混凝动力学PPT

3.4 混凝动力学

研究水中胶体在絮凝过程中的颗粒之间相互碰撞，浓度随时间减

少的过程。

颗粒之间相互碰撞的动力

颗粒相互碰撞的动力来自两个方面：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌所造成的流体运动。

由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为

异向絮凝。

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称为同向絮凝

3.4.1 异向絮凝动力学

由布朗运动造成的颗粒碰撞聚集。由于布朗运动方向的不规律性，对某一个胶体来说，它可能受到来自各个方向的颗粒的碰撞，故称为“异向”。

其碰撞速率与水温成正比，与颗粒数量的平方成正比，而与颗粒尺寸无关。但当颗粒的粒径大于1 µm时布朗运动消失。

3.4.2 同向絮凝动力学

由外加能量或消耗自身势能产生流体运动而造成的颗粒碰撞聚集的过程

当在同一方向上运动的两个颗粒间存在速度差，两个颗粒在垂直运动方向上的球心距离小于它们的半径之和时，速度快的将赶上速度慢的颗粒，从而相碰接触产生絮凝现象

3.4.4 混凝控制指标

自混凝剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，工艺上总称混凝过程。由混合和絮凝过程构成。

GT 值：速度梯度与水流在混凝设备

中的停留时间T 的乘积。反映在T 时

间内颗粒碰撞的总次数。

GTC V 值: 考虑到浓度的影响后的

混凝控制指标

G 值：速度梯度

混合设备和絮凝设备的水力条件1)混合阶段：

对水流进行剧烈搅拌，使药剂快速均匀分散于水中以利于混凝剂快速水解、聚合及颗粒脱稳。

平均G＝700~1000s-1，时间通常在10～30s，一般<2min。

此阶段，絮体颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝。

2)絮凝阶段：

主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主。同向絮凝效果不仅与G 有关，还与时间有关。

通常以G值和GT值作为控制指标。

平均G＝20－70s-1，GT＝104-105随着絮凝的进行，G值应逐渐减小。

3.4.5 影响混凝效果的主要因素

水温：

水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有：1)无机盐混凝剂水解是吸热反应，水温低时混凝剂水

解困难；

2)水温低时水的粘度较大，布朗运动强度较小；

3)水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚。改善措施(仍不理想)：

1）增加混凝剂投量；

2）投加高分子助凝剂(活化硅酸)或粘土：

3）回流泥渣以增加絮凝体的质量和强度。

水的pH和碱度：

水的pH值对混凝效果的影响程度与混凝剂种类有关•铝盐的最佳除浊pH范围为6.5-7.5，最佳除色范围为

4.5-

5.5。

•铁盐的最佳除浊pH范围为6.0-8.4，最佳除色范围为

3.0-5.0。

铁盐和铝盐水解生成的H+可使水的pH降低，超出混凝剂最佳作用pH范围，但水中碱度对此有缓冲作用。

当投药量较小、碱度较大时，pH略有下降，对混凝效果影响不大。

当投药量较大、碱度较小时，pH下降至最佳范围以下时，混凝效果较差。

当碱度不够时需要投加石灰等碱剂。

一般石灰投量通过试验决定

•石灰投量可按下式估算：

[CaO]=3[a]-[x]+[]

[CaO]-CaO mmol/L

[a]- mmol/L

[x]- mmolCaO/L

[]- 0.25~0.5 mmolCaO/L δδ投量混凝剂投量原水碱度保证反应顺利进行的剩余碱度

水中悬浮物浓度的影响：

杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。

改善措施：

1）投加高分子助凝剂；

2）投加粘土：

3）投加混凝剂后直接过滤。

有机物浓度的影响：

有机物对无机胶体的保护作用

•导致混凝剂投量成倍增加

•过量的混凝剂投加导致剩余铝浓度提高•新标准规定铝的浓度不能超过0.2mg/L 措施：预氧化技术，破坏保护膜