超超臨界機(jī)組電廠化學(xué)培訓(xùn)講義

1、第一章第一章 緒論緒論 第一節(jié)第一節(jié) 火力發(fā)電廠生產(chǎn)用水火力發(fā)電廠生產(chǎn)用水 一、火力發(fā)電廠中汽水流程一、火力發(fā)電廠中汽水流程 超臨界參數(shù)鍋爐只能采用直流爐，汽水流程如圖： 二、系統(tǒng)中汽水損失二、系統(tǒng)中汽水損失 水汽在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程中由于下列原因會(huì)出現(xiàn)損失： 1.鍋爐排污； 2.鍋爐排汽（安全門）； 3.軸封抽汽； 4.汽機(jī)抽汽（加熱器用，除氧器用，汽動(dòng)給水泵用，燃油加熱用，蒸汽除灰用等） 5.疏水排放； 6.管道泄漏； 7.取樣 汽水損失一般應(yīng)小于3鍋爐蒸發(fā)量。 為了維持發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的汽水循環(huán)運(yùn)行正常，就要用水補(bǔ)充這些損失。 三、火力發(fā)電廠生產(chǎn)用水分類三、火力發(fā)電廠生產(chǎn)用水分類 1.源

2、水（生水） 2.補(bǔ)給水 3.凝結(jié)水 4.疏水 5.返回水 6.給水 7.鍋爐水 8.冷卻水 9.減溫水 10.鍋爐排污水 11.工業(yè)水 12.沖灰水 13.各種廢水第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠汽水品質(zhì)不良的危害火力發(fā)電廠汽水品質(zhì)不良的危害 為了確保鍋爐受熱面安全，給水質(zhì)量必須滿足超臨界直流鍋爐的水質(zhì)要求。 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽不僅要符合設(shè)計(jì)規(guī)定的壓力和溫度，而且還要達(dá)到規(guī)定的蒸汽標(biāo)準(zhǔn)。 由于水中存在雜質(zhì)，所以必須對(duì)水進(jìn)行處理才能使用，這一過程稱為水處理。不同的水，根據(jù)其使用對(duì)象的不同需要，處理方式也不同。但若處理不當(dāng)，會(huì)引起下列危害： 一、熱力設(shè)備的結(jié)垢；一、熱力設(shè)備的結(jié)垢； 二、熱力設(shè)備的腐蝕；二、熱

3、力設(shè)備的腐蝕； 三、蒸汽流通部位的積鹽三、蒸汽流通部位的積鹽超臨界機(jī)組的化學(xué)工作超臨界機(jī)組的化學(xué)工作 為了保護(hù)熱力設(shè)備，使其安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理。處理當(dāng)然根據(jù)設(shè)備的技術(shù)要求，以最經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行，電廠中水的處理可分為： 1）鍋爐補(bǔ)給水的凈化處理。包括除去天然水中的懸浮物和膠體的澄清及過濾處理；反滲透預(yù)除鹽處理，以及離子交換深度除鹽處理。 2）汽輪機(jī)凝結(jié)水的精處理。 3）熱力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)及水化學(xué)工況。 4）循環(huán)冷卻水防垢、防腐及防止微生物生長(zhǎng)等處理。 5）熱力系統(tǒng)各部分的汽水質(zhì)量監(jiān)督。 6）熱力設(shè)備化學(xué)清洗以及停運(yùn)期間的保養(yǎng)工作。第二章第二章 水質(zhì)概述水質(zhì)概述 第一節(jié)電廠用水的水

4、源及水質(zhì)特點(diǎn)第一節(jié)電廠用水的水源及水質(zhì)特點(diǎn) 一、地表水 易受周圍環(huán)境的影響，水質(zhì)容易波動(dòng)。 二、地下水 受外界影響小，水質(zhì)比較穩(wěn)定。 三、海水 必須經(jīng)過淡化處理才能應(yīng)用，未經(jīng)淡化處理的海水主要限于冷卻熱交換器設(shè)備。第二節(jié)第二節(jié) 天然水中雜質(zhì)天然水中雜質(zhì) 水在自然界中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到下列因素污染：塵埃、氣體、泥土和礦物質(zhì)、有機(jī)體分解、工業(yè)排放物、細(xì)菌及水生生物滋長(zhǎng)以及新陳代謝產(chǎn)物等，它會(huì)帶有許多雜質(zhì)。水處理方法與雜質(zhì)顆粒大小有關(guān)，在水處理工藝中，這些雜質(zhì)按顆粒大小可分為三類： 一、懸浮物一、懸浮物（肉眼可見10m,顯微鏡下可見100nm） 指菌類、泥砂、黏土、藻類及動(dòng)植物，它往往又分為漂浮物、可沉物

5、（即水靜止時(shí)可下沉或上浮） 二、膠體二、膠體（1100nm） 主要是鐵、鋁、硅化合物及聚合物、大分子有機(jī)物等。 三、溶解物質(zhì)三、溶解物質(zhì)（10.5時(shí)， SiO32-才會(huì)出現(xiàn)，在天然水PH下，多呈HSiO3- 。第四節(jié)第四節(jié) 天然水中有機(jī)化合物天然水中有機(jī)化合物一、來源一、來源 1.工業(yè)廢水的排放 2.生活污水的排放 3.生物降解產(chǎn)物 4.土壤中腐植質(zhì)的溶解 5.工業(yè)用水可能由各種材料及藥品帶入水中有機(jī)物。二、天然水中有機(jī)物種類二、天然水中有機(jī)物種類1.按有機(jī)物尺寸大小來分分為懸浮態(tài)、膠態(tài)和溶解態(tài)有機(jī)物。目前通常將水通過0.45m的微孔濾膜后的水中有機(jī)物當(dāng)作溶解態(tài)有機(jī)物（DOC）。 2.按有機(jī)物

6、分子量進(jìn)行分段用不同分子量區(qū)段來劃分有機(jī)物，比如500、5001000、10002000、200050000、50001萬、1萬2萬，。因?yàn)榉肿恿肯嘟挠袡C(jī)物在水處理工藝中有相似的特性，所以這種分類有一定的實(shí)用意義。天然水中分子量從300500到幾十萬的高分子有機(jī)物，由于檢測(cè)手段目前還不能把它們檢測(cè)出來，這部分有機(jī)物大多是天然有機(jī)物，一般認(rèn)為主要包括腐殖酸、富里酸、木質(zhì)素和丹寧四類，腐殖酸和富里酸屬于腐殖質(zhì)類有機(jī)物，天然水中的腐殖質(zhì)化合物含量在110mg/L之間，高的可達(dá)50mg/L，其中大多是富里酸，有人認(rèn)為富里酸約占腐殖質(zhì)類化合物80左右。三、三、腐殖（植）質(zhì)腐殖（植）質(zhì)類化合物類化合物

7、這是天然水中這是天然水中天然有機(jī)物（天然有機(jī)物（NOMNOM）的主要部分，它是許多的主要部分，它是許多性質(zhì)相近復(fù)雜的化合物的混合物。性質(zhì)相近復(fù)雜的化合物的混合物。 （一）分類（一）分類腐殖酸：腐殖酸：能溶于稀堿（能溶于稀堿（0.1mmol/LNaOH），但不溶于稀酸），但不溶于稀酸 （pH11.5）的部分；）的部分；富里酸：富里酸：在稀酸和稀堿中均能溶解的部分；在稀酸和稀堿中均能溶解的部分；腐黑物：腐黑物：在稀堿和稀酸中均不溶解的部分；在稀堿和稀酸中均不溶解的部分；黑（灰）腐殖酸：黑（灰）腐殖酸：在含氧有機(jī)溶劑中不溶解的部分；在含氧有機(jī)溶劑中不溶解的部分；褐（棕）腐殖酸：褐（棕）腐殖酸：在含氧

