水质处理___混凝
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7~ 8 5~11 5~11 8.5~11 10
Fe2 (SO4 ) 3
7~ 8
影响混凝的因素
1.pH和碱度对混凝效果的影响
pH影响着混凝剂在水中的存在状态,不同的pH, 混凝剂水解产物不同,所起的混凝作用各异。 混凝剂投入原水后,由于水解作用,水中氢离子 的数量增加,提高了水的酸度,pH值随之降低。 这种现象阻碍了水解的进行,因此必须有一定 量的碱度来中和水解产生的酸度。
粗大絮凝体越多,卷扫作用越强,高分子凝聚剂(如聚丙烯胺) 的卷扫作用就特别强
混凝剂与助凝剂
• 区别凝聚、絮凝和混凝
– 凝聚:胶体被压缩双电层而脱稳的过程; – 絮凝:胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作 用聚结成大颗粒絮体的过程; – 混凝:包括凝聚与絮凝两种过程
• 混凝剂
– 要求:混凝效果好,对人体健康无害,价廉 易得,使用方便
影响混凝的因素
2.水温对混凝效果的影响
(1)水温会影响无机盐类的水解。水温低,水解反 应慢。 (2)水的粘度增大,布朗运动减弱,混凝效果下降。 (3)水温也影响反应后的沉降过程。
影响混凝的因素
3.水力条件对混凝效果的影响
水力条件对混凝剂效果有重要影响。主要的控制 指标为搅拌强度和搅拌时间。 混合阶段,要求混凝剂于废水迅速均匀混合,搅 拌时间t 应在10-30s,至多不超过2min。 反应阶段,一般反应池采用的流速,从进口 0.6m/s逐渐减少到出口的0.2m/s。 为确定最佳的工艺条件,需要进行混凝模拟 实验。(烧杯实验)
去除水中可溶性杂质及有毒有害物质
3.改善水质卫生条件:
杀灭水中细菌,大肠杆菌及其他致病菌等,并抑制其复苏、繁殖
常用的净化工艺流程主要有混凝、沉淀(澄 清)、过滤、消毒,四个部分,一般采用 如下所示的净化工艺流程:
何为混凝
在给水处理中,向原水投加混凝剂,以破坏 水中胶体颗粒的稳定状态,在一定水力条件下, 通过胶粒间以及和其它微粒间的相互碰撞和聚集, 从而形成易于从水中分离的如絮体物质的过程, 称为混凝。
混凝试验
混凝搅拌试验使一种模拟混合、反应、
沉淀三个工艺的实验手段,它能够提供 净化构筑物的设计参数;判断净化系统 所处的工作状态;评价净化构筑物的功 能;评价混凝剂,助凝剂和其他化学药 剂的水处理效果,指导净化药剂的经济 合理加注量。
具体步骤
1.根据试验的需要设置烧杯的个数,各量取1000mL水样装入烧杯 中,并将烧杯定位,然后将搅拌桨片插入水样中,浆片轴要偏离烧杯 中心,浆片一侧外框的烧杯壁之间至少要留有6.4mm的间隙。记录试 验开始的温度。 2.把混(助)凝剂或其他水处理剂按试验的目的设定出投加顺序及 加药量,而后将药剂分别装入药剂架的试管中,悬浮药液应均匀投加。 3.接通电源,设定混合,絮凝的时间,开动搅拌器控制转速在 120r/min下快速搅拌,转动药剂架支杆,使各试管中药剂同时向各烧 杯中投加,搅拌1分钟。 4.降低转速至50r/min左右,慢速搅拌7-9分钟,(保证混合、絮凝 总时间为10分钟)其转速以能保持水样内颗粒均匀悬浮转动为度,记 录初始可见絮体产生的时间。 5.完成搅拌后,把搅拌桨从水中提出,观察絮体沉降速度,记录大 部分絮体沉降所需的时间。 6.静置沉降10分钟后,用移液管在上清液的二分之一高度吸取水样, 测定浑浊度等有关项目。
混凝剂:常用混凝剂可分为铝盐和铁盐两大类
硫酸铝 聚合氯化铝 三氯化铁 硫酸亚铁 助凝剂:当单独使用混凝剂不能取得理想的净水效果 时,需要投加某些辅助药剂以提高混凝效果 – 酸碱类 – 矾花核心类 – 氧化剂类 – 高分子化合物类 作用:(调节或改善混凝的条件) – – – –
改善絮粒结构,增大颗粒粒度及比重。 调整水的 pH 和碱度,使其达到最佳的混凝 条件。
胶团的结构:
按按照以上的描述胶体粒子的结构式可写为:
{[胶核] 电位形成离子,束缚反离子} 吸附层 胶粒 胶团 自由反离子 扩散层
混凝的步骤
1、加药 a.减弱或消除原水中胶体颗粒的电位而使颗 粒失去稳定性 b.药剂水解后能提供吸附水中杂质的介质 2、混合 混合的要求是使药剂快速均匀的分散到水中, 发生化学、物理反应,使水中胶体杂质形成微 小绒体。这一过程应在30秒内完成,最多不得 超过2分钟。 3、反应 反应阶段任务是创造水力条件,使绒体能在 一定时间内凝聚成“矾花”
混凝的基本原理
胶体保持稳定原因:
动力学稳定性:布朗运动对抗重力。 聚集稳定性:胶体带电相斥(憎水性胶体) 水化膜的阻碍(亲水性胶体)
两者之中,聚集稳定性对胶体稳定性的影响 起关键作用。 脱稳—胶粒因ζ电位降低或消除,从而失去稳定 性的过程。脱稳胶粒相互聚合为较大颗粒的过 程称为凝聚。 未经脱稳的胶体也可形成大的颗 粒,这种现象称为絮凝。 混凝机理:电中和、吸附架桥、沉淀物的卷扫
