水的混凝澄清及沉淀處理課件

3水的混凝澄清及沉淀處理3水的混凝澄清及沉淀處理10-1010-910-710-4粒度（m）真溶液膠體溶液懸浮液

混凝法沉淀法混凝的去除對象

主要對象是廢水中的細小懸浮顆粒和膠體微粒，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去。降低廢水的濁度和色度，去除多種高分子有機物、某些重金屬和放射性物質(zhì)，還能改善污泥的脫水性能。10-1010-910-7電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核d.滑動面----固定層和擴散層之間的交界面。e.膠團----膠粒和擴散層一起構(gòu)成電中性的膠體粒子。電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核d.滑動面-電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位φ電位---膠核表面上的電位離子和反離子之間形成的電位稱為總電位，即φ電位。

ζ電位---膠體滑動面與溶液主體之間的電位稱為移動電位，即ζ電位。電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位混凝的概述混凝澄清法的概念

混凝澄清－－是指在混凝劑的作用下，使水中的膠體和細微懸浮物凝聚為絮凝體，然后予以分離除去的水處理法?；炷踓oagulation

：膠體失去穩(wěn)定性的過程稱為凝聚

絮凝flocculation

：脫穩(wěn)膠體相互聚集稱為絮凝?；炷母攀龌炷吻宸ǖ母拍罨炷龣C理膠體水處理中常見膠體粘土顆粒（對于d<4μm），大部分細菌（0.2~80nm），病毒（10~300nm），蛋白質(zhì)。膠體的性質(zhì)

(1)穩(wěn)定性：是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。動力學(xué)穩(wěn)定性：無規(guī)則的布朗運動強，對抗重力影響的能力強。聚集穩(wěn)定性包括：①膠體帶電相斥（憎水性膠體）；②水化膜的阻礙（親水性膠體）膠體穩(wěn)定性混凝機理膠體動力學(xué)穩(wěn)定性：無規(guī)則的布朗運動強，對抗重力影響的膠體的脫穩(wěn)和凝聚機理1.基本概念穩(wěn)定性（stabilization)---膠體顆粒保持分散的懸浮狀態(tài)的特性稱為膠體的穩(wěn)定性。脫穩(wěn)(destabilization)---膠體因電位降低或消除，從而失去穩(wěn)定性的過程稱為脫穩(wěn).

---凝聚絮凝---脫穩(wěn)的膠粒相互聚集為微絮粒的過程,稱為凝聚.2.混凝的機理混凝可分為壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋、網(wǎng)羅卷帶四種機理。膠體的脫穩(wěn)和凝聚機理1.基本概念（1）壓縮雙電層機理

(modificationoftheelectricaldoublelayer)加入電解質(zhì)，加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。產(chǎn)生壓縮雙電層作用，使ξ電位降低，從而膠體顆粒失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生凝聚作用。雙電層的厚度與溶液中的反離子的濃度有關(guān)。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高時，則擴散層的厚度將減小。該過程的實質(zhì)是由于擴散層厚度的減小，膠粒得以迅速凝聚。

壓縮雙電層――電位――穩(wěn)定性――凝聚（1）壓縮雙電層機理

(modificationofth（2）電性中和機理

(electricalneutralization)指膠核表面直接吸附帶異號電荷的聚合離子、高分子物質(zhì)、膠粒等，中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了電位，膠粒間的排斥力減小，距離減小，吸引力增大，膠粒得以迅速凝聚。使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。其特點是：當(dāng)藥劑投加量過多時，電位可反號。電性中和――Φ電位↓－－電位――穩(wěn)定性――凝聚（2）電性中和機理

(electricalneutrali（3）吸附橋聯(lián)機理

(polymerbridgingofcolloids)吸附架橋作用主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的過程。架橋模型示意見圖

高分子絮凝劑投加后，通?？赡艹霈F(xiàn)以下兩個現(xiàn)象①高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；②但投加過多，會出現(xiàn)“膠體保護”現(xiàn)象；

（3）吸附橋聯(lián)機理

(polymerbridgingof高分子聚合物對膠體或微粒的吸附架橋作用示意圖

＋＋＋高分子聚合物對膠體或微粒的吸附架橋作用示意圖形成“膠?！叻肿印z?！钡男跄w膠體保護：當(dāng)高分子物質(zhì)投量過多時，膠粒的吸附面均被被高分子覆蓋，兩膠粒接近時，就受到高分子之間相互排斥而不聚集。這樣就會產(chǎn)生“膠體保護”。架橋模型膠體保護示意形成“膠?！叻肿印z?！蹦z體保護：當(dāng)高分子物質(zhì)投量過多時，（4）網(wǎng)羅卷帶機理

(entrapmentintheflocstructure)沉淀金屬氫氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3)或帶金屬的碳酸鹽(如CaCO3)時，水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質(zhì)所網(wǎng)捕，產(chǎn)生沉淀分離。

