混凝實(shí)驗(yàn)及影響混凝效果的五種因素(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上混凝實(shí)驗(yàn)及影響混凝效果的五種因素發(fā)布時(shí)間：2010-02-09 點(diǎn)擊：121    安徽賽科科技環(huán)保有限公司部門在做混凝實(shí)驗(yàn)中流程分析目的、原理、方法記錄分析和總結(jié)出影響混凝效果的五種因素。    目的：觀察混凝現(xiàn)象，加深對(duì)混凝機(jī)理的理解，了解混凝效果的影響因素；掌握混凝燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)的方法和一般步驟；通過燒杯實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)確定一般水體最佳混凝條件的基本方法，包括投藥量，pH和速度梯度。     原理：混凝是通過向水中投加藥劑使膠體物質(zhì)脫穩(wěn)并聚集成較大的顆粒，以使其在后續(xù)的沉

2、淀過程中分離或在過濾過程中能被截除?；炷墙o水處理中的一個(gè)重要工藝過程。天然水中由于含有各種懸浮物、膠體和溶解物等雜質(zhì)，呈現(xiàn)出濁度、色度、臭和味等水質(zhì)特征。其中膠體物質(zhì)是形成水中濁度的主要因素。由于膠體物質(zhì)本身的布朗運(yùn)動(dòng)特性以及所具有的電荷特性(電位)在水中可以長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)，即具有穩(wěn)定性，很難靠重力自然沉降而去除。通過向水中投加混凝劑可使膠體的穩(wěn)定狀態(tài)破壞，脫穩(wěn)之后的膠體顆粒則可借助一定的水力條件通過碰撞而彼此聚集絮凝，形成足以靠重力沉淀的較大的絮體，從而易于從水中分離，所以，混凝是去除水中濁度的主要方法。 在給水處理工藝中，向原水投加混凝劑，以破壞水中膠體顆粒的穩(wěn)定狀態(tài)，使顆粒易于相

3、互接觸而吸附的過程稱為凝聚。其對(duì)應(yīng)的工藝過程及設(shè)備在工程上稱為混合(設(shè)備)；在一定水力條件下，通過膠粒間以及和其他微粒間的相互碰撞和聚集，從而形成易于從水中分離的物質(zhì)，稱為絮凝。其對(duì)應(yīng)的工藝設(shè)備及過程在工程上稱為絮凝(設(shè)備)。這兩個(gè)階段共同構(gòu)成了水的混凝過程。     混凝機(jī)理：水的混凝現(xiàn)象及過程比較復(fù)雜，混凝的機(jī)理隨著所采用的混凝劑品種、水質(zhì)條件、投加 量、膠體顆粒的性質(zhì)以及介質(zhì)環(huán)境等因素的不同，一般可分為以下幾種。     1電性中和：    電性中和又分為壓縮雙電層和吸附電中和兩

4、種。通過投加電解質(zhì)壓縮擴(kuò)散層以導(dǎo)致膠粒間相互凝聚的作用機(jī)理稱為壓縮雙電層作用機(jī)理。這種機(jī)理主要以靜電原理(現(xiàn)象)為基礎(chǔ) 解釋游離態(tài)離子(簡(jiǎn)單離子)對(duì)膠體產(chǎn)生的脫穩(wěn)作用。吸附電中和是指當(dāng)采用鋁鹽或鐵鹽作 為混凝劑時(shí)，高價(jià)金屬離子在水中以水解聚合離子狀態(tài)存在，隨溶液pH的不同可以產(chǎn)生各 種不同的水解產(chǎn)物。這些產(chǎn)物由于氫鍵、共價(jià)鍵或范德華力的作用而對(duì)膠體顆粒產(chǎn)生一種特 異的吸附能力。利用這種吸附能力，這些離子可直接進(jìn)入滑動(dòng)面內(nèi)與膠核上的電位離子發(fā)生 吸附中和作用，這種吸附不受電性中和的約束，只要有吸附空位就會(huì)發(fā)生。這種由于異號(hào)離子、異號(hào)膠粒或高分子帶異號(hào)電荷部位與膠核表面的直接吸附作用而產(chǎn)生的電性中

