮颗粒物和胶体，或将它们的质量和体积降低。
混凝的基本原理与应用
混凝的基本原理与应用1. 混凝的定义混凝是一种常见的处理污水和工业废水的方法。
通过加入混凝剂，将悬浮在水中的颗粒物凝聚成较大的团簇，便于后续的沉淀和过滤处理。
2. 混凝的基本原理混凝的基本原理是利用混凝剂与水中的悬浮颗粒物发生化学反应或物理作用，使颗粒物凝聚成较大的团簇。
主要涉及以下几个过程：•中和：混凝剂中的聚合离子与水中的悬浮颗粒物带电颗粒相遇，通过中和反应中和带电颗粒的电荷。
•吸附：混凝剂通过静电吸引力或化学反应与悬浮颗粒物表面发生吸附作用，形成絮状物质。
•聚集：吸附在颗粒物表面的混凝剂之间发生相互作用，使颗粒物凝聚成较大的团簇。
•沉淀：凝聚后的团簇由于自身重力大于水中浮力而沉入底部，形成混凝污泥。
3. 混凝剂的选择与应用混凝剂的选择需要考虑水质、悬浮颗粒物的特性以及处理的目的。
以下是常用的混凝剂和其应用领域：•铝盐类混凝剂：如硫酸铝、聚合氯化铝等，适用于处理中性或碱性水质中含有较多的悬浮颗粒物的污水，例如污水处理厂。
•铁盐类混凝剂：如氯化亚铁、硫酸亚铁等，适用于处理酸性水质中含有较多的悬浮颗粒物的污水，例如酸性废水处理。
•有机混凝剂：如聚合硅酸铝、聚乙烯胺等，适用于处理高浊度水质或需要混凝剂具有较长沉淀时间的场合，例如工业废水处理。
4. 混凝与絮凝的区别混凝和絮凝是水处理过程中常用的两种技术，它们虽然有相似的作用，但在具体处理过程中有所不同：•混凝：是将悬浮在水中的颗粒物凝聚成较大的团簇，使其更容易沉淀和过滤。
主要通过混凝剂的化学反应或物理吸附使颗粒物凝聚。
•絮凝：是将混凝后的团簇进一步凝聚成更大的团块，通常采用化学絮凝剂或机械动力作用。
5. 混凝的应用领域混凝技术广泛应用于以下领域：•污水处理：混凝技术是污水处理过程中的重要一步，可以有效地减少悬浮颗粒物和有机物的浓度，提高后续处理工艺的效果。
•工业废水处理：许多工业过程中产生的废水中含有大量的悬浮颗粒物和有机物，通过混凝处理可以达到排放标准。
第三章 混凝
[Al3(OH)4(H2O)10]5+ 三聚体
23
水污染 控制工程 Ⅰ
硫酸铝混凝过程
在缩聚反应的同时，聚合物水解反应仍继续进行，使在
水中形成多种形态的高聚物，如：
[A13(OH)4(H2O)10]5++H2O [A13(OH)5(H2O)9]4++H3O+
由于上述聚合和水解反应交错进行，因而其产物必然是多种
第三章 混凝
16
水污染 控制工程 Ⅰ
3.1.3
胶体的脱稳与凝聚机理
（3）吸附架桥 胶粒和细微悬浮物并 不一定要脱稳，也无 需直接接触;
ζ电位的大小不起决 定作用;
但聚合物的加入量及 搅拌强度和搅拌时间 必须严格控制。
第三章 混凝
17
水污染 控制工程 Ⅰ
3.1.3 胶体的脱稳与凝聚机理
形态的聚合铝络离子在一定条件下的混合平衡。
第三章 混凝
24
水污染 控制工程 Ⅰ
硫酸铝混凝过程
由上可见，从投加混凝剂开始到反应结束，是从简单到复 杂的各种产物相继出现并交叉发挥作用的过程，其中包括： 低pH值下低聚合度的高电荷络离子的压缩双电层和电 荷中和作用； 高pH值下高聚合度的低电荷络离子的吸附桥联作用； 以及中性条件下 [A1(OH)3(H2O)3]n沉淀的网捕作用。 要充分发挥混凝剂的作用，往往需要投加石灰以维持溶液 的pH值，以促进水解聚合反应的进行。
第三章 混凝
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水污染 控制工程 Ⅰ
压缩双电层机理的适用范围
特别适用于无机盐混凝剂所提供的简单离子的情况。Eg. 港湾处泥沙沉积现象。 机理的缺陷 理论上应是在等电状态下混凝效果最好，但实际上ζ电 位往往大于0。 溶液中超额的反离子进入扩散层，出现胶粒电荷改变 符号而使胶粒重新稳定的情况，见下页图。如三价铝 盐或铁盐混凝剂投量过多时效果反而下降。 不能单纯用静电作用来说明在水溶液中投加混凝剂使胶粒 脱稳的胶粒、混凝剂和水溶液三个方面的相互作用的综合 现象。
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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