以上介紹的混凝的四種機理，實際應(yīng)用中往往可能是同時或交叉發(fā)揮作用的，只是在一定情況下以某種機理為主而已。（4）網(wǎng)羅卷帶機理

(entrapmentinthef影響混凝的因素1.廢水水質(zhì)的影響2.混凝劑的影響3.水力條件的影響影響混凝的因素1.廢水水質(zhì)的影響1.廢水水質(zhì)的影響（1）濁度(turbidity)濁度過高或過低都不利于混凝，濁度不同，所需的混凝劑用量也不同。（2）pH值在混凝過程中，都有一個相對最佳pH值存在，使混凝反應(yīng)速度最快，絮體溶解度最小。不同混凝劑最佳pH值要通過試驗確定。（3）水溫(temperature)水溫會影響無機鹽類的水解，水溫低，水解反應(yīng)慢。另外水溫低，水的粘度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降。（4）共存雜質(zhì)(impurities)有些雜質(zhì)的存在能促進混凝過程。而有些物質(zhì)則不利于混凝的進行。1.廢水水質(zhì)的影響（1）濁度(turbidity)2.混凝劑的影響（1）混凝劑種類(kindsofcoagulants)混凝劑的選擇主要取決于膠體和細微懸浮物的性質(zhì)、濃度。如水中污染物主要呈膠體狀態(tài)，且電位較高，則應(yīng)先投加無機混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚;如絮體細小，還需投加高分子混凝劑或配合使用活性硅酸等助凝劑。很多情況下，將無機混凝劑與高分子混凝劑并用，可明顯提高混凝效果，擴大應(yīng)用范圍。2.混凝劑的影響（1）混凝劑種類(kindsofcoag2.混凝劑的影響（2）混凝劑投加量(dosage)投加量除與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關(guān)外，還與混凝劑品種、投加方式及介質(zhì)條件有關(guān)。對任何廢水的混凝處理，都存在最佳混凝劑和最佳投藥量的問題，應(yīng)通過試驗確定。（3）混凝劑投加順序(sequence)當(dāng)使用多種混凝劑時，其最佳投加順序可通過試驗來確定。一般而言，當(dāng)無機混凝劑與有機混凝劑并用時，先投加無機混凝劑，再投加有機混凝劑。但當(dāng)處理的膠粒在50m以上時，常先投加有機混凝劑吸附架橋，再加無機混凝劑壓縮擴散層而使膠體脫穩(wěn)。2.混凝劑的影響（2）混凝劑投加量(dosage)3.水力條件的影響

水力條件對混凝效果有重要影響。兩個主要的控制指標(biāo)是攪拌強度和攪拌時間?；旌想A段：要求混凝劑與廢水迅速均勻混合，為此要求速度梯度G在500–1000s－1，攪拌時間t應(yīng)在10–30s。反應(yīng)階段：既要創(chuàng)造足夠的碰撞機會和良好的吸附條件讓絮體有足夠的成長機會，又要防止生成的小絮體被打碎，因此攪拌強度要逐漸減小，而反應(yīng)時間要長，相應(yīng)G和t值分別應(yīng)在20－70s-1和15－30min。3.水力條件的影響水力條件對混凝效果有重要影響。兩個(1)速度梯度G的含義：直徑分別為d1和d2的兩個微粒，二者在豎直方向上的中心距為dy，且dy≤(d1十d2)／2。如果兩微粒所在的兩相鄰水層之間有速度差du，且du＞0，那末兩水層在垂直水流方向上單位長度的相對速度變化率du／dy就稱為二者的平均速度梯度，以G表示，單位為s-1。

速梯度實質(zhì)上反映了顆粒的碰撞機會。(1)速度梯度G的含義：常用混凝劑1定義：為了使膠體顆粒脫穩(wěn)而聚集所投加的藥劑。凝聚劑－－壓縮雙電層和電性中和機理起作用；絮凝劑－－吸附橋聯(lián)機理起作用；2混凝劑應(yīng)符合以下要求：①混凝效果好；②對人體無危害；③使用方便；④貨源充足，價格低廉。常用混凝劑1定義：分類:目前混凝劑的種類有不少于200－300種，分為無機與有機兩大系列無機鋁系鐵系硫酸鋁;明礬,硫酸鋁鉀[KAL(SO4)2·12H2O];聚合氯化鋁（PAC）;聚合硫酸鋁（PAS）三氯化鐵;硫酸亞鐵;硫酸鐵（國內(nèi)生產(chǎn)少）;聚合硫酸鐵;聚合氯化鐵;有機人工合成天然a.陽離子型：含氨基、亞氨基的聚合物;b.陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）;c.非離子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）;d.兩性型a.淀粉、動物膠、樹膠、甲殼素等;b.微生物絮凝劑分類:目前混凝劑的種類有不少于200－300種，分為無機與有名稱代號分子式主要性能三氯化鐵FCFeCl3.6H2O混凝效果不受水溫影響，最佳PH為6.0~8.4，但在4.0~11范圍內(nèi)仍可使用。易溶解，絮體大而密實，沉降快，但腐蝕性大，在酸性水中易生成HCl氣體而污染空氣聚合硫酸鐵PFS[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m用量小，絮體生成快，大而密實。腐蝕性比FeCl3小，所需堿性助劑量小于PAC以外的鐵鋁鹽。適宜水溫10~50oC，PH5.0~8.5，但在4.0~11范圍內(nèi)仍可使用精制硫酸鋁ASAl2(SO4).18H2O

含Al2(SO4)250~60%。適宜水溫20~40oC，PH6.0~8.5。水解緩慢，使用時需加堿性助劑，衛(wèi)生條件好，但在廢水處理中應(yīng)用較少，在循環(huán)水中易生成堅硬的鋁垢聚合氯化鋁PAC[Al2(OH)nCl6-n]m