5、和，從而降低了靜電斥力(電位)使膠體脫穩(wěn)的機(jī)理，稱為吸附電中和作用機(jī)理。     2吸附架橋作用機(jī)理：    吸附架橋作用機(jī)理主要用來解釋高分子混凝劑的作用過程。高分子混凝劑多為一種松散的網(wǎng)狀長(zhǎng)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，分子量高，分子大，具有能與膠粒表面某些部位作用的化學(xué)基團(tuán)，對(duì)水中膠粒產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附作用和粘結(jié)橋連作用。當(dāng)向溶液投加高分子物質(zhì)時(shí)，膠體微粒與高分子物質(zhì)之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附作用，這種吸附主要由于各種物化過程，如氫鍵、共價(jià)鍵，范德華力等以及靜電作用(異號(hào)集團(tuán)，異號(hào)部位)共同產(chǎn)生，與高分子物質(zhì)本身結(jié)構(gòu)和膠體表面的化學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)有關(guān)；某一

6、高分子基團(tuán)與膠粒表面某一部位產(chǎn)生特殊的反應(yīng)而互相吸附后，該高分子的其余部位則伸展在溶液中，可以與另一表面有空位的膠粒吸附，這樣就形成了一個(gè)“膠粒一高分子一膠?！钡男跄w，高分子起到了對(duì)膠粒進(jìn)行架橋連接的作用。通過高分子鏈狀結(jié)構(gòu)吸附膠體，微?？梢詷?gòu)成一定形式的聚集物，從而破壞膠體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。     3沉淀物的卷掃(網(wǎng)捕)作用：當(dāng)金屬鹽作混凝劑時(shí)，如果投加量非常大，足以達(dá)到沉析金屬氫氧化物或金屬碳酸鹽時(shí)，水中的膠體顆?？杀贿@些沉析物在形成時(shí)所卷掃(網(wǎng)捕)，從而隨之一起沉淀。此時(shí)膠體顆粒的結(jié)構(gòu)并沒有大的改變，基本上是一種機(jī)械作用，只是成為金屬氫氧化物沉淀形

7、成的核心。     上述這三種混凝機(jī)理在水處理過程中不是各自孤立的現(xiàn)象，而往往是同時(shí)存在的，只不過隨不同的藥劑種類、投加量和水質(zhì)條件而發(fā)揮作用程度不同，以某一種作用機(jī)理為主。對(duì)于水處理中常用的高分子混凝劑來說，主要以吸附架橋機(jī)理為主；而無機(jī)的金屬鹽混凝劑則電性中和和粘結(jié)架橋作用同時(shí)存在；當(dāng)投量很多時(shí)，還會(huì)有卷掃作用。     影響混凝效果的因素：由于膠體的混凝過程比較復(fù)雜，原水水質(zhì)又各異，因此混凝效果的好壞受許多因素的影響，主要有水溫、水的pH和堿度、原水水質(zhì)、水力條件及混凝劑種類及投加量等。分述如下。 

8、    影響混凝效果的因素一、水溫的影響： 水溫對(duì)混凝效果有明顯影響。水溫低時(shí)，即使增加混凝劑的投加量往往也難以取得良好的混凝效果，生產(chǎn)實(shí)踐中表現(xiàn)為絮體細(xì)小、松散，沉淀效果差。溫度對(duì)混凝效果產(chǎn)生影響的主要原因?yàn)樗疁赜绊懰巹┤芙馑俣龋簾o機(jī)鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，低溫時(shí)混凝劑水解困難；水溫影響水的黏滯性：低溫水的黏度大，使水中雜質(zhì)顆粒布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱，碰撞機(jī)會(huì)減少，不利于膠粒脫穩(wěn)凝聚；同時(shí)，水的黏度大，水流剪力也增大，影響絮體的成長(zhǎng)；水溫還對(duì)膠體顆粒的水化膜形成有影響：水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，水化膜增厚，妨礙膠體凝聚，而且水化膜內(nèi)的水由于黏度和重度增大，影響了

