第三章化學(xué)處理

1、第一節(jié)第一節(jié) 緒論緒論 第二節(jié)第二節(jié) 混凝混凝 第三節(jié)第三節(jié) 消毒消毒 化學(xué)方法化學(xué)方法 處理對象處理對象 膠體物質(zhì)及小粒徑顆粒物膠體物質(zhì)及小粒徑顆粒物 難降解溶解性有機物難降解溶解性有機物 無機物無機物 概述概述 概述概述 概述概述 概述概述 概述概述 電位值的大小是膠粒帶電程度的標(biāo)志電位值的大小是膠粒帶電程度的標(biāo)志 電位的符號標(biāo)志膠粒帶電的性質(zhì)電位的符號標(biāo)志膠粒帶電的性質(zhì) （即電荷的正負(fù)）（即電荷的正負(fù)） 電位值的大小還可以反映擴散層的厚電位值的大小還可以反映擴散層的厚 度。度。值增大，則擴散層變厚；反之，值增大，則擴散層變厚；反之， 則擴散層變薄。則擴散層變薄。 由于顆粒帶電由于顆粒帶電

2、 插播：插播： 混凝過程的兩個重要作用：混凝過程的兩個重要作用： 使水中原有的離散微粒首先具有粘附在固體顆 粒上的性質(zhì) 凝聚（凝聚（coagulation） 使這些具有粘附性的離散微粒能夠粘結(jié)成絮 體 絮凝（絮凝（flocculation） + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

3、 + + + + + + + + + + + + 吸附反離子中和所帶吸附反離子中和所帶 電荷，減少了靜電斥電荷，減少了靜電斥 力，降低了力，降低了 電位電位 這種作用，基本上是一種機械作用，這種作用，基本上是一種機械作用， 所需所需 混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比即原水膠混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比即原水膠 體雜質(zhì)含量少時，所需混凝劑多，反之亦然。體雜質(zhì)含量少時，所需混凝劑多，反之亦然。 混混 凝凝 劑劑 絮絮 凝凝 劑劑 無機低分子 全國200萬噸年 硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵 氯化硫酸鐵、硫酸亞鐵 無機高分子 100萬噸年 聚氯化鋁、聚硫酸鋁、聚氯化鋁鐵 聚硫酸鐵、聚硫酸鐵鋁、聚硅氯化鋁 聚硅硫

4、酸鋁、聚硅氯化鋁鐵 聚硅硫酸鐵、聚硅硫酸鋁鐵 合成高分子絮凝劑(20萬 噸年) 聚丙烯酰胺、表氯醇二甲胺聚胺 聚二烯丙基二甲基氯化銨 丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化銨共聚物 聚丙烯酸、 雙氰胺甲醛縮聚物 天然高分子絮凝劑 少量 改性陽離子淀粉、殼聚糖、改性木質(zhì)素 使用無機混凝劑的歷史可追溯到古埃使用無機混凝劑的歷史可追溯到古埃 及，那時人們使用鋁鹽（用硫酸鋁，及，那時人們使用鋁鹽（用硫酸鋁， 堿金屬等制備的復(fù)鹽）來處理原水。堿金屬等制備的復(fù)鹽）來處理原水。 這類混凝劑不僅具有無機混凝劑這類混凝劑不僅具有無機混凝劑 的性能，同時絮凝效果也非常突的性能，同時絮凝效果也非常突 出，可以免除后續(xù)投加高分

5、出，可以免除后續(xù)投加高分 子絮凝劑。子絮凝劑。 最大缺陷在于投加量高、溶解性差、最大缺陷在于投加量高、溶解性差、 性質(zhì)易變化性質(zhì)易變化 典型無機混凝劑典型無機混凝劑硫酸鋁硫酸鋁 OHOHOHAlOHOHAl 3 2 522 3 62 OHOHOHAlOHOHOHAl 34222 2 52 OHOHOHAlOHOHOHAl 33232 2 422 2O)5 + Al(OH)(H2O)5 (H2O)4Al) Al(H2O)4 +2H2O 2+2+4+ OH OH 典型無機混凝劑典型無機混凝劑硫酸鋁硫酸鋁 優(yōu)點：優(yōu)點： 三價鐵適用的三價鐵適用的pHpH值范圍較寬；值范圍較寬； 形成的絮凝體比鋁鹽絮凝

6、體密實；形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實； 處理低溫或低濁水的效果優(yōu)于硫酸鋁。處理低溫或低濁水的效果優(yōu)于硫酸鋁。 缺點：缺點： 三氯化鐵腐蝕性較強，固體產(chǎn)品易吸水潮解，三氯化鐵腐蝕性較強，固體產(chǎn)品易吸水潮解， 不易保管。不易保管。 典型無機混凝劑典型無機混凝劑氯化鐵氯化鐵 FeSO4 7H2O 采用硫酸亞鐵作混凝劑時，應(yīng)將二價鐵采用硫酸亞鐵作混凝劑時，應(yīng)將二價鐵FeFe2 2 氧化成三價鐵。氧化成三價鐵。 氧化方法有氯化、曝氣等方法。生產(chǎn)上常用氧化方法有氯化、曝氣等方法。生產(chǎn)上常用 的是氯化法，反應(yīng)如下：的是氯化法，反應(yīng)如下： 6FeSO4 7H2O 3C122Fe2(SO4）3 2FeCl3 7