8、有機(jī)溶劑中溶解的部分。在含氧有機(jī)溶劑中溶解的部分。 （二）組成結(jié)構(gòu)（二）組成結(jié)構(gòu) 腐殖質(zhì)類化合物形成過程十分復(fù)雜，它是具有相腐殖質(zhì)類化合物形成過程十分復(fù)雜，它是具有相似結(jié)構(gòu)的復(fù)雜高分子化合物的混合物，它結(jié)構(gòu)中含有似結(jié)構(gòu)的復(fù)雜高分子化合物的混合物，它結(jié)構(gòu)中含有羥基、羧基、醇、酚羥基和甲氧基等，對(duì)外呈弱酸性。羥基、羧基、醇、酚羥基和甲氧基等，對(duì)外呈弱酸性。 腐殖酸和富里酸區(qū)別腐殖酸和富里酸區(qū)別 元素組成元素組成分子量分子量官能團(tuán)官能團(tuán)碳碳氧氧氮氮腐殖酸腐殖酸5060303524高高（約幾千（約幾千幾萬）幾萬）少少富里酸富里酸405044503低低（幾百幾（幾百幾千）千）多多（三）性質(zhì)（三）性質(zhì) 溶

9、解性溶解性 酸性酸性 吸附性吸附性 與金屬離子形成沉積與金屬離子形成沉積 離子交換性離子交換性 凝聚特性凝聚特性 氧化還原及氧化降解氧化還原及氧化降解 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 （四）有機(jī)物引起的危害（四）有機(jī)物引起的危害1 1）污染離子交換樹脂，水處理裝置出水質(zhì)量降；）污染離子交換樹脂，水處理裝置出水質(zhì)量降；2 2）有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入鍋爐，分解成低分子有機(jī)酸，造成）有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入鍋爐，分解成低分子有機(jī)酸，造成鍋爐與汽輪機(jī)腐蝕；鍋爐與汽輪機(jī)腐蝕；3 3）水在氯化消毒時(shí)，有機(jī)物易形成鹵代烴類物質(zhì)，）水在氯化消毒時(shí)，有機(jī)物易形成鹵代烴類物質(zhì)，有致癌性。有致癌性。第三章第三章 水的混凝澄清處理水的混凝澄清處理 從天

10、然水中除去懸浮物和膠體，依靠混凝沉淀（澄清）處理和過濾處理。 水經(jīng)混凝沉淀（澄清）處理后，濁度可降至10NTU以下，再經(jīng)過過濾處理，濁度可進(jìn)一步降至5NTU以下，能滿足后續(xù)設(shè)備對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求。習(xí)慣上將上述處理稱為水的預(yù)處理，它是以除去水中懸浮物、膠體物質(zhì)和部分有機(jī)物為目的。第一節(jié)第一節(jié) 膠體顆粒的基本性質(zhì)膠體顆粒的基本性質(zhì) 一、膠體的一般概念膠體的一般概念 （一）、膠體的性質(zhì) 1、光學(xué)性質(zhì) 膠體可能對(duì)光線有散射、吸收和反射作用。若膠體能引起透過溶液的光的反射，則溶液混濁。 2、膠體顆粒的布朗運(yùn)動(dòng) 不規(guī)則運(yùn)動(dòng)是膠體顆粒不下沉的一個(gè)原因。 3、膠體的表面特性 由于膠體顆粒小，所以單位重量的膠體所

11、具有的比表面積很大，表面能也很大，可以吸附很多雜質(zhì)。 4、膠體的電動(dòng)現(xiàn)象 由于膠體顆粒帶電，因此在外力作用下，會(huì)發(fā)生一系列現(xiàn)象： 1）在外加電場(chǎng)作用下，膠體顆粒會(huì)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電泳； 2）在外加電場(chǎng)作用下，膠體顆粒向一方運(yùn)動(dòng)，而水向另一方運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電滲； 3）在機(jī)械力作用下，膠體顆粒與水之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出的電流或電位，稱為流動(dòng)電流（電位，SCD）。 流動(dòng)電流為水處理混凝工藝控制技術(shù)的發(fā)展，提供了關(guān)鍵性的技術(shù)手段。 （二）、膠體帶電的原因 1、膠體吸附水中的離子而帶電 2、膠體組成物的溶解 3、膠體組成物的電離 （三）、膠體的結(jié)構(gòu) 1、膠體的雙電層理論 膠體分子聚積成膠體微粒膠核

12、； 膠核吸附了電位形成離子而帶電荷，這樣又勢(shì)必吸引溶液中異號(hào)離子在它的周圍，構(gòu)成膠團(tuán)。 仔細(xì)研究這些異號(hào)離子在膠核周圍的分布就會(huì)發(fā)現(xiàn)： 1）異號(hào)離子除了受膠核異號(hào)電荷吸引之外，還受到熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散作用，水對(duì)異號(hào)離子溶劑化作用，二者構(gòu)成平衡，平衡態(tài)的異號(hào)離子分布是成擴(kuò)散狀的，距膠核越遠(yuǎn)，異號(hào)離子濃度越??； 2）在貼近膠核表面，有一層吸附的異號(hào)電荷離子，這部分反離子稱束縛的反離子； 3）擴(kuò)散層中靠近膠體表面的一部分，在膠體運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)隨膠體一起運(yùn)動(dòng)，這一面稱滑動(dòng)面。 這樣，膠體外面就有了吸附層和擴(kuò)散層，稱為雙電層，這就是雙電層理論。 按該理論，膠體顆粒結(jié)構(gòu)如下： （膠核）電位形成離子，束縛的反離子自由反

13、離子 吸附層 擴(kuò)散層 2、 電位 膠體顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)面與溶液本體之間的電位差，稱為 電位。 電位與流動(dòng)電流是對(duì)固液雙電層特性的不同描述，理論與實(shí)踐證明，二者呈線性關(guān)系。 膠核顆粒吸附了電位形成離子后的電位是 電位，該電位無法測(cè)得。 二、膠體的穩(wěn)定性與脫穩(wěn)二、膠體的穩(wěn)定性與脫穩(wěn) 1、膠體的穩(wěn)定性 由于膠體顆粒帶有相同符號(hào)的電荷，就阻止了它們由于吸附、熱運(yùn)動(dòng)碰撞而集聚成大顆粒而下沉，使它不斷的保持分散的懸浮狀態(tài)，稱為膠體穩(wěn)定性。 膠體穩(wěn)定性有兩類： （1）動(dòng)力穩(wěn)定性 （2）聚集穩(wěn)定性 2、膠體微粒間的排斥力和吸引力 3、膠體的凝聚（膠體的脫穩(wěn)） 使膠體顆粒失去穩(wěn)定性集聚變大的過程，稱為膠體的凝聚

14、。 4、膠體顆粒的脫穩(wěn)方法 降低膠體顆粒的電位或其他原因使膠體失去聚集穩(wěn)定性的過程。 1）向水中投加電解質(zhì) 這樣會(huì)壓縮雙電層，使得 電位降低，滑動(dòng)面厚度減少。 不同電解質(zhì)對(duì)雙電層壓縮能力是不同的叔而采法則； 對(duì)雙電層壓縮作用與離子價(jià)數(shù)三次方成正比。 2）投加異號(hào)電荷膠體相互凝聚 3）向膠體中投加高分子絮凝劑 這些高分子物質(zhì)是線性的，分子成鏈狀，有的還有活性基團(tuán)，當(dāng)它們投入水中后，會(huì)由于靜電斥力、范德華力、氫健力等原因與膠體顆粒發(fā)生吸附；所以加入適當(dāng)劑量的聚合物，會(huì)使膠體發(fā)生絮凝沉降；但若加得太多，膠體反而又脫凝，重新更加穩(wěn)定。 4）接觸凝聚 接觸凝聚指膠體顆粒被巨大的固體（顆粒）表面吸附而去除