Size range: 10-3- 1 micron. •50 – 70 % of the organic matter in domestic wastewater is composed of colloidal matter. •In water treatment color, turbidity, viruses, bacteria, algae and organic matter are primarily either in the colloidal form or behave as colloids.
3.胶体的双电子层结构
胶核
胶粒
滑动面 胶团边界
吸附层 扩散层
ξ电位 Ψ电位
吸附层Stern layer（随胶核一起运动）―― 靠近 胶核表面处，异号离子浓度大，结合紧密
扩散层Diffuse layer（大部分运动时被甩掉，甩 掉后剩下的面，叫滑动面）―― 离胶核远，反离 子浓度小，结合松散。
结构式：
四、 化学混凝的设备
1．水的pH值影响无机盐类混凝剂水解产物的形态， 混凝机理不同，对混凝影响较大。
2．每一种混凝剂都有各自的pH值最优范围。
碱度能保持水解反应顺利进行。对pH值起缓冲作用。
An actual gang-stirrer apparatus is shown in the figure below.
水中悬浮物浓度 ．浓度低 颗粒碰撞几率减小，混凝效果差。为提高混凝效果，常用措 施： （1）投加铝（铁）盐同时，投加高分子助凝剂，通过吸附 架桥作用，使絮体尺寸密度增大。 （2）投加矿物颗粒 （3）采用直接过滤法 原水投加混凝剂后，经过混合直接进入滤池过滤。
水合铝离子进一步水解，形成单羟基单核络合 物：
[Al(H 2O) 6 ]3 H2O [Al(OH)(H 2O)5 ]2 H3O
单羟基单核络合物又进一步水解：
[Al(OH)(H 2O)5 ]2 H2O [Al(OH) 2 (H 2O) 4 ] H3O [Al(OH) 2 (H 2O) 4 ] H2O [Al(OH) 3 (H 2O)3 ] H3O
t=10~30s
t=15~30mins
搅拌强度
G 500 ~ 1000s1 G 20 ~ 70s1 大 小
（2）絮凝阶段－慢速搅拌
适当的紊流程度，G由大到小，既要 保证碰撞吸附，又要防止絮体破碎。
G ·t间接时表间一示般在1时0～间30t内分钟颗。粒碰撞的总次数
G速度梯度（Velocity gradient）
同向絮凝
2.混凝剂与助凝剂
混凝前提是投药，按药剂作用分：
混凝剂 助凝剂
混凝剂
硫酸铝 室温溶解度50％，水温过低，硫酸铝水解困难，絮凝体松散。不宜低温低 浊水。
氯化铁 腐蚀性强，在溶解过程中会释放大量热量，产生热腐蚀。絮凝速度快，絮 凝体密实，沉淀性能好。对低温低浊水比铝盐好，除色效果不好。
硫酸亚铁 绿色，易溶。只能离解出Fe2+生成简单的单核络合物，效果比Fe3+差。不 能除色，Fe2+与腐植酸反应生成颜色更深的物质，色度更难去除。
PAC 用铝灰，酸溶、碱溶法制成，多核配合物。 混凝效果好。适用：废水处理，给水高浊、低浊水效果好、价格高。
助凝剂
调节或改善混凝条件
调节pH, 包括碱和氧化剂，石灰（乳）, O3
改善絮体结构－增加颗粒重量
PAM、活性硅酸，粘土，SiO2水解物、天然高分子物 ，骨胶等
3.影响混凝效果的主要影响因素
．高浓度 铝盐和铁盐投加量增大。为减少混凝剂投加量，常加高分子
药剂投量
此外还有药剂投加量的问题，当药剂投加量过小会降 低混凝效果，但投加量过大会引起胶体复稳，此时必须增 加投加量才能使复稳后的胶体重新通过吸附架桥、沉淀网 捕等作用去除。
浊 度
稳 定
失稳区
复稳区 卷 扫 絮 凝 区
Lg 铝盐投量
Typical results from a jar test series might look like:
废水处理絮凝过程中典型的停留时间，与G值
工艺
F废水处理中的快速搅拌 典型值
接触絮凝过滤
废水处理工艺中典型的 絮凝工艺
时间
搅拌 5-30s
<1s 絮凝 30-60min
2-10min 2-5min