7、H2O 典型無機混凝劑典型無機混凝劑硫酸亞鐵硫酸亞鐵 典型有機高分子絮凝劑典型有機高分子絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM） CH2CH C=O NH2n CH2CHCH2CHCH2CH CO N H2 CO N H2 n n CO O Na CO N H2 CH2CHCH2CHCH2CH CO N H2 CO N H2 + nH2O + nNaO H + nN H4O H 聚丙烯酰胺的聚合度可高達(dá)聚丙烯酰胺的聚合度可高達(dá) 20000200009000090000，相應(yīng)的分子量高，相應(yīng)的分子量高 達(dá)達(dá)150150萬萬600600萬。它的混凝效果萬。它的混凝效果 在于對膠體表面具有強烈的吸附在于對膠體表面

8、具有強烈的吸附 作用，在膠粒之間形成橋聯(lián)。作用，在膠粒之間形成橋聯(lián)。 現(xiàn)在很多研究人員都在積極研究開發(fā)復(fù)合型混 凝劑或者絮凝劑，在這方面國內(nèi)的研究相當(dāng)活躍。 近幾年國外已經(jīng)開始吸附型混凝劑的研究。 例如在混凝劑中加入超微粉吸附劑，如粉末活 性炭、硅藻土、活性黏土等，這樣，吸附劑可以 與混凝劑協(xié)同作用，達(dá)到去除膠體和分子分散狀 態(tài)物質(zhì)的目的。 針對微污染的特點，現(xiàn)在開發(fā)和使用的吸附劑， 包括一些絡(luò)合型吸附劑，例如去除重金屬的硫代 磺酸鹽及其聚合物。 研究新進(jìn)展 20-40度 Si OH2+ OH K1 -H+ Si O- OH2+ K2 -H+ Si O- OH R COOH NH3+ K1 -

9、H+ R COO- NH3+ R COO- NH2 K2 -H+ (a)粘土顆粒 (b)細(xì)菌顆粒 低pH值 高pH值 羥基在粘土顆粒(a)和細(xì)菌顆粒(b)上的電化學(xué)行為 強度過大和過長：大顆粒攪碎成小顆粒，不利沉降，降 低絮凝效果 強度過小和過短：懸浮物和混凝劑未充分接觸，混凝劑 分布不均，同樣不利于去除 攪拌速度攪拌速度40-80r/min為宜，攪拌時間為宜，攪拌時間2-4min 1配制 2 2投加投加 3混合4反應(yīng)5分離 污 水 方法方法優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點 干投法干投法1、占地小；、占地小；2、 投配設(shè)備無腐蝕投配設(shè)備無腐蝕 問題；問題；3、藥劑較、藥劑較 新鮮新鮮 1、計量大時需粉、計量大

10、時需粉 碎設(shè)備；碎設(shè)備；2、藥用、藥用 量過小時，不易量過小時，不易 調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)；3、易混合、易混合 不均；不均；4、不適用、不適用 吸水性強混凝劑吸水性強混凝劑 濕投法濕投法1、充分混合；、充分混合；2、 適用于各種混凝適用于各種混凝 劑；劑；3、投加量易投加量易 于控制于控制；4、管理、管理 運行方便運行方便 1、設(shè)備復(fù)雜、占、設(shè)備復(fù)雜、占 地面積大；地面積大；2、設(shè)、設(shè) 備易腐蝕；備易腐蝕； 工藝流程：工藝流程： 藥劑輸送藥劑輸送粉碎粉碎提升提升計量計量加藥混合加藥混合 工藝流程：工藝流程： 溶解池溶解池溶液池溶液池定量控制設(shè)備定量控制設(shè)備投加設(shè)備投加設(shè)備混合池混合池 溶解設(shè)備：溶解池、

11、攪拌設(shè)備。 藥劑調(diào)配：水力調(diào)配、機械調(diào)配、壓縮空氣調(diào)配和人工調(diào)配等。 溶液池：配制一定濃度溶液的設(shè)施。 其它設(shè)備：（略） 利用藥液高位槽與投加點的水頭高差加藥，直接將藥液投入管道或水泵吸水喇叭口處。利用藥液高位槽與投加點的水頭高差加藥，直接將藥液投入管道或水泵吸水喇叭口處。 水封箱的作用？水封箱的作用？ 可直接將混凝可直接將混凝 劑溶液投入管道內(nèi)劑溶液投入管道內(nèi) 或水泵吸水管喇叭或水泵吸水管喇叭 口處。口處。 利用水射器的調(diào)整水流形成負(fù)壓，從而吸入藥液。同時，水泵和水射器充當(dāng)混合設(shè)備。利用水射器的調(diào)整水流形成負(fù)壓，從而吸入藥液。同時，水泵和水射器充當(dāng)混合設(shè)備。 主要是利用空氣壓力進(jìn)行加藥，并通