對水溫、PH值和堿度的適應(yīng)性強，絮體生成快且密實，使用時無需加堿性助劑，腐蝕性小。最佳PH值為6.0~8.5，使用時一般無需加堿性助劑聚合硫酸鋁PAS[Al2(OH)n(SO4)3-n/2]m

使用條件與硫酸鋁基本相同，但用量小，性能好。最佳PH值為6.0~8.5，使用時一般無需加堿性助劑聚硫氯化鋁PACS[Al4(OH)2nCl1-2n(SO4)]m系新型品種，絮體生成快，大而密實。對水質(zhì)的適應(yīng)性強，脫色效果優(yōu)良。最佳PH為5.0~9.0，消耗水中堿度小于其他鐵鋁鹽，無需加堿性助劑名稱代號分子式主要性能三氯化鐵FCFeCl3.6H2O混凝效鐵鋁聚合鹽質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn):鹽基度鹽基度----產(chǎn)品分子中OH與金屬原子的當(dāng)量百分比,可用下式表示:B=[OH]n/xRm×100%式中:B---鹽基度,%;N---單體分子中OH的個數(shù);Rm---單體分子中Fe或Al的原子個數(shù);X---Fe和Al的化合價.鹽基度決定了產(chǎn)品的化學(xué)組成,混凝效果等重要性質(zhì).鐵鋁聚合鹽質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn):鹽基度混凝劑的凝聚能力表示:凝聚值凝聚值---使膠體開始脫穩(wěn)凝聚所需要的最低混凝劑劑量.討論:混凝劑所產(chǎn)生的反離子價數(shù)越高,凝聚值就越小.例如,使負電荷膠體凝聚所需的Na+,Ca2+,Al3+的數(shù)量大體呈1:10-2:10-3的比例減少.混凝劑的凝聚能力表示:凝聚值1.定義:

凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學(xué)藥劑可稱為助凝劑。助凝劑可以參加混凝，也可不參加混凝。2.分類：①pH調(diào)整劑：調(diào)整水的pH，常用的pH調(diào)整劑有H2SO4、CO2和Ca(OH)2、NaOH、Na2CO3等。②絮體結(jié)構(gòu)改良劑：加大礬花的粒徑，密度和機械強度，如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨膠、高分子絮凝劑；③氧化劑類：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機物。如投加Cl2、O3等,例如當(dāng)用FeSO4作混凝劑時，則常用O2和Cl2將Fe2+氧化為Fe3+，以提高混凝效果。助凝劑1.定義:助凝劑混凝設(shè)備1混凝劑的配制與投配2混合反應(yīng)設(shè)備3澄清池混凝設(shè)備1.投加方式:固體投加(干投）和液體投加（濕投），一般采用液體投加方式

干投方式流程：藥劑輸送--粉碎--提升--計量--藥混合

濕投方式流程：溶解池--溶液池--定量控制設(shè)備--投加設(shè)備--混合設(shè)備混凝劑的配制與投配1.投加方式:固體投加(干投）和液體投加（濕投），一般采用液2.濕投方式投藥系統(tǒng)投藥系統(tǒng)包括：溶解池、溶液池、計量設(shè)備、提升設(shè)備、投加設(shè)備。(1)混凝劑溶解和溶液配制

a.溶解池----溶解混凝劑的設(shè)備（溶解池或陶缸）。溶解池一般為地下式，為加速溶解可設(shè)攪拌裝置（機械、壓縮空氣、水泵、水力攪拌等）;

溶解池容積可按溶液池容積的20%-30%計算。

b.溶液池----配制一定濃度溶液的設(shè)施。其容積計算公式為：

式中：W2——溶液池容積，m3Q——處理的水量m3/ha——混凝劑最大投加量，mg/Lc——溶液濃度，一般取5%~20%n——每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次2.濕投方式投藥系統(tǒng)(3)計量設(shè)備----流量計(轉(zhuǎn)子,電磁)；苗嘴；計量泵等。(4)投加設(shè)備1）泵前投加----安全可靠，一般適用取水泵房距水廠較近者，圖中水封箱是為防止空氣進入，見圖6-9。。2）高位溶液池重力投加----適用取水泵房距水廠較遠者，安全可靠，但溶液池位置較高，見圖6-10。3）水射器投加----設(shè)備簡單，使用方便，溶液池高度不會受太大限制，但效率低，易磨損，見圖6-11。4）泵投加----不必另設(shè)計量設(shè)備，適合混凝劑自動控制系統(tǒng)，有利于藥劑與水混合，見圖6-12。(3)計量設(shè)備----流量計(轉(zhuǎn)子,電磁)；苗嘴；計量泵等。水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件混合設(shè)備功能：混凝劑與原水混合的過程.要求：使投入的藥劑迅速均勻地擴散于被處理水中，以創(chuàng)造良好的混凝條件的過程。一般設(shè)專門的混合裝置，而且緊靠絮凝池，以提高絮凝效果。分類水泵混合；管式混合；機械混合。