9、顆粒之間粘附強(qiáng)度。     影響混凝效果的因素二、pH的影響：對(duì)于不同的混凝劑，水的pH的影響程度也不相同。對(duì)于聚合形態(tài)的混凝劑，如聚合氯化鋁和有機(jī)高分子混凝劑，其混凝效果受水體pH的影響程度較小。鋁鹽和鐵鹽混凝劑投入水中后的水解反應(yīng)過程，其水解產(chǎn)物直接受到水體pH的影響，會(huì)不斷產(chǎn)生H，從而導(dǎo)致水的pH降低。水的pH直接影響水解聚合反應(yīng)，亦即影響水解產(chǎn)物的存在形態(tài)。因此，要使pH保持在合適的范圍內(nèi)，水中應(yīng)有足夠的堿性物質(zhì)與H中和。天然水中都含有一定的堿度，對(duì)pH有一定緩沖作用。當(dāng)水中堿度不足或混凝劑投量大，pH下降較多時(shí)，不僅超出了混凝劑的最佳作用范圍，

10、甚至影響混凝劑的繼續(xù)水解，因此，水中堿度高低對(duì)混凝效果影響程度較大，有時(shí)甚至超過原水pH的影響程度。所以，為了保證正?；炷璧膲A度，有時(shí)就需考慮投加堿劑(石灰)以中和混凝劑水解過程中所產(chǎn)生的H。每一種混凝劑對(duì)不同的水質(zhì)條件都有其最佳的pH作用范圍，超出這個(gè)范圍則混凝的效果下降或減弱。     影響混凝效果的因素三、原水水質(zhì)的影響：對(duì)于處理以濁度為主的地表水，主要的水質(zhì)影響因素是水中懸浮物含量和堿度，水中電解質(zhì)和有機(jī)物的含量對(duì)混凝也有一定的影響。水中懸浮物含量很低時(shí)，顆粒碰撞機(jī)率大大減小，混凝效果差，通常采用投加高分子助凝劑或礬花核心類助凝劑等方法來提高

11、混凝效果。如果原水懸浮物含量很高，如我國(guó)西北、西南等地區(qū)的高濁度水源，為了使懸浮物達(dá)到吸附電荷中和脫穩(wěn)，鋁鹽或鐵鹽混凝劑的投加量將需大大增加，為減少混凝劑投量，一般在水中先投加高分子助凝劑，如等。     影響混凝效果的因素四、水力條件的影響：混合、絮凝階段的G和GT值不同，是混凝工藝過程中的重要控制參數(shù)。甘布(TRCamp)和斯泰因(PcStein)通過一個(gè)瞬間受剪力而扭轉(zhuǎn)的單位體積水流所消耗的功率來計(jì)算G值。根據(jù)碰撞能量的來源的不同，可采用式(61)和(62)來計(jì)算G值。     機(jī)械攪拌： G= p/ (61

12、) 式中P單位體積流體所耗功率(Wm3)； 水的動(dòng)力黏滯系數(shù)，可查表。     水力攪拌： G= pgh/T= gh/T等 (6-2) 式中v水的運(yùn)動(dòng)黏度(m2s)； h經(jīng)混凝設(shè)備的水損(m)； T水流在混凝設(shè)備中的停留時(shí)間(s)； g重力加速度(m/s2)。式(61)、式(62)兩個(gè)G值計(jì)算公式就是著名的甘布公式。     從藥與水混合到絮體形成是整個(gè)混凝工藝的全過程。根據(jù)所發(fā)生的作用不同，混凝分為混合和絮凝兩個(gè)階段，分別在不同的構(gòu)筑物或設(shè)備中完成。     在混合階段，以

13、膠體的異向凝聚為主，要使藥劑迅速均勻地分散到水中以利于水解、聚合及脫穩(wěn)。這個(gè)階段進(jìn)行得很快，特別是Al3+、Fe3+鹽混凝劑，所以必須對(duì)水流進(jìn)行劇烈、快速的攪拌。要求的控制指標(biāo)為：混合時(shí)間1030 s，2 min；攪拌強(qiáng)度以G值表示，控制在：7001000(s-1)。     在絮凝階段，主要以同向絮凝(以水力或機(jī)械攪拌促使顆粒碰撞絮凝)為主。同向絮凝效果與速度梯度G和絮凝時(shí)間丁有關(guān)。由于此時(shí)絮體已經(jīng)長(zhǎng)大，易破碎，所以G值比前一階段減小，即攪拌強(qiáng)度或水流速度應(yīng)逐步降低。主要控制指標(biāo)為：平均值G：2070s-1，平均GT值=l×1041×105。