15、。 巨大的顆粒表面可以帶異號(hào)電荷，起電中和作用，也可帶同號(hào)電荷，起壓縮雙電層作用。第二節(jié)第二節(jié) 水的混凝處理水的混凝處理 “ “混凝混凝”有時(shí)與有時(shí)與“凝聚凝聚”和和“絮凝絮凝”相互通用，相互通用，不過，現(xiàn)在較多的水處理工作者認(rèn)為：不過，現(xiàn)在較多的水處理工作者認(rèn)為： 凝聚凝聚（coagulationcoagulation）水中膠體顆粒脫穩(wěn)水中膠體顆粒脫穩(wěn)（膠粒失去穩(wěn)定性）的過程；（膠粒失去穩(wěn)定性）的過程； 絮凝絮凝（flocculationflocculation）脫穩(wěn)后的膠粒相互聚脫穩(wěn)后的膠粒相互聚集過程；集過程； 混凝混凝（coagulation-flocculationcoagulati

16、on-flocculation）是凝聚是凝聚和絮凝的總稱，也即從原水投加混凝劑開始到生成大和絮凝的總稱，也即從原水投加混凝劑開始到生成大顆粒的絮凝體為止。顆粒的絮凝體為止。 一、混凝處理原理一、混凝處理原理 1、混凝機(jī)理、混凝機(jī)理 水處理中的混凝現(xiàn)象較復(fù)雜，水處理中的混凝現(xiàn)象較復(fù)雜， DLVO理論并不能理論并不能全面解釋水處理中的一切混凝現(xiàn)象全面解釋水處理中的一切混凝現(xiàn)象,目前混凝劑對(duì)水中目前混凝劑對(duì)水中膠粒的混凝作用機(jī)理有以下四種。膠粒的混凝作用機(jī)理有以下四種。 （1 1）壓縮雙電層作用壓縮雙電層作用(double-layer compression)(double-layer compre

17、ssion) 電解質(zhì)加入電解質(zhì)加入 與反離子同電荷離子與反離子同電荷離子 壓縮雙壓縮雙電層電層 電位電位 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 凝聚凝聚 ； 電位電位0 0，等電狀態(tài)，實(shí)際上混凝不需要，等電狀態(tài)，實(shí)際上混凝不需要 電位電位0 0，只要使，只要使EmaxEmax=0=0即可，此時(shí)的即可，此時(shí)的 電位稱為臨界電位。電位稱為臨界電位。 （2 2）吸附電中和作用吸附電中和作用(adsorption and charge neutralization) 膠粒表面對(duì)異號(hào)離子、異號(hào)膠粒、鏈狀離膠粒表面對(duì)異號(hào)離子、異號(hào)膠粒、鏈狀離子或分子或分 子帶異號(hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種子帶異號(hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附

18、作用，由于這種吸吸 附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力， 降低了降低了 電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。（3）吸附架橋作用吸附架橋作用(adsorption and interparticle bridging) 膠粒與膠粒之間通過高分子物質(zhì)連接（聚集）在膠粒與膠粒之間通過高分子物質(zhì)連接（聚集）在一起，如果膠粒與膠粒之間的架橋高分子投量過少，一起，如果膠粒與膠粒之間的架橋高分子投量過少，不足以形成吸附架橋，但投加過不足以形成吸附架橋，但投加過 多，會(huì)出現(xiàn)多，會(huì)出現(xiàn)“膠體保膠體保護(hù)護(hù)”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 （4）

19、網(wǎng)捕或卷掃作用網(wǎng)捕或卷掃作用(enmeshment in a precipitate) 金屬氫氧化物在形成過程中金屬氫氧化物在形成過程中可以網(wǎng)捕、卷掃水中可以網(wǎng)捕、卷掃水中的膠粒，水中的膠粒以這些沉淀為核心產(chǎn)生沉淀。的膠粒，水中的膠粒以這些沉淀為核心產(chǎn)生沉淀。 所需所需混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比，混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比，即當(dāng)原水即當(dāng)原水膠體含量少時(shí)，所需混凝劑多，反之亦然。膠體含量少時(shí)，所需混凝劑多，反之亦然。 以上所述四種作用機(jī)理有時(shí)同時(shí)發(fā)生，有時(shí)僅其以上所述四種作用機(jī)理有時(shí)同時(shí)發(fā)生，有時(shí)僅其中中1-2種機(jī)理起作用。究竟以何者為主，取決于混凝劑種機(jī)理起作用。究竟以何者為主，取決于混凝

20、劑種類、投加量、水中膠粒性質(zhì)、含量以及水的種類、投加量、水中膠粒性質(zhì)、含量以及水的pH值等值等。 2、混凝劑的化學(xué)、混凝劑的化學(xué) 鋁鹽最有代表的是硫酸鋁鋁鹽最有代表的是硫酸鋁AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 3 18H18H2 2O O，溶于水溶于水后，立即離解鋁離子，通常是以后，立即離解鋁離子，通常是以Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+3+存在。在存在。在水中，會(huì)發(fā)生下列過程。水中，會(huì)發(fā)生下列過程。 AL(HAL(H2 2O)O)6 6 3+3+H+H2 2O OAL(OH)(HAL(OH)(H2 2O)O)5 5 2+2+H+H3 3O O+ + AL(OH)(H AL(O

21、H)(H2 2O)O)5 5 2+2+H+H2 2O O+ + AL(OH)AL(OH)2 2(H(H2 2O)O)4 4 + +H+H3 3O O+ + AL(OH) AL(OH)2 2(H(H2 2O)O)4 4 + +H+H2 2O O AL(OH)AL(OH)3 3(H(H2 2O)O)3 3+H+H3 3O O+ + 因?yàn)槌醪剿猱a(chǎn)物中的因?yàn)槌醪剿猱a(chǎn)物中的羥基羥基OH具有橋鍵性質(zhì)，具有橋鍵性質(zhì)，在由在由Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+3+轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向AL(OH)AL(OH)3 3(H(H2 2O)O)3 3 的中間過程中，的中間過程中，羥基可將單核絡(luò)合物通過橋鍵縮聚成多核絡(luò)合

22、物，羥基可將單核絡(luò)合物通過橋鍵縮聚成多核絡(luò)合物，如：如： O2HO)Al(HAlO)(HOHO)2Al(H244242252OH OH 在水解過程中會(huì)形成無數(shù)的其它聚合離子，如：在水解過程中會(huì)形成無數(shù)的其它聚合離子，如：4177(OH)Al3187(OH)Al4208(OH)Al53413(OH)Al 因此，產(chǎn)物包括：因此，產(chǎn)物包括：未水解的水合鋁離子未水解的水合鋁離子 單核羥基絡(luò)合物單核羥基絡(luò)合物 多核羥基絡(luò)合物多核羥基絡(luò)合物 氫氧化鋁沉淀氫氧化鋁沉淀 各種產(chǎn)物的比例多少與水解條件（水溫、各種產(chǎn)物的比例多少與水解條件（水溫、pH、鋁、鋁鹽投加量）有關(guān)。鹽投加量）有關(guān)。 在混凝處理中起混凝作用

23、的是這些水解、橋聯(lián)的在混凝處理中起混凝作用的是這些水解、橋聯(lián)的中間產(chǎn)物。中間產(chǎn)物。 具有具有高電荷低聚合度的多核羥基絡(luò)離子，高電荷低聚合度的多核羥基絡(luò)離子，可通過可通過壓縮雙電層、吸附電性中和，降低壓縮雙電層、吸附電性中和，降低電位，減少膠粒電位，減少膠粒間的斥力，使微粒之間發(fā)生碰撞而凝聚；間的斥力，使微粒之間發(fā)生碰撞而凝聚； 具有具有低電荷高聚合度的多核羥基絡(luò)合離子，低電荷高聚合度的多核羥基絡(luò)合離子，由于由于分子結(jié)構(gòu)呈鏈狀，可通過吸附架橋作用使微粒發(fā)生凝分子結(jié)構(gòu)呈鏈狀，可通過吸附架橋作用使微粒發(fā)生凝聚；聚； 聚合度很大的氫氧化鋁沉淀物，聚合度很大的氫氧化鋁沉淀物，由于它的比表面由于它的比表面