混合和絮凝反應(yīng)設(shè)備混合設(shè)備混合和絮凝反應(yīng)設(shè)備1)水泵混合-----將混凝劑溶液在輸水泵的吸入管加入，利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流達到混合。簡便易行，能耗低，且混合均勻。但水泵離反應(yīng)器不能太遠，否則容易在輸水管內(nèi)形成細碎絮凝體。2)管式混合-----將混凝劑溶液加入壓力管，利用管內(nèi)紊流使藥劑擴散于水中。為了提高混合效果，可增設(shè)擋板或孔板。無活動部件，結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便。

1)水泵混合-----將混凝劑溶液在輸水泵的吸入管加入，利用3)機械攪拌混合槽攪拌槳快速旋轉(zhuǎn)造成的紊流完成混合。

槽體有效容積按水力停留時間為10～30s計算。槳葉外緣線速度取1．5～3．0m／s。3)機械攪拌混合槽攪拌槳快速旋轉(zhuǎn)造成的紊流完成混合。

水的混凝澄清及沉淀處理課件絮凝反應(yīng)池1.絮凝反應(yīng)池任務(wù)----使細小的礬花逐漸絮凝成較大而密實的顆粒。(礬花：原水與藥劑混合后，水中膠體等微小顆粒初步凝結(jié)產(chǎn)生的細小絮凝體。

)2.種類(1)機械攪拌式(2)水力攪拌式:隔板絮凝池；折板絮凝池；穿孔旋流絮凝池;網(wǎng)格絮凝池

絮凝反應(yīng)池1.絮凝反應(yīng)池任務(wù)----使細小的礬花逐漸絮凝成較(1)機械攪拌反應(yīng)池----利用電動機經(jīng)減速裝置驅(qū)動攪拌器對水進行攪拌，使水中顆粒相互碰撞，發(fā)生絮凝。

a.分類攪拌器有漿板式和葉輪式;按攪拌軸的安裝位置分水平軸式和垂直軸式。(1)機械攪拌反應(yīng)池----利用電動機經(jīng)減速裝置驅(qū)動攪拌器水的混凝澄清及沉淀處理課件b.運行

第一格攪拌強度最大，而后逐步減小，G值也相應(yīng)減小，攪拌強度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板面積。機械攪拌絮凝池宜分格串聯(lián)使用，以提高絮凝效果。c.設(shè)計參數(shù)

①絮凝時間10~15分。②池內(nèi)一般設(shè)3～4擋攪拌機。③攪拌機轉(zhuǎn)速按葉輪半徑中心點線速度計算確定，線速度第一擋0.5m/s逐漸減小至末擋的0.2m/s。④槳板總面積宜為水流截面積的10～20％，槳板長度不大于葉輪半徑的75％，寬度宜取10～30cm。

b.運行水的混凝澄清及沉淀處理課件(2)水力攪拌式（一）隔板絮凝池1.類型：分往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種

往復(fù)式隔板絮凝池(2)水力攪拌式（一）隔板絮凝池往復(fù)式隔板絮凝池隔板反應(yīng)池及平流式沉淀池隔板反應(yīng)池穿孔配水墻吸泥機導(dǎo)流墻上部穿孔出水墻隔板反應(yīng)池及平流式沉淀池隔穿孔配水墻吸泥機導(dǎo)流墻上部穿孔出水(二)折板絮凝池1.描述池內(nèi)放置一定數(shù)量的平折板或波紋板，水流沿折板豎向上下流動，多次轉(zhuǎn)折，促進絮凝。即將隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。2.分類

a.按折板安裝方式分為同波和異波折板(折板波峰對波谷平行安裝稱“同波折板”，波峰相對安裝稱“異波折板”)；

b.按水流通過折板間隙數(shù)分為單通道和多通道。各類型可組合使用，同波和異波的絮凝效果差別不大，但平板效果較差，只能放置在池末。

(二)折板絮凝池水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件(三)穿孔旋流絮凝池

1.描述

由若干方格組成(一般不少于6格），格之間的隔墻上沿池壁開孔，孔口上下交錯布置，孔口尺寸逐格增大，流速逐漸減小,格內(nèi)水流為旋流。2.設(shè)計運行參數(shù)絮凝時間15～25min。起點孔口流速宜取0.6～1.0m/s，末端流速宜取0.2～0.3m/s。3.特點穿孔旋流絮凝池的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，施工方便，造價低，可用于中、小型水廠或與其他形式的絮凝池組合應(yīng)用。(三)穿孔旋流絮凝池

1.描述水的混凝澄清及沉淀處理課件(四)網(wǎng)格絮凝池1.描述為多格豎井回流式，每個豎井安裝若干層網(wǎng)格或柵條；各豎井之間的隔墻上下交錯開孔；每個豎井網(wǎng)格或柵條數(shù)自進水端到出水端逐漸減少，一般分三段（密、疏、無）；水流通過網(wǎng)格時，相繼收縮、擴大，形成旋渦,造成顆粒碰撞；水流通過豎井之間孔洞流速及過網(wǎng)流速按絮凝規(guī)律逐漸減小。2.特點網(wǎng)格絮凝池效果好，水頭損失小，絮凝時間較短，但還存在末端池底積泥現(xiàn)象，小數(shù)水廠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格上滋生藻類、堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。(四)網(wǎng)格絮凝池水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件3.絮凝池組合應(yīng)用

