化学混凝在水处理中的应用

水化作用也使胶体b 不能相互聚结。
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❖ 因此，胶体的稳定性来自于：
动力学稳定指胶粒存在布朗运动而对抗重力 的影响，而使其不沉降，长期悬浮于水中。
聚集稳定指胶粒带有相同的电荷，存在静电 斥力和水化膜的阻碍作用，使得胶体不能相 互聚集。
b
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2、混凝原理
• 压缩双电 层作用
• 未知
原理
• 吸附架
桥作用
高分子聚合物
胶体物质
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(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。
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二、混凝剂和助凝剂
1、 混凝剂
效果良好
要求
对人体健康无害 价廉易得 使用方便
分类
(1) 无机盐类混凝剂 (2) 高分子混凝剂
b
铁盐和铝盐
有机和无机
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（1）无机盐类混凝剂
铝盐---硫酸铝（Al2(SO4)3·18H2O）、明矾（ Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O），其中，硫酸铝混凝效果较好， 使用方便，对处理后的水质没有不良影响。但水温低时，硫
Title
b
• 未知
Title
• 网捕作用
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(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。
C2H CH C2H CH C2H CH C2H CH
CO 2 NC HO 2 NC HO 2 NC HO 2 NH
➢ 聚丙烯酰胺的聚合度可多达2×104~9×104，相应的分子量高达
150×104~600×104。
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2、助凝剂
➢ 当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高 混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。助凝剂可用以调节或改善混凝 的条件，例如当原水的碱度不足时可投加石灰或重碳酸钠等；当采用 硫酸亚铁作混凝剂时可加氯气将亚铁Fe2+氧化成三价铁离子Fe3+等。 助凝剂也可用以改善絮凝体的结构，利用高分子助凝剂的强烈吸附架 桥作用，使细小松散的絮凝体变得粗大而紧密。
酸铝水解困难，形成的絮凝体较松散，效果不及铁盐。
铁盐---有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铁等。
三氯化铁极易溶解，絮体较为密实、易沉淀，但具有
腐蚀性且易潮解。
硫酸亚铁解离出b Fe2+，使处理后出水带色。
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（2）高分子混凝剂
高分子混凝剂有无机和有机的两种。
a.无机高分子混凝剂： 聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)是目前国内外研制和
(3) 氧化剂 当原水中的有机物含量较高时，容易形成泡
沫，不仅使感观性状恶化，絮凝体也不易沉降。此时，应
投加C12、Ca(C1O)2和NaClO等氧化剂来破坏有机物。当 用FeSO4作混凝剂时，则常用O2和Cl2将Fe2+氧化为Fe3+， 以提高混凝效果。
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三、 影响混凝效果的主要因素
1. 水温 2. pH 3. 水中杂质的成分、性质和浓度 4. 混凝剂的种类和用量 5. 水力条件
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四、化学混凝在给水处理中的应用
混 凝 剂
原 水 混 合 池
澄 清 池 絮 凝 池 沉 淀 池
消 毒 剂
快 滤 池 清 水 池
直 接 过 滤 接 触 过 滤
一般自来水厂处理工艺流程
供 水
给水处理常用混凝剂：聚合氯化铝、聚合硫酸铁
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五、化学混凝在城市污水处理中的应用
一级强化污水处理厂
一级强化处理（混凝沉淀法）
的过水 胶程中 粒，反 离 因称子 ξ为浓 电度 胶位升 体高 的脱电稳位。降进 脱低入 稳吸 或的附 消层 胶除粒以相至互电 失聚动 去电 结稳位 ，下 定降 称性
为凝聚。 胶 粒 聚 集 而 脱 稳
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(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。
具有线型结构的高分子物质与胶粒发生吸附，当高分 子链一端吸附某一胶粒，在另一端又吸附另一胶粒，形成 较大的絮凝体，高分子物质在这里起吸附架桥作用。
化学混凝 在水处理中的应用
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化学混凝法定义
向水中投加药剂（混凝剂），使水中的微小悬浮物 和胶体聚集成沉速较大的颗粒而去除的方法。
处理对象
微小悬浮物：沉速极慢 胶体颗粒：不能自然沉淀
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一、混凝原理
1、 胶体的稳定性
静电斥力：带相同电荷的胶粒产生静电斥力，而且ξ
电位越高，胶粒间的静电斥力越大。
胶体所 受影响
使用比较广泛的无机高分子混凝剂。 PAC可预先制成最优形态，水质适应性强，pH范围广，低
温效果亦较好，絮凝体粒大而重，用量较少。 PFS由酸洗废液在催化剂作用下制成（变废为宝），比三
氯化铁腐蚀性小且混凝效果好。
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b.有机高分子混凝剂
有机高分子混凝剂有天然的和人工合成的。这类混凝剂都具有巨 大的线性分子。每一大分子有许多链节组成。链节间以共价键结合。 我国当前使用较多的是人工合成的聚丙烯酰胺（polyacrylamide , PAM），分子结构为：
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五、化学混凝在城市污水处理中的应用
优点： 1. 基建费用低，30% 2.运行费用低，0.3-0.5元/吨 3.有机物、总磷去除效果好 4. 减轻后续处理负荷
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六、化学混凝在工业废水处理中的应用
1、印染废水
桐乡市京都印染有限公司 绞纱印染废水处理工艺
➢助凝剂主要有以下三类：
(1) pH调整剂 在原水pH值不符合工艺要求，或在投加混凝剂后pH
值发生较大变化时，就需要投加酸性或碱性物质予以调整。常用的pH 调整剂有H2SO4、CO2和Ca(OH)2、NaOH、Na2CO3等。
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(2) 絮体结构改良剂 其作用是加大絮体的粒径、密度和
机械强度。这类物质有水玻璃、活性硅酸和粉煤灰、粘土 等。前二者主要作为骨架物质来强化低温和低碱度下的絮 凝作用；后二者则作为絮体形成核心来加大絮体密度，改 善其沉降性能和污泥的脱水性能。
布朗运动：受水分子热运动的撞击，使微粒在水中
作不规则的运动，即“布朗运动”。
范徳华引力：胶粒之间还存在着相互引力——范徳
华引力。
胶体间的相互斥力不仅与ξ电位有关，还与胶粒的间距
有关，距离越近，斥力越大。而布朗运动的动能不足以将两 颗胶粒推进到使范徳华引力发挥作用的距离。因此，胶体微 粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。