24、積大，吸附能力強(qiáng)，與水中脫穩(wěn)的膠粒發(fā)生吸附，形積大，吸附能力強(qiáng)，與水中脫穩(wěn)的膠粒發(fā)生吸附，形成網(wǎng)狀沉淀物，進(jìn)一步網(wǎng)捕、卷掃水中粘土膠粒，膠成網(wǎng)狀沉淀物，進(jìn)一步網(wǎng)捕、卷掃水中粘土膠粒，膠體硅及有機(jī)物等，形成共沉淀從水中分離出來。體硅及有機(jī)物等，形成共沉淀從水中分離出來。 二、影響混凝效果的因素二、影響混凝效果的因素 混凝處理的目的是除去水中懸浮物與膠體，同時(shí)混凝處理的目的是除去水中懸浮物與膠體，同時(shí)可除去水中一部分硅化合物，及有機(jī)物，所以可除去水中一部分硅化合物，及有機(jī)物，所以常以出常以出水的濁度評(píng)判混凝處理效果，水的濁度評(píng)判混凝處理效果，某些難處理水也會(huì)輔以某些難處理水也會(huì)輔以其它指標(biāo)來評(píng)判，

25、如根據(jù)生成絮凝體大小、速度、密其它指標(biāo)來評(píng)判，如根據(jù)生成絮凝體大小、速度、密實(shí)程度等。實(shí)程度等。 1、pH值值 鐵鹽、鋁鹽混凝劑加入水中后，由于水解反應(yīng)而鐵鹽、鋁鹽混凝劑加入水中后，由于水解反應(yīng)而使水中出現(xiàn)酸性物質(zhì)，對(duì)混凝效果有影響的主要是加使水中出現(xiàn)酸性物質(zhì)，對(duì)混凝效果有影響的主要是加藥后水的藥后水的pH值，因此，這里所說的值，因此，這里所說的混凝混凝pH值是指值是指混混凝后的凝后的pH，不是原水的，不是原水的pH。 （1）pH 值對(duì)混凝劑水解產(chǎn)物形態(tài)的影響值對(duì)混凝劑水解產(chǎn)物形態(tài)的影響 混凝處理以去除濁度為目標(biāo)時(shí)，最佳混凝處理以去除濁度為目標(biāo)時(shí)，最佳pH一般在一般在6.57.5之之間，此時(shí)混

26、凝劑水解產(chǎn)物主要是低正電荷高聚合度的多核羥基間，此時(shí)混凝劑水解產(chǎn)物主要是低正電荷高聚合度的多核羥基絡(luò)離子和氫氧化物，試驗(yàn)證實(shí)，在此絡(luò)離子和氫氧化物，試驗(yàn)證實(shí)，在此pH條件下，原水中膠粒條件下，原水中膠粒仍具有一定的負(fù)電位。其值約為仍具有一定的負(fù)電位。其值約為-10-15mV，因此混凝處理的因此混凝處理的關(guān)鍵是通過低正電荷高聚合度的多核羥基絡(luò)離子的吸附架橋作關(guān)鍵是通過低正電荷高聚合度的多核羥基絡(luò)離子的吸附架橋作用來實(shí)現(xiàn)的。用來實(shí)現(xiàn)的。 （2）pH值對(duì)原水中有機(jī)物的影響值對(duì)原水中有機(jī)物的影響 水的水的pH值對(duì)水中值對(duì)水中有機(jī)物存在形態(tài)有機(jī)物存在形態(tài)有很大影響，這有很大影響，這 顯然會(huì)對(duì)混凝處理去除

27、有機(jī)物的效果產(chǎn)生直接影響。顯然會(huì)對(duì)混凝處理去除有機(jī)物的效果產(chǎn)生直接影響。 在混凝處理過程中，水中有機(jī)物去除率一般為在混凝處理過程中，水中有機(jī)物去除率一般為20 60%，這與混凝，這與混凝pH及有機(jī)物種類、形態(tài)有很大關(guān)系。及有機(jī)物種類、形態(tài)有很大關(guān)系。 （3）pH值影響膠體顆粒表面電荷及值影響膠體顆粒表面電荷及電位電位 2、混凝劑劑量、混凝劑劑量 某一具體水源而言，應(yīng)某一具體水源而言，應(yīng)通過混凝劑量試驗(yàn)求得最佳通過混凝劑量試驗(yàn)求得最佳劑量。根據(jù)運(yùn)行試驗(yàn)，天然劑量。根據(jù)運(yùn)行試驗(yàn)，天然水的混凝劑量一般為水的混凝劑量一般為0.30.30.7mmolL0.7mmolL，各種混凝劑的加，各種混凝劑的加藥量

28、可參考下列數(shù)據(jù)。藥量可參考下列數(shù)據(jù)。硫酸鋁硫酸鋁353580mg/L80mg/L（以（以AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 318H18H2 2O O計(jì)）計(jì)） ；三氧；三氧化鐵化鐵252560mg/L60mg/L（以（以FeClFeCl3 36H6H2 2O O計(jì)）計(jì)） ；聚合鋁；聚合鋁5 510mg/L10mg/L（以（以AlAl2 2O O3 3計(jì)）；聚合計(jì)）；聚合鐵鐵5 58mg/L8mg/L（以（以FeFe3+3+計(jì)）。計(jì)）。 3、水溫、水溫 低水溫條件下，盡管加大混凝劑量也難獲得良好低水溫條件下，盡管加大混凝劑量也難獲得良好的混凝效果，通常絮凝體形成速度緩慢，絮凝顆粒細(xì)的混凝效

29、果，通常絮凝體形成速度緩慢，絮凝顆粒細(xì)小、松散、沉降性能差。其原因主要有以下幾方面：小、松散、沉降性能差。其原因主要有以下幾方面： （1）無機(jī)鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，）無機(jī)鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，低溫水混凝劑水低溫水混凝劑水 解困難，解困難，特別是硫酸鋁特別是硫酸鋁 。（2）低溫水的粘度大，使水中雜質(zhì)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)）低溫水的粘度大，使水中雜質(zhì)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng) 度減弱，顆粒間碰撞機(jī)率減少；同時(shí)，水的粘度度減弱，顆粒間碰撞機(jī)率減少；同時(shí)，水的粘度 大時(shí)，水流阻力增大，大時(shí)，水流阻力增大，影響絮凝體的成長(zhǎng)。影響絮凝體的成長(zhǎng)。（3）水溫低時(shí)，膠粒的水化作用增強(qiáng)，）水溫低時(shí)，膠粒的水化作用增強(qiáng)，妨礙膠

30、體凝聚。妨礙膠體凝聚。 提高低溫水的混提高低溫水的混凝效果可采用方法有：凝效果可采用方法有：a 增加混凝劑劑量及投增加混凝劑劑量及投 加絮凝劑；加絮凝劑；b 采用受水溫影響小的采用受水溫影響小的 鐵鹽混凝劑；鐵鹽混凝劑；c 有條件的地方，也可有條件的地方，也可 采用加熱原水來改善采用加熱原水來改善 混凝效果?；炷Ч?。4、原水水質(zhì)、原水水質(zhì) （1）水中）水中微粒的濃度微粒的濃度 雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差。雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差?？刹扇〉膶?duì)策有：可采取的對(duì)策有： 加高分子助凝劑；加高分子助凝劑； 加粘土；加粘土； 投加混凝劑投加混凝劑后直接過濾。后直接過濾。

31、 如果原水懸浮物含量過高，為減少混凝劑的用量，如果原水懸浮物含量過高，為減少混凝劑的用量，通常投加高分子助凝劑。如黃河高濁度水常需投加有通常投加高分子助凝劑。如黃河高濁度水常需投加有機(jī)高分子絮凝劑作為助凝劑。機(jī)高分子絮凝劑作為助凝劑。 （2）水中）水中有機(jī)物有機(jī)物 水中有機(jī)物吸附于膠體顆粒上使膠體具有很高的穩(wěn)定性，水中有機(jī)物吸附于膠體顆粒上使膠體具有很高的穩(wěn)定性，這就是所謂有機(jī)物對(duì)膠體的保護(hù)作用，向水中投這就是所謂有機(jī)物對(duì)膠體的保護(hù)作用，向水中投 CLCL2 2 以氧化有以氧化有機(jī)物，破壞其作用，能提高混凝效果。機(jī)物，破壞其作用，能提高混凝效果。 5、水力條件、水力條件 整個(gè)混凝過程可分為兩個(gè)