不同形式的絮凝池組合應(yīng)用往往可以相互補充，取長補短。如往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池的豎向組合；穿孔旋流絮凝池與隔板絮凝池的組合；隔板絮凝池和機械攪拌絮凝池的組合等，可達到良好的絮凝效果。3.絮凝池組合應(yīng)用

不同形式的絮凝池組合應(yīng)用往往可以相互補澄清池1.概述澄清池(clarifier)是用于混凝處理的另一種設(shè)備。在澄清池內(nèi)，可以同時完成混合、反應(yīng)、沉降分離等過程。澄清池1.概述2.特點優(yōu)點占地面積小，處理效果好，生產(chǎn)效率高，節(jié)省藥劑用量.缺點對進水水質(zhì)要求嚴(yán)格，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2.特點3.分類從泥渣與廢水接觸方式不同，澄清池可分為兩大類：一類是懸浮泥渣型，有懸浮澄清池，脈沖澄清池；另一類是泥渣循環(huán)型，有機械加速澄清池和水力循環(huán)加速澄池清3.分類泥渣懸浮型澄清池工作原理：加入藥劑的原水上升使池內(nèi)泥渣呈懸浮狀態(tài)，水流由下而上通過懸浮狀態(tài)的泥渣層時，絮體被泥渣層攔截下來。其作用類似過濾。渾水通過懸浮層即獲得澄清；被攔截下的雜質(zhì)使懸浮泥渣顆粒變大，沉速提高。

泥渣懸浮型澄清池工作原理：鐘罩式脈沖澄清池出水泥渣脈沖澄清池的工作過程可分為兩個階段，從進水室水位開始上升到虹吸作用開始稱為充水階段，由虹吸作用開始到虹吸作用破壞稱為放水階段。脈沖澄清池兩次充水相隔時間稱為脈沖周期，約30–40s,其中充水時間約為25–30s，放水時間5–10s。鐘罩式脈沖澄清池出水泥渣脈沖澄清池的工作過程可分為兩個階段，泥渣循環(huán)分離型澄清池工作原理：依靠外力，使池內(nèi)泥渣在豎直方向上不斷循環(huán)，在運動中捕集水中的微絮粒，并在分離區(qū)加以分離．泥渣循環(huán)分離型澄清池工作原理：機械加速澄清池示意圖混凝劑機械加速澄清池示意圖混凝劑水力循環(huán)澄清池原理：依靠水力作用，使加入藥劑的原水經(jīng)噴嘴高速噴入喉管，在喉管下部的喇叭口附近造成真空而吸入回流泥渣，原水與回流泥渣在喉管中劇烈混合后，送入第一絮凝室和第二絮凝室接觸，再進入分離室進行泥水分離。清水排出，泥渣下沉，部分進泥渣濃縮室濃縮后排出，部分被吸入喉管重新循環(huán)。水力循環(huán)澄清池原理：依靠水力作用，使加入藥劑的原水經(jīng)噴嘴高速3水的混凝澄清及沉淀處理3水的混凝澄清及沉淀處理10-1010-910-710-4粒度（m）真溶液膠體溶液懸浮液

混凝法沉淀法混凝的去除對象

主要對象是廢水中的細小懸浮顆粒和膠體微粒，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去。降低廢水的濁度和色度，去除多種高分子有機物、某些重金屬和放射性物質(zhì)，還能改善污泥的脫水性能。10-1010-910-7電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核d.滑動面----固定層和擴散層之間的交界面。e.膠團----膠粒和擴散層一起構(gòu)成電中性的膠體粒子。電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核d.滑動面-電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位φ電位---膠核表面上的電位離子和反離子之間形成的電位稱為總電位，即φ電位。

ζ電位---膠體滑動面與溶液主體之間的電位稱為移動電位，即ζ電位。電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位混凝的概述混凝澄清法的概念

混凝澄清－－是指在混凝劑的作用下，使水中的膠體和細微懸浮物凝聚為絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。混凝凝聚coagulation

：膠體失去穩(wěn)定性的過程稱為凝聚

絮凝flocculation

：脫穩(wěn)膠體相互聚集稱為絮凝?；炷母攀龌炷吻宸ǖ母拍罨炷龣C理膠體水處理中常見膠體粘土顆粒（對于d<4μm），大部分細菌（0.2~80nm），病毒（10~300nm），蛋白質(zhì)。膠體的性質(zhì)

(1)穩(wěn)定性：是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。動力學(xué)穩(wěn)定性：無規(guī)則的布朗運動強，對抗重力影響的能力強。聚集穩(wěn)定性包括：①膠體帶電相斥（憎水性膠體）；②水化膜的阻礙（親水性膠體）膠體穩(wěn)定性混凝機理膠體動力學(xué)穩(wěn)定性：無規(guī)則的布朗運動強，對抗重力影響的膠體的脫穩(wěn)和凝聚機理1.基本概念穩(wěn)定性（stabilization)---膠體顆粒保持分散的懸浮狀態(tài)的特性稱為膠體的穩(wěn)定性。脫穩(wěn)(destabilization)---膠體因電位降低或消除，從而失去穩(wěn)定性的過程稱為脫穩(wěn).