12、過改變虹吸管進(jìn)出口高差控制投加量主要是利用空氣壓力進(jìn)行加藥，并通過改變虹吸管進(jìn)出口高差控制投加量 方式方式原理原理優(yōu)缺點優(yōu)缺點適用范圍適用范圍 重力投加重力作用將藥壓入 水中 操作簡單，投加安 全；但需建高位溶 液池 中小規(guī)模水廠 壓力投加（水射器）利用水射器噴嘴處 形成的負(fù)壓抽吸藥 劑并投加到水中 使用方便，不受溶 液池高程限制；藥 液濃度不當(dāng)時易堵 塞 大中小均可 壓力投加（加藥泵）泵從溶液池抽取藥 液投入水中 可定量投加，不受 管道壓力限制；價 格高、泵易堵塞、 維修不易 大中型水廠 利用槽內(nèi)浮球閥與槽底管口高差利用槽內(nèi)浮球閥與槽底管口高差(H)(H)恒定，槽底管口恒定，槽底管口 流量不

13、變原理，通過改變池底管口苗嘴或孔板的孔徑來控流量不變原理，通過改變池底管口苗嘴或孔板的孔徑來控 制投藥量制投藥量。 效果好，不需另建混合設(shè)備，投資省，不效果好，不需另建混合設(shè)備，投資省，不 另外消耗動能，適用于各種水量。另外消耗動能，適用于各種水量。 如果管線過長，則過早形成的絮體易被打如果管線過長，則過早形成的絮體易被打 碎，影響后續(xù)處理的效果。碎，影響后續(xù)處理的效果。 1普通管道混合 3擴散混合器 在管式孔板混合器前加在管式孔板混合器前加 一錐形帽，水流和藥劑一錐形帽，水流和藥劑 對沖錐形帽而后擴散形對沖錐形帽而后擴散形 成劇烈紊流，使藥劑和成劇烈紊流，使藥劑和 水達(dá)到快速混合。水達(dá)到快速

14、混合。 結(jié)構(gòu)簡單，有定型產(chǎn)品，易于安裝，不占地，混結(jié)構(gòu)簡單，有定型產(chǎn)品，易于安裝，不占地，混 合效果良好。合效果良好。 水頭損失較大，水中雜質(zhì)較多時易堵塞。一般適水頭損失較大，水中雜質(zhì)較多時易堵塞。一般適 于中小型水處理工程。于中小型水處理工程。 當(dāng)處理水量穩(wěn)定時，隔板混合器效果良好；當(dāng)處理水量穩(wěn)定時，隔板混合器效果良好； 若水量變化較大，隔板混合器的混合效果會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，若水量變化較大，隔板混合器的混合效果會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況， 同時其水頭損失較大。隔板混合器通常占地面積較大，適于大中同時其水頭損失較大。隔板混合器通常占地面積較大，適于大中 型水量工程（型水量工程（100030000 m

15、3/d）。 來回隔板混合池來回隔板混合池 適用于水量適用于水量 大于大于3000m3/d3000m3/d 的水廠，水在的水廠，水在 隔板間流速約隔板間流速約 0.9m/S0.9m/S 設(shè)計要點：設(shè)計要點： 用于中小型水廠，特別適合用于中小型水廠，特別適合 于石灰乳的混合。于石灰乳的混合。 底部錐角底部錐角30-4530-45； 反應(yīng)時間反應(yīng)時間1-1.5min1-1.5min，2min2min； 入口流速入口流速1-1.5m/s1-1.5m/s； 圓柱部分上升流速圓柱部分上升流速25mm/s25mm/s。 結(jié)構(gòu)簡單，混合效果好，水結(jié)構(gòu)簡單，混合效果好，水 頭損失小頭損失小 維護(hù)管理復(fù)雜，消耗電

16、能維護(hù)管理復(fù)雜，消耗電能 研 究 進(jìn) 展 a、往復(fù)式 b、回轉(zhuǎn)式 a a、往復(fù)式、往復(fù)式 特點：特點： 水流在池內(nèi)作水流在池內(nèi)作180180 轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎， 局部水頭損失較大，且絮凝體局部水頭損失較大，且絮凝體 有破碎的可能。有破碎的可能。 水頭損失水頭損失0.3-0.5m0.3-0.5m。 b、回轉(zhuǎn)式 特點： 水流在池內(nèi)作90轉(zhuǎn)彎， 局部水頭損失大為減小，且 絮凝效果有所提高。 水頭損失比往復(fù)式小40%。 由若干方格組成，由若干方格組成， 分格數(shù)不少于分格數(shù)不少于6 6格。格。 隔墻上下開孔，水隔墻上下開孔，水 流沿池壁切線進(jìn)入形成流沿池壁切線進(jìn)入形成 旋流。第一格孔口小，旋流。第一格孔口小， 旋轉(zhuǎn)速度大，隨后依次旋轉(zhuǎn)速度大，隨后依次 遞減。遞減。 設(shè)計要點： 反應(yīng)時間8-