32、階段：混合和反應(yīng)，水力條件整個(gè)混凝過程可分為兩個(gè)階段：混合和反應(yīng)，水力條件的配合對(duì)這兩個(gè)階段非常重要。的配合對(duì)這兩個(gè)階段非常重要。 混合要求快速和劇烈攪拌，混合要求快速和劇烈攪拌，在幾秒鐘或一分鐘內(nèi)完成。在幾秒鐘或一分鐘內(nèi)完成。 反應(yīng)階段的要求是使脫穩(wěn)微粒通過碰撞，絮凝形成大的具反應(yīng)階段的要求是使脫穩(wěn)微粒通過碰撞，絮凝形成大的具有良好沉降性能的絮凝體。有良好沉降性能的絮凝體。反應(yīng)階段的攪拌強(qiáng)度或水流速度應(yīng)反應(yīng)階段的攪拌強(qiáng)度或水流速度應(yīng)隨著絮凝體的長(zhǎng)大而逐漸降低，隨著絮凝體的長(zhǎng)大而逐漸降低，以免打碎已長(zhǎng)大的絮凝體。以免打碎已長(zhǎng)大的絮凝體。 6、接觸介質(zhì)、接觸介質(zhì) 當(dāng)進(jìn)行混凝或其它沉淀處理時(shí)，如在

33、水中保持一定數(shù)量的當(dāng)進(jìn)行混凝或其它沉淀處理時(shí)，如在水中保持一定數(shù)量的泥渣，則可以使混凝過程進(jìn)行得更完全、更快。這里的泥渣起泥渣，則可以使混凝過程進(jìn)行得更完全、更快。這里的泥渣起接觸介質(zhì)作用，即接觸介質(zhì)作用，即利用其巨大表面的活性，起吸附核心作用。利用其巨大表面的活性，起吸附核心作用。目前許多混凝處理設(shè)備內(nèi)設(shè)有泥渣層。目前許多混凝處理設(shè)備內(nèi)設(shè)有泥渣層。 綜上所述，影響混凝效果的因素較多，到目前為綜上所述，影響混凝效果的因素較多，到目前為止，還無法用理論計(jì)算出所需混凝劑劑量，因此某一止，還無法用理論計(jì)算出所需混凝劑劑量，因此某一具體水源的最佳混凝處理?xiàng)l件只能通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)具體水源的最佳混凝處理?xiàng)l

34、件只能通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)來確定，該試驗(yàn)稱為混凝燒杯試驗(yàn)，或來確定，該試驗(yàn)稱為混凝燒杯試驗(yàn)，或簡(jiǎn)稱燒杯試驗(yàn)簡(jiǎn)稱燒杯試驗(yàn)（jar test）。）。 目前混凝試驗(yàn)的主要內(nèi)容是獲得最佳混凝的種類、目前混凝試驗(yàn)的主要內(nèi)容是獲得最佳混凝的種類、劑量和最佳劑量和最佳pH。三、絮凝動(dòng)力學(xué)三、絮凝動(dòng)力學(xué) 混凝動(dòng)力學(xué)混凝動(dòng)力學(xué)研究顆粒碰撞速率。研究顆粒碰撞速率。 顆粒間的碰撞是混凝的首要條件顆粒間的碰撞是混凝的首要條件 ，顆粒相互碰撞，顆粒相互碰撞的動(dòng)力來自兩個(gè)方面：的動(dòng)力來自兩個(gè)方面： 顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)，由布朗運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)，由布朗運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒碰撞聚集稱顆粒碰撞聚集稱“異向絮凝異向絮凝”

35、； 在水力或機(jī)械攪拌下所造成的流體運(yùn)動(dòng)，由流在水力或機(jī)械攪拌下所造成的流體運(yùn)動(dòng)，由流體運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒碰撞聚集稱體運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒碰撞聚集稱“同向絮凝同向絮凝”。 異向絮凝只對(duì)小顆粒（小于或等于異向絮凝只對(duì)小顆粒（小于或等于1 1m m）起作用，）起作用，而同向絮凝主要對(duì)大顆粒（大于而同向絮凝主要對(duì)大顆粒（大于1 1m m）起作用。）起作用。 水中膠粒主要通過以下水中膠粒主要通過以下三個(gè)途徑來實(shí)現(xiàn)接觸碰撞的：三個(gè)途徑來實(shí)現(xiàn)接觸碰撞的： (1) 布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng) 剛脫穩(wěn)的膠粒，由于尺寸較小，可在水分子的撞剛脫穩(wěn)的膠粒，由于尺寸較小，可在水分子的撞擊下作布朗運(yùn)動(dòng)，使顆粒之間發(fā)生碰撞絮凝。擊下作布朗

36、運(yùn)動(dòng)，使顆粒之間發(fā)生碰撞絮凝。 當(dāng)顆粒的直徑大于當(dāng)顆粒的直徑大于1m時(shí)，由布朗運(yùn)動(dòng)引起的顆時(shí)，由布朗運(yùn)動(dòng)引起的顆粒碰撞次數(shù)已經(jīng)小到可以忽略不計(jì)。粒碰撞次數(shù)已經(jīng)小到可以忽略不計(jì)。 (2) 顆粒沉降速度差異顆粒沉降速度差異 顆粒間的沉降速度差異，也可能引起顆粒間的碰顆粒間的沉降速度差異，也可能引起顆粒間的碰撞，在混凝的反應(yīng)階段，水流仍有較劇烈流動(dòng)，所以顆撞，在混凝的反應(yīng)階段，水流仍有較劇烈流動(dòng)，所以顆粒間的沉降速度差異是很小的，因此，由顆粒沉降速度粒間的沉降速度差異是很小的，因此，由顆粒沉降速度差異引起的顆粒碰撞次數(shù)幾乎可以忽略不計(jì)。差異引起的顆粒碰撞次數(shù)幾乎可以忽略不計(jì)。 (3) 水體流動(dòng)水體流

37、動(dòng) 由水體流動(dòng)引起的顆粒碰撞在混凝的反應(yīng)階段起由水體流動(dòng)引起的顆粒碰撞在混凝的反應(yīng)階段起重要作用，而影響水體流動(dòng)狀態(tài)的水力學(xué)參數(shù)是速度重要作用，而影響水體流動(dòng)狀態(tài)的水力學(xué)參數(shù)是速度梯度。在水力學(xué)中梯度。在水力學(xué)中速度梯度速度梯度是指兩個(gè)相鄰水層的水流是指兩個(gè)相鄰水層的水流速度差速度差 與它們之間距離與它們之間距離 之比，用表示之比，用表示 ， udydGyuddG 只有當(dāng)相鄰水層之間存在速度梯度時(shí)，后面的顆只有當(dāng)相鄰水層之間存在速度梯度時(shí)，后面的顆粒（直徑粒（直徑 ）才能追上前面的顆粒（直徑）才能追上前面的顆粒（直徑 ）,引起引起顆粒間碰撞。速度梯度顆粒間碰撞。速度梯度 一方面反映了單位時(shí)間單

38、位一方面反映了單位時(shí)間單位體積內(nèi)所消耗的功率大小，另一方面也反映了水流的體積內(nèi)所消耗的功率大小，另一方面也反映了水流的攪拌強(qiáng)度和顆粒間的碰撞機(jī)率，攪拌強(qiáng)度和顆粒間的碰撞機(jī)率，速度梯度越大，顆粒速度梯度越大，顆粒間的碰撞機(jī)率就越大，絮凝速度也就越快。間的碰撞機(jī)率就越大，絮凝速度也就越快?；炷刂浦笜?biāo)混凝控制指標(biāo)： 混合（凝聚）過程：混合（凝聚）過程：G G700 700 1000s1000s-1-1，但劇烈攪，但劇烈攪拌是為盡快分散藥劑，時(shí)間通常在拌是為盡快分散藥劑，時(shí)間通常在10 10 30s30s，一般，一般2min2min。 絮凝過程：絮凝過程：不僅與不僅與G有關(guān)，還與絮凝時(shí)間有關(guān)；有關(guān)，