---凝聚絮凝---脫穩(wěn)的膠粒相互聚集為微絮粒的過程,稱為凝聚.2.混凝的機理混凝可分為壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋、網(wǎng)羅卷帶四種機理。膠體的脫穩(wěn)和凝聚機理1.基本概念（1）壓縮雙電層機理

(modificationoftheelectricaldoublelayer)加入電解質(zhì)，加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。產(chǎn)生壓縮雙電層作用，使ξ電位降低，從而膠體顆粒失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生凝聚作用。雙電層的厚度與溶液中的反離子的濃度有關(guān)。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高時，則擴散層的厚度將減小。該過程的實質(zhì)是由于擴散層厚度的減小，膠粒得以迅速凝聚。

壓縮雙電層――電位――穩(wěn)定性――凝聚（1）壓縮雙電層機理

(modificationofth（2）電性中和機理

(electricalneutralization)指膠核表面直接吸附帶異號電荷的聚合離子、高分子物質(zhì)、膠粒等，中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了電位，膠粒間的排斥力減小，距離減小，吸引力增大，膠粒得以迅速凝聚。使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。其特點是：當(dāng)藥劑投加量過多時，電位可反號。電性中和――Φ電位↓－－電位――穩(wěn)定性――凝聚（2）電性中和機理

(electricalneutrali（3）吸附橋聯(lián)機理

(polymerbridgingofcolloids)吸附架橋作用主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的過程。架橋模型示意見圖

高分子絮凝劑投加后，通?？赡艹霈F(xiàn)以下兩個現(xiàn)象①高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；②但投加過多，會出現(xiàn)“膠體保護”現(xiàn)象；

（3）吸附橋聯(lián)機理

(polymerbridgingof高分子聚合物對膠體或微粒的吸附架橋作用示意圖

＋＋＋高分子聚合物對膠體或微粒的吸附架橋作用示意圖形成“膠粒—高分子—膠?！钡男跄w膠體保護：當(dāng)高分子物質(zhì)投量過多時，膠粒的吸附面均被被高分子覆蓋，兩膠粒接近時，就受到高分子之間相互排斥而不聚集。這樣就會產(chǎn)生“膠體保護”。架橋模型膠體保護示意形成“膠?！叻肿印z?！蹦z體保護：當(dāng)高分子物質(zhì)投量過多時，（4）網(wǎng)羅卷帶機理

(entrapmentintheflocstructure)沉淀金屬氫氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3)或帶金屬的碳酸鹽(如CaCO3)時，水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質(zhì)所網(wǎng)捕，產(chǎn)生沉淀分離。

以上介紹的混凝的四種機理，實際應(yīng)用中往往可能是同時或交叉發(fā)揮作用的，只是在一定情況下以某種機理為主而已。（4）網(wǎng)羅卷帶機理

(entrapmentinthef影響混凝的因素1.廢水水質(zhì)的影響2.混凝劑的影響3.水力條件的影響影響混凝的因素1.廢水水質(zhì)的影響1.廢水水質(zhì)的影響（1）濁度(turbidity)濁度過高或過低都不利于混凝，濁度不同，所需的混凝劑用量也不同。（2）pH值在混凝過程中，都有一個相對最佳pH值存在，使混凝反應(yīng)速度最快，絮體溶解度最小。不同混凝劑最佳pH值要通過試驗確定。（3）水溫(temperature)水溫會影響無機鹽類的水解，水溫低，水解反應(yīng)慢。另外水溫低，水的粘度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降。（4）共存雜質(zhì)(impurities)有些雜質(zhì)的存在能促進混凝過程。而有些物質(zhì)則不利于混凝的進行。1.廢水水質(zhì)的影響（1）濁度(turbidity)2.混凝劑的影響（1）混凝劑種類(kindsofcoagulants)混凝劑的選擇主要取決于膠體和細微懸浮物的性質(zhì)、濃度。如水中污染物主要呈膠體狀態(tài)，且電位較高，則應(yīng)先投加無機混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚;如絮體細小，還需投加高分子混凝劑或配合使用活性硅酸等助凝劑。很多情況下，將無機混凝劑與高分子混凝劑并用，可明顯提高混凝效果，擴大應(yīng)用范圍。2.混凝劑的影響（1）混凝劑種類(kindsofcoag2.混凝劑的影響（2）混凝劑投加量(dosage)投加量除與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關(guān)外，還與混凝劑品種、投加方式及介質(zhì)條件有關(guān)。對任何廢水的混凝處理，都存在最佳混凝劑和最佳投藥量的問題，應(yīng)通過試驗確定。（3）混凝劑投加順序(sequence)當(dāng)使用多種混凝劑時，其最佳投加順序可通過試驗來確定。一般而言，當(dāng)無機混凝劑與有機混凝劑并用時，先投加無機混凝劑，再投加有機混凝劑。但當(dāng)處理的膠粒在50m以上時，常先投加有機混凝劑吸附架橋，再加無機混凝劑壓縮擴散層而使膠體脫穩(wěn)。2.混凝劑的影響（2）混凝劑投加量(dosage)3.水力條件的影響

