给水工程课后关键思考题答案

第十五章混凝

思考题

1、何谓胶体稳定性？试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性得原因。

答：胶体稳定性就是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态得特性。原因P255最后一段。

2、混凝过程中，压缩双电层与吸附-电中与作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水得pH值得关系。

答：压缩双电层机理：由胶体粒子得双电层结构可知，反离子得浓度在胶粒表面处最大，

并沿着胶粒表面向外得距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解

质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层得厚度减小。该过程得实质就是加入得反离子与扩散

层原有反离子之间得静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。

由于扩散层厚度得减小，电位相应降低，因此胶粒间得相互排斥力也减少。另一方面，

由于扩散层减薄，它们相撞时得距离也减少，因此相互间得吸引力相应变大。从而其排斥力

与吸引力得合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。

吸附-电中与机理：胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷得部

位有强烈得吸附作用，由于这种吸附作用中与了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低

了ξ电位，使胶体得脱稳与凝聚易于发生。此时静电引力常就是这些作用得主要方面。上面

提到得三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降得现象，可以用本机理解释。因

为胶粒吸附了过多得反离子，使原来得电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。

硫酸铝混凝作用机理及其与水得pH值得关系：Ph<3时，压缩扩散双电层作用。

Ph>3时,吸附-电中与作用。Ph>3时水中便出现聚合离子及多核羟基配合物，这些物质会吸附在胶核表面，分子量越大，吸附作用越强。

3,高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？

答：在废水处理中，对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间与强度都应严格控制，如投加量

过大时，一开始微粒就被若干高分子链包围，而无空白部位去吸附其她得高分子链，结果造

成胶粒表面饱与产生再稳现象。已经架桥絮凝得胶粒，如受到剧烈得长时间得搅拌，架桥聚

合物可能从另一胶粒表面脱开，重又卷回原所在胶粒表面，造成再稳定状态。

4、目前我国常用得混凝剂有哪几种？各有何优缺点？

答：铝系：硫酸铝明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）

铁系：三氯化铁硫酸亚铁聚合硫酸铁（PFS）聚合氯化铁（PFC）

有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）

答：在单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常就是高分子物质，作用机理就是高分子物质得吸附架桥。

常用得助凝剂有：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解物、活化硅酸、海藻酸钠等。

当单独使用混凝剂效果不佳时采用助凝剂，例如：对于低温、低浊度水采用铝盐或铁盐混凝时，形成絮粒往往细小松散，不易沉淀。当加如少量活化硅酸时，絮凝体得尺寸与密度就会增大，沉速加快。

6、为什么有时需将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度就是何涵义？一般要求水解度为多少？

答：PAM聚丙烯酰胺，混凝效果在于对胶体表面具有强烈得吸附作用，在胶粒之间形成桥联。由于酰胺基之间得氢键作用，线性分子往往不能充分伸展开来，致使桥架作用消弱。为此，通常将PAM在碱性条件下（pH>10）进行部分水解，生成阴离子型水解聚合物（HPAM）PAM水解度：由酰胺基转化为羟基得百分数称水解度。

一般控制水解度在30%--40%较好。

7、何谓同向絮凝与异向絮凝？两者絮凝速率（或碰撞数率）与哪些因素有关？

同向絮凝：由流体运动所造成得颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。其数率与颗粒直径得三次方成正比，与颗粒数量浓度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。

异向絮凝：由布朗运动所造成得颗粒碰撞聚集称异向絮凝。其数率与水温成正比，与颗粒得数量浓度平方成反比。

8、混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标得研究？您认为合理得控制指标应如何确定？

在絮凝阶段通常以G与GT值作为控制指标。可以控制混凝效果，即节省能源，取得好得混凝效果。

9、絮凝过程中，G值得真正涵义就是什么？沿用依旧得G值与GT值得数值范围存在什么缺陷？请写出机械絮凝池与水力絮凝池得G值公式。

速度梯度，控制混凝效果得水力条件，反映能量消耗概念。

G值与GT值变化幅度很大，从而失去控制意义。

G==

10根据反应器原理，什么形式得絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？

折板絮凝池得优点就是：水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间间缩放流动且连续不断，以至形成众多得小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总得水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小。

11影响混凝效果得主要因素有哪几种？这些因素就是如何影响混凝效果得？

影响混凝效果得主要因素有水温，水得PH值与碱度及水中悬浮物浓度。

水温：a无机盐得水解就是吸热反应低温水混凝剂水解困难。

b低温水得粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒脱稳混凝

c水温低时胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体混凝

d水温与水得PH值有关

PH值：对于硫酸铝而言，水得PH值直接影响铝离子得水解聚合反应，亦即影响铝盐水解产物得存在形态。

对三价铁盐混凝剂时PH在6、0-8、4之间最好

高分子混凝剂得混凝效果受水得PH值影响比较小

悬浮物浓度：含量过低时，颗粒碰撞速率大大减小，混凝效果差。含量高时，所需铝盐或铁盐混凝剂量将大大增加。

12、混凝剂有哪几种投加方式？各有何优缺点及其适用条件？

常用得有：

1）、泵前投加该投加方式安全可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者

2）、高位溶液池重力投加该投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。适用于取水泵房距水厂较远者

3)、水射器投加该投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射

器效率较低，且易磨损。

4）、泵投加有两种方式：一就是采用计量泵，一就是采用离心泵配上流量计。采用计量泵不必另备计量设备，泵上有计量标志，最适合用于混凝剂自动控制系统。13．何谓混凝剂“最佳剂量”？如何确定最佳剂量并实施自动控制？

混凝剂“最佳剂量”，即混凝剂得最佳投加量，就是指达到既定水质目标得最小混凝剂投加量。目前问过大多数水厂还就是根据实验室混凝搅拌试验确定混凝剂最佳剂量，然后进行人工调整。这种方法虽然简单易行，但实验结果到生产调节往往滞后，且试验条件与生产条件也很难一致，故试验所得最佳剂量未必就是生产上得最佳剂量。P274-276

14、当前水厂中常用得混合方法有哪几种？各有何优缺点？在混合过程中，控制G值得作用就是什么？

1）、水泵混合混合效果好，不需另建混合设施，节省动力，大、中、小型水厂均可采用。但但采用FeCl3混凝剂时，若投量较大，药剂对水泵叶轮可能有轻微腐蚀作用。适用于取水泵房靠近水厂处理构筑物得场合，两者间距不宜大于150m。

2）、管式混合简单易行。无需另建混合设备，但混合效果不稳定，管中流速低，混合不充分。