39、還與絮凝時(shí)間有關(guān)； 平均平均G20 70s-1， GT104 105 2d1dG3 常用混凝劑和絮凝劑常用混凝劑和絮凝劑一、混凝劑一、混凝劑(coagulant) 按化學(xué)成分可分為按化學(xué)成分可分為無機(jī)和有機(jī)無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)混凝兩大類。無機(jī)混凝劑品種較少，目前劑品種較少，目前主要是鋁鹽和鐵鹽及其聚合物，主要是鋁鹽和鐵鹽及其聚合物，在在水處理中應(yīng)用最多。有機(jī)混凝劑品種較多，主要是高水處理中應(yīng)用最多。有機(jī)混凝劑品種較多，主要是高分子物質(zhì)，但在水處理中的應(yīng)用比無機(jī)的少。分子物質(zhì)，但在水處理中的應(yīng)用比無機(jī)的少。 1、鋁鹽混凝劑、鋁鹽混凝劑 常用的鋁鹽是硫酸鋁、常用的鋁鹽是硫酸鋁、聚合氯化鋁（聚合氯

40、化鋁（PAC）mClOHAlnn62 鹽基度鹽基度含義是聚合氯化鋁中含義是聚合氯化鋁中OH和和Al2O3 的質(zhì)的質(zhì)量比，鹽基度的大小直接影響混凝效果。其值越大，量比，鹽基度的大小直接影響混凝效果。其值越大，該化合物中的羥基所占的比例越大，吸附架橋作用越該化合物中的羥基所占的比例越大，吸附架橋作用越強(qiáng)，但此時(shí)生成難溶沉淀物的可能性也增大。強(qiáng)，但此時(shí)生成難溶沉淀物的可能性也增大。一般將一般將鹽基值控制在鹽基值控制在45%85%之間。之間。 聚合鋁與硫酸鋁相比有以下優(yōu)點(diǎn)：聚合鋁與硫酸鋁相比有以下優(yōu)點(diǎn)： 加藥量少，加藥量少，只要相當(dāng)于硫酸鋁的只要相當(dāng)于硫酸鋁的1/31/2； 混凝效果好，混凝效果好，形

41、成絮凝體速度快，而且體積大、形成絮凝體速度快，而且體積大、致使密實(shí)易于沉降；致使密實(shí)易于沉降； 適用范圍廣，適用范圍廣，對(duì)低濁度小，高濁度水及高色度對(duì)低濁度小，高濁度水及高色度 水均有較好的效果；水均有較好的效果； 腐蝕性小，腐蝕性小，即便過量投加也不會(huì)惡化出水。即便過量投加也不會(huì)惡化出水。 2、鐵鹽混凝劑、鐵鹽混凝劑相對(duì)于鋁鹽混凝劑相對(duì)于鋁鹽混凝劑鐵鹽作混凝劑主要特點(diǎn)有：鐵鹽作混凝劑主要特點(diǎn)有： 適用的適用的pH值范圍較寬；值范圍較寬； 受水溫影響較??；受水溫影響較小； 生成的絮凝體的密度比鋁鹽的大，沉降性能好生成的絮凝體的密度比鋁鹽的大，沉降性能好; 腐蝕性相對(duì)大些，加藥量較大時(shí)可能使出水

42、帶腐蝕性相對(duì)大些，加藥量較大時(shí)可能使出水帶 色（黃色）。色（黃色）。 目前常用的鐵鹽有硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵目前常用的鐵鹽有硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵和聚合鐵（和聚合鐵（聚合硫酸鐵（聚合硫酸鐵（PFS） ）等。等。 Fe2(OH)n(SO4)3 m 2n二、助凝劑（二、助凝劑（coagulant aid）和絮凝劑（）和絮凝劑（flocculant） 當(dāng)單獨(dú)使用混凝不能取得預(yù)期效果時(shí)，需投加當(dāng)單獨(dú)使用混凝不能取得預(yù)期效果時(shí)，需投加某種輔助藥劑以提高混凝效果，這種藥劑按其在混某種輔助藥劑以提高混凝效果，這種藥劑按其在混凝劑中的作用，可分為三類。凝劑中的作用，可分為三類。（1）酸堿類：酸堿類：調(diào)

43、整水的調(diào)整水的pH，如石灰、硫酸等，如石灰、硫酸等（2）加大礬花的粒度和結(jié)實(shí)性：加大礬花的粒度和結(jié)實(shí)性：如活化硅酸（如活化硅酸（SiO2 nH2O）、骨膠、高分子絮凝劑）、骨膠、高分子絮凝劑（3）氧化劑類：氧化劑類：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機(jī)物。破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機(jī)物。 如投加如投加Cl2、O3等等 常見的絮凝劑是常見的絮凝劑是有機(jī)高分子絮凝劑。有機(jī)高分子絮凝劑。 這類絮凝劑是水溶性的線型聚合物，按基團(tuán)帶電這類絮凝劑是水溶性的線型聚合物，按基團(tuán)帶電情況，可分為以下四種：陽離子型，陰離子型，非離情況，可分為以下四種：陽離子型，陰離子型，非離子型，兩性型。水處理中常用的是子型，兩性型。水處理

44、中常用的是陽離子型、陰離子陽離子型、陰離子型和非離子型型和非離子型三種高分子絮凝劑。這些高分子絮凝劑三種高分子絮凝劑。這些高分子絮凝劑的混凝作用機(jī)理主要在于線型分子的吸附架橋。在給的混凝作用機(jī)理主要在于線型分子的吸附架橋。在給水處理中，常將它們用作絮凝劑，以增大絮凝體及其水處理中，常將它們用作絮凝劑，以增大絮凝體及其密度。密度。 CH2CH CONH2 n 目前，我國水處理領(lǐng)域用得最多的是一種非離子目前，我國水處理領(lǐng)域用得最多的是一種非離子型絮凝劑型絮凝劑聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAM），），其分子式表示為：其分子式表示為： 離子形態(tài)離子形態(tài)結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 丙烯酰胺單體有毒，丙烯酰胺單體有毒，所以

45、聚丙烯酰胺用在水處理，特別所以聚丙烯酰胺用在水處理，特別是飲用水處理時(shí)應(yīng)注意聚丙烯酰胺及處理后水中丙烯酰胺單體是飲用水處理時(shí)應(yīng)注意聚丙烯酰胺及處理后水中丙烯酰胺單體含量，要求飲用水中丙烯酰胺單體含量含量，要求飲用水中丙烯酰胺單體含量0.01mg/L。 第四節(jié)第四節(jié) 水中懸浮顆粒的沉降水中懸浮顆粒的沉降水中懸浮體在水中沉淀去除，有兩種方法：水中懸浮體在水中沉淀去除，有兩種方法：一種是在低流速或靜止水中，借重力沉降，稱為一種是在低流速或靜止水中，借重力沉降，稱為沉淀。沉淀。即沉淀：即沉淀：sedimentation。依靠自由沉降或絮凝沉。依靠自由沉降或絮凝沉降去除水中懸浮顆粒。降去除水中懸浮顆粒。

46、另一種是含有懸浮體的水再加入大量泥渣，利用另一種是含有懸浮體的水再加入大量泥渣，利用泥渣的接觸混凝作用加速絮凝，再利用擁擠沉降，泥渣的接觸混凝作用加速絮凝，再利用擁擠沉降，去除懸浮體，使水變清，這稱為澄清。去除懸浮體，使水變清，這稱為澄清。即澄清：即澄清：clarification。利用擁擠沉降去除懸浮顆。利用擁擠沉降去除懸浮顆粒。粒。 按懸浮體在水中沉降特性，可以分為四種類型： 一、自由沉降一、自由沉降 沉降顆粒在水中呈離散狀態(tài)，其尺寸、形狀、密度、質(zhì)量在沉降過程中不改變，下沉速度不受干擾； 二、絮凝沉降二、絮凝沉降 顆粒在沉降過程中，其尺寸、質(zhì)量均隨沉降深度增加而加大，沉速亦隨深度而增加；