水力條件對混凝效果有重要影響。兩個主要的控制指標(biāo)是攪拌強度和攪拌時間?；旌想A段：要求混凝劑與廢水迅速均勻混合，為此要求速度梯度G在500–1000s－1，攪拌時間t應(yīng)在10–30s。反應(yīng)階段：既要創(chuàng)造足夠的碰撞機會和良好的吸附條件讓絮體有足夠的成長機會，又要防止生成的小絮體被打碎，因此攪拌強度要逐漸減小，而反應(yīng)時間要長，相應(yīng)G和t值分別應(yīng)在20－70s-1和15－30min。3.水力條件的影響水力條件對混凝效果有重要影響。兩個(1)速度梯度G的含義：直徑分別為d1和d2的兩個微粒，二者在豎直方向上的中心距為dy，且dy≤(d1十d2)／2。如果兩微粒所在的兩相鄰水層之間有速度差du，且du＞0，那末兩水層在垂直水流方向上單位長度的相對速度變化率du／dy就稱為二者的平均速度梯度，以G表示，單位為s-1。

速梯度實質(zhì)上反映了顆粒的碰撞機會。(1)速度梯度G的含義：常用混凝劑1定義：為了使膠體顆粒脫穩(wěn)而聚集所投加的藥劑。凝聚劑－－壓縮雙電層和電性中和機理起作用；絮凝劑－－吸附橋聯(lián)機理起作用；2混凝劑應(yīng)符合以下要求：①混凝效果好；②對人體無危害；③使用方便；④貨源充足，價格低廉。常用混凝劑1定義：分類:目前混凝劑的種類有不少于200－300種，分為無機與有機兩大系列無機鋁系鐵系硫酸鋁;明礬,硫酸鋁鉀[KAL(SO4)2·12H2O];聚合氯化鋁（PAC）;聚合硫酸鋁（PAS）三氯化鐵;硫酸亞鐵;硫酸鐵（國內(nèi)生產(chǎn)少）;聚合硫酸鐵;聚合氯化鐵;有機人工合成天然a.陽離子型：含氨基、亞氨基的聚合物;b.陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）;c.非離子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）;d.兩性型a.淀粉、動物膠、樹膠、甲殼素等;b.微生物絮凝劑分類:目前混凝劑的種類有不少于200－300種，分為無機與有名稱代號分子式主要性能三氯化鐵FCFeCl3.6H2O混凝效果不受水溫影響，最佳PH為6.0~8.4，但在4.0~11范圍內(nèi)仍可使用。易溶解，絮體大而密實，沉降快，但腐蝕性大，在酸性水中易生成HCl氣體而污染空氣聚合硫酸鐵PFS[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m用量小，絮體生成快，大而密實。腐蝕性比FeCl3小，所需堿性助劑量小于PAC以外的鐵鋁鹽。適宜水溫10~50oC，PH5.0~8.5，但在4.0~11范圍內(nèi)仍可使用精制硫酸鋁ASAl2(SO4).18H2O

含Al2(SO4)250~60%。適宜水溫20~40oC，PH6.0~8.5。水解緩慢，使用時需加堿性助劑，衛(wèi)生條件好，但在廢水處理中應(yīng)用較少，在循環(huán)水中易生成堅硬的鋁垢聚合氯化鋁PAC[Al2(OH)nCl6-n]m

對水溫、PH值和堿度的適應(yīng)性強，絮體生成快且密實，使用時無需加堿性助劑，腐蝕性小。最佳PH值為6.0~8.5，使用時一般無需加堿性助劑聚合硫酸鋁PAS[Al2(OH)n(SO4)3-n/2]m

使用條件與硫酸鋁基本相同，但用量小，性能好。最佳PH值為6.0~8.5，使用時一般無需加堿性助劑聚硫氯化鋁PACS[Al4(OH)2nCl1-2n(SO4)]m系新型品種，絮體生成快，大而密實。對水質(zhì)的適應(yīng)性強，脫色效果優(yōu)良。最佳PH為5.0~9.0，消耗水中堿度小于其他鐵鋁鹽，無需加堿性助劑名稱代號分子式主要性能三氯化鐵FCFeCl3.6H2O混凝效鐵鋁聚合鹽質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn):鹽基度鹽基度----產(chǎn)品分子中OH與金屬原子的當(dāng)量百分比,可用下式表示:B=[OH]n/xRm×100%式中:B---鹽基度,%;N---單體分子中OH的個數(shù);Rm---單體分子中Fe或Al的原子個數(shù);X---Fe和Al的化合價.鹽基度決定了產(chǎn)品的化學(xué)組成,混凝效果等重要性質(zhì).鐵鋁聚合鹽質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn):鹽基度混凝劑的凝聚能力表示:凝聚值凝聚值---使膠體開始脫穩(wěn)凝聚所需要的最低混凝劑劑量.討論:混凝劑所產(chǎn)生的反離子價數(shù)越高,凝聚值就越小.例如,使負電荷膠體凝聚所需的Na+,Ca2+,Al3+的數(shù)量大體呈1:10-2:10-3的比例減少.混凝劑的凝聚能力表示:凝聚值1.定義:

凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學(xué)藥劑可稱為助凝劑。助凝劑可以參加混凝，也可不參加混凝。2.分類：①pH調(diào)整劑：調(diào)整水的pH，常用的pH調(diào)整劑有H2SO4、CO2和Ca(OH)2、NaOH、Na2CO3等。②絮體結(jié)構(gòu)改良劑：加大礬花的粒徑，密度和機械強度，如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨膠、高分子絮凝劑；③氧化劑類：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機物。如投加Cl2、O3等,例如當(dāng)用FeSO4作混凝劑時，則常用O2和Cl2將Fe2+氧化為Fe3+，以提高混凝效果。助凝劑1.定義:助凝劑混凝設(shè)備1混凝劑的配制與投配2混合反應(yīng)設(shè)備3澄清池混凝設(shè)備1.投加方式:固體投加(干投）和液體投加（濕投），一般采用液體投加方式