混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物。 范围在:1nm~0.1m(有时认为在1m)
混凝ຫໍສະໝຸດ Baidu的:投加混凝剂使胶体脱稳,相互凝聚生长成大矾
花。 水处理中主要杂质:粘土(50nm-4 m)
细菌(0.2m-80m)
病毒(10nm-300nm) 蛋白质(1nm-50nm)、腐殖酸 混凝过程涉及到三个方面的问题:水中胶体的性质 混凝剂在水中的水解与形态 胶体与混凝剂的相互作用
一、电中和机理 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带 异号电荷的部分有强烈的吸附作用,异号胶粒间相互吸 引达到电中和而凝聚; 大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子,ξ电位降低,吸引 力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。
在水处理中,一般均投加高价电解质或聚合离子。 再稳现象:过多投加混凝剂,胶核的强烈吸附作用, 使胶体重新带电(电荷异号),而出现的再稳现象。
混凝
天然水源中,无论是地下水还是地表水都不可避免地 含有各种杂志,为了保障人的身体健康,做为饮用水的水 源必须经过必要的净化处理手段来改善水质,使之达到清 洁卫生,无毒无害的目的。给水净化工艺应该满足三个方 面的需要: 1.改善水质的外观形状:
去除水中的悬浮杂质,异味、降低浑浊度、色度
2.改善水中可溶性组份:
影响混凝的因素
4.水中杂质对混凝效果的影响
(1)有利成分: 可促进混凝过程。 除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐,均能压 缩胶体粒子的扩散层厚度,促进胶体凝聚,且浓度越高, 促进能力越强。 (2)不利成分: 不利于混凝过程的进行。 磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子影响高分子 絮凝作用。 氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质不利 于混凝。
胶体的性质
动力学性质
• 布郎运动—线度小于4×10-6m的粒子在分散介质中 呈现不停息的、无规则的热运动状态
水化作用
• 颗粒带有电荷,可在颗粒表面形成一定的水化膜
静电斥力
• 胶核吸附离子形成电位,电位差的作用下而引起的 胶体溶液系统吸附层与扩散层产生的相对位移; • 胶体微粒可能带负电也可能带正电,产生排斥力, 不能聚合的原因。天然水体中胶体多带负电。
常用的无机混凝剂
混凝剂名 称 硫酸铝 明矾 铝酸钠 聚合铝 (PAC) 硫酸亚铁 (绿矾) 硫酸铁 氯化铁 铵矾 聚合铁 (PFS) 分子式及分子量 Al2 (SO4 ) ·18H2 O 分子量 666 Al2 (SO4 ) 3 K2 SO4 ·24H2 O 分子量 949 Na2 Al2 O4 [Al2 (OH)n Cl6-n ] m FeSO4 ·7H2 O 分子质量 278 Fe2 (SO4 ) 3 ·9H2 O 分子质量 562 FeCl3 ·6H2 O 分子质量 270 Al2 (SO4 ) 3 (NH4 ) 2 SO4 ·24H2 O 分子质量 906.6 [Fe2 (OH)n (SO4 ) 3-n/2 ] m N<2,m=f(n) 主要成分含量 Al2 O3 15% Al2 O3 10% Al2 O3 55% Na2 O35% Al2 O3 15% FeSO4 55% Fe20% Fe2 (SO4 ) 3 70% FeCl3 60% Al2 O3 11% 形状 白色块、 粒、粉状 结晶块状 结晶 液体 半透明绿 色结晶体 粉末状 黑褐色结 晶体 块状 粉末状 液体 固体 粉末 适用 pH 范围 6~7.8 使用最多 6~ 8
胶体的结构
胶体的双电层理论:
· ●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。胶核表面吸附了某种离子而 带有电荷。由于静电吸引力的作用,势必吸引溶液中 的异号离子(反离子)到微粒周围—反离子层。 ●电位离子层与反离子层组成了胶体粒子的双电 层结构 ●胶核与溶液主体间由于表面电荷的存在所产生 的电位称为φ电位,而胶粒与溶液主体间由于胶粒剩 余电荷的存在所产生的电位称为ζ电位。
二、吸附架桥作用 以硫酸铝为例,其水解后,产生了很多不溶于水的带 正电荷的氢氧化铝胶体,成链条形,在水中形成松散的 网状物,表面积很大,吸附力强。不但能吸附粘土颗粒, 还能吸附有机物,细菌甚至溶解性杂质等,这样的链条 形结构把水中的杂质像架桥一样地连接起来形成整体, 成为矾花。
三、沉淀物的卷扫作用机理 混凝剂与水反应水解,聚合成长链高聚物,通过吸附 架桥作用与胶粒形成粗大絮凝体(矾花),在沉淀过程 中能吸附卷带水中的胶体、中性微粒,进行沉淀分离。