47、 三、擁擠沉降（分層沉降或?qū)訝畛两担┤?、擁擠沉降（分層沉降或?qū)訝畛两担?沉降物濃度很大，在沉降過程中將彼此干擾，會(huì)出現(xiàn)明顯的清水與沉淀物的分界面； 四、壓縮沉降四、壓縮沉降 沉淀物濃度極高，顆粒之間相互接觸、相互支撐、甚至相互壓縮。 第五節(jié)第五節(jié) 沉淀池沉淀池 一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池 顆粒在沉淀池中的沉降，除取決于顆粒本身的沉降速度外，還受池內(nèi)水流的影響。即處于流動(dòng)水體中的顆粒，一方面受重力作用下沉，另一方面隨水流遷移。 1、截流速度和表面負(fù)荷 Q/F稱為表面負(fù)荷，它是指單位沉淀面積上單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)水量，在數(shù)值和量綱上等于截流速度。 2、沉淀效率 截流速度越小，沉淀于池內(nèi)的顆粒越多，

48、沉淀效率就高。 3、影響沉淀池沉淀效率的因素 二、斜管（板）沉淀池二、斜管（板）沉淀池 1、原理 表面負(fù)荷 VS=q=Q/A 如果降低表面負(fù)荷（增大表面積A），那么VS下降，也使更小的顆?？梢匀コ?，即提高水中懸浮物（或濁度）的去除率，使VS下降，只有使Q降低或A增大才能達(dá)到。 加裝斜板或斜管，提高沉淀效率的原因： 1）增加沉淀面積，縮短沉淀距離； 2）在斜板或斜管上沉淀出的泥渣堆積，可以進(jìn)一步凝聚變大，改善沉降特性； 3）斜板或斜管上沉淀物下滑，會(huì)形成沉淀物網(wǎng)捕作用，進(jìn)一步去除水中濁度； 4）斜板或斜管可降低水流R值，有利于沉降。 2、結(jié)構(gòu) 斜管（板）沉淀池中水與泥渣的流向有異向流、同向流、橫

49、向流三種形式。 輕質(zhì)、堅(jiān)固、耐蝕的，可用塑料、紙質(zhì)、木質(zhì)制成。傾斜角一般為5560。 優(yōu)點(diǎn)：改善出水水質(zhì)，提高負(fù)荷；缺點(diǎn)：有可能發(fā)生污泥堆積，夏季滋生藻類，要經(jīng)常沖刷。三、湍流凝聚接觸絮凝沉淀給水處理技術(shù)三、湍流凝聚接觸絮凝沉淀給水處理技術(shù)（一）原理（二）湍流凝聚接觸絮凝沉淀給水處理技術(shù)設(shè)備1.列管式混合2.翼片隔板絮凝3.接觸絮凝沉淀（V形斜板沉淀）（三）湍流凝聚接觸絮凝沉淀給水處理技術(shù)特點(diǎn)該技術(shù)處理效率高，占地面積小，節(jié)約土地資源，降低土地造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益顯著；穩(wěn)定優(yōu)良的出水水質(zhì)；抗沖擊力強(qiáng)，適用水質(zhì)廣泛；制水成本低；設(shè)備安裝、啟動(dòng)方便，操作簡(jiǎn)單；工期短，見效快。第六節(jié)第六節(jié) 澄清池澄清池

50、沉淀池是用來使原水中懸浮物進(jìn)行沉降分離的池子，它的特點(diǎn)是混凝后礬花在池子中直接沉淀。 澄清池是利用懸浮泥渣層與加混凝劑的水中雜質(zhì)顆粒碰撞、吸附、粘合來提高處理效果的一種裝置，是把反應(yīng)和澄清兩個(gè)過程集中在一個(gè)池內(nèi)完成。它的特點(diǎn)是混凝后的礬花，經(jīng)過懸浮泥渣層發(fā)生接觸混凝后再依靠擁擠沉降去除。一、澄清池概述一、澄清池概述 （一）澄清池類型 1.泥渣懸浮型澄清池 2.泥渣循環(huán)型澄清池。（二）澄清池的優(yōu)缺點(diǎn) （1）減少設(shè)備及占地面積； （2）停留時(shí)間約為沉淀池的1/21/3，可減小設(shè)備體 積和降低造價(jià)。 （3）投藥量少，出水懸浮顆粒含量小。正常運(yùn)行情 況下，出水濁度小于10NTU，運(yùn)行狀態(tài)良好時(shí) 可低于

51、5NTU。 （4）澄清池的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行管理的技術(shù)要求高， 有的還需機(jī)械設(shè)備及較高的建筑物相配套。 二、泥渣循環(huán)型澄清池種類二、泥渣循環(huán)型澄清池種類 1.機(jī)械攪拌澄清池 1）構(gòu)造 A.進(jìn)水：水進(jìn)入三角區(qū)，通過縫隙均勻而下，三角區(qū)出口處可以加藥，這樣在一反應(yīng)室內(nèi)水、藥和泥渣混合； B.機(jī)械攪拌提升裝置，為低壓頭大流量葉輪，將一反內(nèi)混合物提升至二反，再經(jīng)導(dǎo)流板，進(jìn)入導(dǎo)流室，在此完成反應(yīng)過程，葉輪可上下調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)流量； C.進(jìn)入分離室，發(fā)生擁擠沉降，水上升進(jìn)入清水區(qū)，從集水槽出水； D.泥渣濃縮室內(nèi)有泥渣，濃縮后排走； E.底部排泥，排走積有的大塊泥渣及排水用； F.在二反中還有一加藥點(diǎn)，可以加助凝

52、劑。排污進(jìn)水回流泥渣出水1.進(jìn)水管 2.進(jìn)水槽 3.第一反應(yīng)室 4.第二反映室 5.導(dǎo)流室6.分離室 7.集水槽 8.泥渣濃縮室 9.加藥管 10.機(jī)械攪拌器11.導(dǎo)流板 12.傘形板圖1.機(jī)械攪拌澄清池 2）機(jī)械攪拌澄清池工作過程如下： 進(jìn)水（在此加藥） 進(jìn)水三角區(qū) 第一反應(yīng)室（經(jīng)攪拌提升裝置） 第二反應(yīng)室 導(dǎo)流室 分離室 上面清水引出；下面泥渣經(jīng)泥渣回流到第一反應(yīng)室。 3）應(yīng)用 該澄清池對(duì)處理水量、水質(zhì)和水溫變化適應(yīng)性較強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定。適用于處理懸浮物在5000mg/L以內(nèi)的水，常用于出力大的場(chǎng)合。 2.水力加速澄清池 1）構(gòu)造 2）工作過程 3）應(yīng)用 水力循環(huán)澄清池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資低，運(yùn)

53、行管理方便。但對(duì)水量、水質(zhì)和水溫變化適應(yīng)性較差，一般單臺(tái)出力不宜超過300m3/h，常用于處理懸浮物在2000mg/L以下的水。 三、混凝劑投藥系統(tǒng)三、混凝劑投藥系統(tǒng) 1.混凝劑投藥系統(tǒng) 2.混凝劑控制系統(tǒng) 四、澄清池的運(yùn)行管理四、澄清池的運(yùn)行管理 澄清池完全運(yùn)行正常標(biāo)準(zhǔn)為：從池頂向下看，有一個(gè)界限分明的懸浮泥渣層。 1.運(yùn)行要點(diǎn)有以下幾個(gè)調(diào)節(jié)手段：控制泥渣濃度與沉降特性（用5min泥渣沉降比判斷）沉降比（5min）：用100ml量筒，取100ml泥渣，靜置5分鐘，下沉后的泥渣體積所占ml數(shù)。二反一般為1020為宜。沉降比太大，礬花小，沉降不好，出水壞。控制泥渣層高度：即就是排泥量。排泥量不夠