G （S-1）
500-1500 2500-7500
50-100 25-150 25-200
上述反应中，降低水中H+(或H3O+)浓度或提高 pH，使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐 降低，最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。
当pH<4时，水解受到抑制，水中存在的主要是 [Al(H2O)3]3+ 。
当pH＝4~5时，水中有[Al(OH)(H2O)5]2+、 [Al(OH)2(H2O)4]+及少量[Al(OH)3(H2O)3]。
混凝用途：生活饮用水处理、工业废水处理、城 市污水三级处理、污泥处理等。
混凝处理对象： 胶体 细小悬浮物 溶解性大分子有机物（疏水性）
二、混凝的原理
1.胶体
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. 胶体的分类
憎水性胶体 亲水性胶体
1．异向絮凝（microfloculation, perikinetic floculation） 由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集，称为异向絮凝。 2．同向絮凝（macrofloculation, orthokinetic floculation） 由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集，称为同向絮凝
异向絮凝
当混凝剂投放水中后，应立即进行剧烈搅拌， 使带电聚合物迅速均匀地与全部胶体杂质接触，使胶 体脱稳，随后，脱稳胶体在相互凝聚的同时，靠聚合 度不断增大的高聚物的吸附架桥作用，形成大的絮凝 体，使混凝过程很好完成。
三、混凝的操作
1. 分混合与絮凝二个阶段： （1）混合阶段－快速混合。
矾花直径 小大
药剂水解、聚合及颗粒脱稳进程很快， 故 要 求 混 合 快 速 剧 烈 。 10 ～ 30 秒 ， 不超过2分钟。
胶粒因ξ电位电位降低或消除以至失去稳定性的 过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为 凝聚。
(2) 吸附架桥作用 由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的 过程。
(3) 网捕作用 沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的 胶体等微粒，使胶体粘结。
以硫酸铝为例讨论混凝过程
硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O溶于水后，离解出Al3+， 并结合有6个配位水分子，成为水合铝离子 [Al(H2O)6]3+。
Coagulation
Many of the contaminants in water and wastewater contain matter in the colloidal form. These colloids result in a stable “suspension”. In general the suspension is stable enough so that gravity forces will not cause precipitation of these colloidal particles. So they need special treatment to remove them from the aqueous phase. This destabilization of colloids is called “coagulation”.
当pH＝7~8时，水中主要是[Al(OH)3(H2O)3]沉 淀物。
但在某一特定pH时，水解产物还有许多复杂的 高聚物和络合物同时共存。
因为初步水解产物中的羟基OH-具有桥键性质。
在由[Al(H2O)6]3+转向[Al(OH)3(H2O)3]的中间过 程中，羟基可将单核络合物通过桥键缩聚成多核络合