干投方式流程：藥劑輸送--粉碎--提升--計量--藥混合

濕投方式流程：溶解池--溶液池--定量控制設(shè)備--投加設(shè)備--混合設(shè)備混凝劑的配制與投配1.投加方式:固體投加(干投）和液體投加（濕投），一般采用液2.濕投方式投藥系統(tǒng)投藥系統(tǒng)包括：溶解池、溶液池、計量設(shè)備、提升設(shè)備、投加設(shè)備。(1)混凝劑溶解和溶液配制

a.溶解池----溶解混凝劑的設(shè)備（溶解池或陶缸）。溶解池一般為地下式，為加速溶解可設(shè)攪拌裝置（機械、壓縮空氣、水泵、水力攪拌等）;

溶解池容積可按溶液池容積的20%-30%計算。

b.溶液池----配制一定濃度溶液的設(shè)施。其容積計算公式為：

式中：W2——溶液池容積，m3Q——處理的水量m3/ha——混凝劑最大投加量，mg/Lc——溶液濃度，一般取5%~20%n——每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次2.濕投方式投藥系統(tǒng)(3)計量設(shè)備----流量計(轉(zhuǎn)子,電磁)；苗嘴；計量泵等。(4)投加設(shè)備1）泵前投加----安全可靠，一般適用取水泵房距水廠較近者，圖中水封箱是為防止空氣進入，見圖6-9。。2）高位溶液池重力投加----適用取水泵房距水廠較遠者，安全可靠，但溶液池位置較高，見圖6-10。3）水射器投加----設(shè)備簡單，使用方便，溶液池高度不會受太大限制，但效率低，易磨損，見圖6-11。4）泵投加----不必另設(shè)計量設(shè)備，適合混凝劑自動控制系統(tǒng)，有利于藥劑與水混合，見圖6-12。(3)計量設(shè)備----流量計(轉(zhuǎn)子,電磁)；苗嘴；計量泵等。水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件水的混凝澄清及沉淀處理課件混合設(shè)備功能：混凝劑與原水混合的過程.要求：使投入的藥劑迅速均勻地擴散于被處理水中，以創(chuàng)造良好的混凝條件的過程。一般設(shè)專門的混合裝置，而且緊靠絮凝池，以提高絮凝效果。分類水泵混合；管式混合；機械混合。

混合和絮凝反應(yīng)設(shè)備混合設(shè)備混合和絮凝反應(yīng)設(shè)備1)水泵混合-----將混凝劑溶液在輸水泵的吸入管加入，利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流達到混合。簡便易行，能耗低，且混合均勻。但水泵離反應(yīng)器不能太遠，否則容易在輸水管內(nèi)形成細碎絮凝體。2)管式混合-----將混凝劑溶液加入壓力管，利用管內(nèi)紊流使藥劑擴散于水中。為了提高混合效果，可增設(shè)擋板或孔板。無活動部件，結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便。

1)水泵混合-----將混凝劑溶液在輸水泵的吸入管加入，利用3)機械攪拌混合槽攪拌槳快速旋轉(zhuǎn)造成的紊流完成混合。

槽體有效容積按水力停留時間為10～30s計算。槳葉外緣線速度取1．5～3．0m／s。3)機械攪拌混合槽攪拌槳快速旋轉(zhuǎn)造成的紊流完成混合。

水的混凝澄清及沉淀處理課件絮凝反應(yīng)池1.絮凝反應(yīng)池任務(wù)----使細小的礬花逐漸絮凝成較大而密實的顆粒。(礬花：原水與藥劑混合后，水中膠體等微小顆粒初步凝結(jié)產(chǎn)生的細小絮凝體。

)2.種類(1)機械攪拌式(2)水力攪拌式:隔板絮凝池；折板絮凝池；穿孔旋流絮凝池;網(wǎng)格絮凝池

絮凝反應(yīng)池1.絮凝反應(yīng)池任務(wù)----使細小的礬花逐漸絮凝成較(1)機械攪拌反應(yīng)池----利用電動機經(jīng)減速裝置驅(qū)動攪拌器對水進行攪拌，使水中顆粒相互碰撞，發(fā)生絮凝。

a.分類攪拌器有漿板式和葉輪式;按攪拌軸的安裝位置分水平軸式和垂直軸式。(1)機械攪拌反應(yīng)池----利用電動機經(jīng)減速裝置驅(qū)動攪拌器水的混凝澄清及沉淀處理課件b.運行

第一格攪拌強度最大，而后逐步減小，G值也相應(yīng)減小，攪拌強度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板面積。機械攪拌絮凝池宜分格串聯(lián)使用，以提高絮凝效果。c.設(shè)計參數(shù)

①絮凝時間10~15分。②池內(nèi)一般設(shè)3～4擋攪拌機。③攪拌機轉(zhuǎn)速按葉輪半徑中心點線速度計算確定，線速度第一擋0.5m/s逐漸減小至末擋的0.2m/s。④槳板總面積宜為水流截面積的10～20％，槳板長度不大于葉輪半徑的75％，寬度宜取10～30cm。

b.運行水