54、，會(huì)出現(xiàn)分離室中泥渣層逐漸升高或出水變渾、反應(yīng)區(qū)中泥渣含量不斷升高和泥渣濃 縮室中含水率較低等現(xiàn)象；如排泥量過多，會(huì)使反應(yīng)區(qū)泥渣濃度過低，以致影響沉淀效果。 加藥要穩(wěn)定：短時(shí)間停止加藥，出水水質(zhì)仍無變化。 調(diào)節(jié)回流比：該手段為調(diào)節(jié)攪拌提升裝置轉(zhuǎn)速與縫隙。 排污：泥渣濃縮室排污能最有效地控制泥渣層濃度與泥渣懸浮層高度，要求是快開快關(guān)。 底部排污：主要是排走腐敗、大顆粒泥渣。 對(duì)進(jìn)水流量變化要求寬，甚至短時(shí)間停止進(jìn)水也無影響。 進(jìn)水濁度：太低不好運(yùn)行，要投泥。 水溫：要求水溫變化小，否則易引起溫差異重流，出水變渾。 2.運(yùn)行監(jiān)督 澄清池主要控制手段及項(xiàng)目： 出水懸浮物含量或濁度，5分鐘泥渣沉降比，

55、調(diào)節(jié)回流比，加藥，排泥。第四章第四章 水的過濾處理水的過濾處理 過濾目的：進(jìn)一步去除混凝澄清水的懸浮物，即降低濁度。 濾料：過濾用的材料，通常為粒狀； 濾層：由濾料組成的工作層； 過濾：就是用過濾材料將分散的懸浮顆粒從懸浮液中分離出來的過程； 反洗：反向進(jìn)水，洗去沉積的懸浮泥渣；（把污臟的濾料洗凈，恢復(fù)其過濾能力）； 膨脹率：濾料層在反洗時(shí)，由于膨脹所增加的高度，與原濾料層厚度的百分比； 濾池的工作周期：從過濾開始到?jīng)_洗結(jié)束后的時(shí)間；第一節(jié)第一節(jié) 粒狀介質(zhì)過濾粒狀介質(zhì)過濾 一、過濾過程 1、 過濾（filtration ） 過濾過程中通常包括三個(gè)時(shí)期： （1）過濾初期以表層過濾為主； （2）過

56、濾中期 以濾層過濾為主； （3）過濾末期 濾速將急劇減少，或由于濾層表面受力不均勻而使濾膜產(chǎn)生裂縫，致使出水惡化，過濾也將被迫停止。tB 濾層保護(hù)作用時(shí)間：在給定的濾層高度下，保證出水達(dá)到給定的澄清程度所延伸的時(shí)間。2、反沖洗 在停止過濾后，用較強(qiáng)的水流自下而上對(duì)濾料進(jìn)行沖洗，將積聚在濾料上的雜質(zhì)沖洗下來，這一過程，稱為反沖洗（backwash）。反沖洗結(jié)束后，濾層的截污能力得到恢復(fù)，重新投運(yùn)進(jìn)行過濾。 二、二、 過濾機(jī)理過濾機(jī)理 過濾是有三種介質(zhì)參與的過程：水、濾料和懸浮顆粒。 由于每種介質(zhì)的特征參數(shù)很多，所以過濾過程很復(fù)雜。 過濾主要取決于所要截留的懸浮顆粒和所用濾料的性質(zhì)以及過水?dāng)嗝娴乃?/p>

57、流狀態(tài)。過濾機(jī)理概括有以下三種作用。 1.機(jī)械篩濾作用。 2.慣性沉淀作用。 3.接觸絮凝作用。 三、影響過濾因素三、影響過濾因素 （一）濾速的影響 （二） 濾料的影響 由前面分析可知，濾料對(duì)過濾工況影響很大，如：濾料的大小、形狀直接影響水頭損失；濾料本身性能對(duì)粘附懸浮物也有影響。 通常對(duì)濾料的要求是：化學(xué)穩(wěn)定性好，不影響出水水質(zhì)；機(jī)械強(qiáng)度高，不易破碎；粒度適當(dāng)。 常用的濾料是石英砂、無煙煤、大理石、半燒白云石；近來還有使用多孔性人造材料：如粒狀多孔陶粒（瓷粒）、燒結(jié)巖石、工業(yè)廢渣等。 1.濾料種類的選擇 （1）化學(xué)穩(wěn)定性 化學(xué)穩(wěn)定性好的濾料，經(jīng)處理過的水中，不會(huì)增加雜質(zhì)的含量，不穩(wěn)定的濾料，

58、往往使水中雜質(zhì)增加很多，也即過濾時(shí)，濾料中不應(yīng)有溶解物溶出。由于不同濾料在不同PH介質(zhì)中穩(wěn)定情況不同，所以對(duì)其化學(xué)穩(wěn)定性往往分成中、堿、酸性三種情況來判別。 石英砂：在中、酸性水中可用；在堿性水中不能用；大理石：在中、堿性水中可用；在酸性水中不能用；無煙煤：在中、酸性水中可用；堿性水中也可用，但少用（不用，因?yàn)楦操|(zhì)溶解）；半燒白云石：堿性可用，中性也可用；酸性不能用。 （2）截污能力 是指在一個(gè)單位周期內(nèi)單位體積（重量）濾料所截留的懸浮雜質(zhì)量。截污能力大，表面整個(gè)濾料層所發(fā)揮的作用大。 （3）機(jī)械強(qiáng)度 濾料應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以免在反洗時(shí)由于濾料顆粒之間摩擦而破碎，破碎的細(xì)小顆?？墒篂V層的水

59、流阻力增加，從而導(dǎo)致濾料損失或運(yùn)行時(shí)間縮短，出水量減少。 表征濾料機(jī)械強(qiáng)度有兩個(gè)性質(zhì)： 磨損性：即濾料相互磨擦，產(chǎn)生碎末。這在濾池工作中易造成濾料損失，淤積時(shí)造成水頭損失加大； 破碎性：即濾料由于制造或運(yùn)行中諸因素，會(huì)產(chǎn)生裂紋，運(yùn)行中反洗或其它時(shí)候，稍有外力作用發(fā)生破碎，使顆粒組成發(fā)生變化，變細(xì)，水頭損失加大。 要求：磨損率0.5%，破碎率4%。 機(jī)械強(qiáng)度比較：石英砂最好，大理石中等，無煙煤稍差。 2.粒徑及其影響 濾料顆粒大小，直接影響過濾器運(yùn)行，所以粒度是濾料的重要指標(biāo)之一。 粒度包含兩方面含義：一是用“粒徑”來表示顆粒大小的概括；二是用“不均勻系數(shù)”表示一定數(shù)量的濾料中粒徑大小的級(jí)配（即

60、不同粒徑所占比例或大小的分布）情況。粒徑范圍：一般為0.51.2mm。 表示粒徑的幾個(gè)特征指標(biāo)有： 平均粒徑d50：指有50濾料能通過的篩孔孔徑； 有效粒徑d10：指有10濾料能通過的篩孔孔徑； 粒徑太小，可以截留水中較小懸浮物，出水水質(zhì)好，但水頭損失大，反洗時(shí)容易丟失；粒徑太大，水中較小懸浮物會(huì)穿透，出水水質(zhì)差，反洗時(shí)不易展開，洗不凈，但水頭損失小。 3.不均勻系數(shù)及其影響 不均勻系數(shù)K80： d80與d10之比； 不均勻系數(shù)太大，表示濾料顆粒尺寸相差大，顆粒越不均勻，使反洗不易控制，造成反洗時(shí)小顆粒濾料沖走，還會(huì)造成濾層表面有小顆粒堆積，過濾阻力大；孔隙率減少，濾料截污能力減少；所以當(dāng)然希