《污水處理技術(shù)》PPT課件.ppt

1、1,第2章 油田污水處理方法 Method and Treatment for Wastewater in Oilfield,P1,2.1 污水物理法處理技術(shù)與設(shè)備,物理法處理技術(shù)：不改變污染物的化學形式而將其從水中分離。 物理法設(shè)備簡單、運行費用低、工藝成熟，主要用于去除水中難溶解的大顆粒污染物，為污水一級處理的首選技術(shù)。 物理法包括沉降、浮選、篩濾、過濾等。,2.1.1 沉降法 (Sedimentation),2.1.1沉降法及其裝置,1）原理 利用廢水中懸浮顆?；蛞旱蚊芏缺人螅柚亓鲎饔卯a(chǎn)生下沉而實現(xiàn)固液分離的一種處理方法（一般適用于去除20100m以上的顆粒）。,當懸浮物密度大于

2、水時，懸浮物下沉與水分離。 沉 淀 當懸浮物密度小于水時，懸浮物上浮與水分離。 上 浮,根據(jù)污水中可沉降物質(zhì)顆粒的大小、凝聚性能的強弱及其濃度的高低，按觀察到的現(xiàn)象可把沉降可分為四種類型： 自由沉降(discrete settling) 絮凝沉降(flocculent settling) 成層沉降(集團沉降、干涉沉降） (zone, settling group settling, hindered settling) 壓縮沉降(compression settling),2）沉降類型,顆粒性質(zhì)和濃度對沉降類型的影響,自由沉降 絮凝沉降 成層沉降 壓縮沉降,3）間歇沉降實驗,A,B,C,D,B

3、,A,C,D,A,A,D,D,均勻懸浮液,界面清晰,臨界沉降點,過程,表觀沉降速度,A澄清區(qū)；B沉降區(qū)；C過渡區(qū)；D壓縮區(qū),4）顆粒沉降速度,Stokes公式,Stokes公式說明,（1）顆粒與水的密度差（pl）愈大，它的沉速也愈大，成正比關(guān)系。當pl時u0，顆粒下沉；當pl時,u0，顆粒上??；當p=l時，u=0，顆粒既不下沉也不上浮。,Stokes公式說明,（2）水的粘度愈小，沉速愈快，成反比關(guān)系。因粘度與水溫成反比，故提高水溫有利于沉降,Stokes公式說明,（3）顆粒直徑愈大，沉速愈快，成平方關(guān)系。因此隨粒度的下降，顆粒的沉降速度會迅速降低。 實際水處理過程中，水流呈層流狀態(tài)的情況較少，

4、所以一般沉降只能去除d20m的顆粒。,5） 沉降裝置,作用：是污水進入生物處理前進行初次沉淀，去除進水中的懸浮固體，以及在生物處理后進行二次沉淀，將生化反應的微生物從水中分離，使水澄清。 主要類型：,平流式 豎流式 輻流式 斜板式,擋板,液面,溢流堰,出水,沉降池,排泥管,污泥斗,刮泥機,進水,平流式沉降裝置,FLASH,擋板,水流,溢流堰,出水,沉降池,排泥管,中心管,進水,豎流式沉降裝置,動畫,擋板,溢流堰,出水,沉降池,排泥管,進水上升管（出水孔）,進水,輻流式沉降裝置,FLASH,出水區(qū),污泥區(qū),配水區(qū),斜板(管)沉淀池,淺池沉降理論 對一深度為H、體積為V的平流式理想沉淀池，其處理水

5、量：,隔油池是用自然上浮法分離、去除含油污水中可浮油的處理筑物。 污水從池的一端流入池內(nèi)，從另一端流出。在流經(jīng)隔油池的過程中，由于流速降低，密度小于1.0而粒徑較大的油類雜質(zhì)得以上浮到水面上，密度大于1.0的雜質(zhì)則沉于池底。在出水一側(cè)的水面上設(shè)集油管。,6） 隔油池(oil separator),20,平流式隔油池,FLASH,21,波紋斜板式隔油池,自由沉降試驗 1 沉淀率 2 總顆粒去除率的計算,自學內(nèi)容,X,2.1.2 氣浮法,Flotation,一 氣浮的基本原理,（一）基本概念 利用高度分散的微小氣泡作為載體粘附于污水中的懸浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，從而使污染物上浮至水面，形

6、成泡沫，然后用刮渣設(shè)備自水面刮除泡沫，實現(xiàn)固液或液液分離的過程稱為氣浮。 具體過程：通入空氣產(chǎn)生微細氣泡SS附著在氣泡上上浮 應用：自然沉淀或上浮難于去除的懸浮物，以及比重接近1的固體顆?；蛞后w,（二）氣浮的理論基礎(chǔ)（1）水中顆粒與氣泡粘附的條件,親水性和疏水性物質(zhì)的接觸,水中懸浮固體顆粒能否與氣泡粘附主要取決于顆粒表面的性質(zhì)。顆粒表面易被水濕潤，該顆粒屬親水性；如不易被水濕潤，屬疏水性。,親水性與疏水性可用液、氣、固三相接觸時形成的接觸角大小來解釋。,WL.G (1-cos),當0，即顆粒完全被水濕潤cosl，W0，顆粒不與氣泡粘附，就不宜用氣浮法處理。 當180，顆粒完全不被水濕潤，cos

7、-1，W2L.G，顆粒易于與氣泡粘附，宜于氣浮法處理。 此外如L.G很小，W亦小，也不利于氣泡與顆粒的粘附。,（2）泡沫的穩(wěn)定性 不穩(wěn)定的后果：氣泡浮到水面后，水分很快蒸發(fā)，泡沫容易破滅，會使已經(jīng)浮到水面的污染物又脫落回到水中。 方法：投加起泡劑（表面活性物質(zhì)）達到易起氣泡的穩(wěn)定的目的。,（3）改變疏水性能 向水中投加浮選劑，可以使顆粒由親水性物質(zhì)變?yōu)槭杷浴?實現(xiàn)氣浮分離的必要條件 A、必須向水中提供足夠數(shù)量的微細氣泡。 （氣泡理想尺寸為1530m） B、必須使懸浮物呈懸浮狀態(tài) C、必須使氣泡與懸浮物產(chǎn)生粘附作用，從而附著于氣泡上浮升。 （懸浮物具有疏水性質(zhì)）,CONCLUSION,（三）投

8、加化學藥劑對氣浮效果的促進作用 (1)投加表面活性劑維持泡沫的穩(wěn)定性 (2)利用混凝劑脫穩(wěn) 以油的顆粒為例，表面活性物質(zhì)的非極性端吸附于油粒上，極性端則伸向水中，極性端在水中電離，使油粒被包圍了一層負電荷，產(chǎn)生了雙電層現(xiàn)象，增大了-電位，不僅阻礙油粒兼并，也影響顆粒與氣泡粘附。 (3)投加浮選劑改變顆粒表面性質(zhì),二 氣浮的分類與特點,根據(jù)氣泡產(chǎn)生的方式氣浮法分為： 電解氣浮法L； 散氣氣浮法：擴散板曝氣氣浮、葉輪氣浮L 加壓溶氣氣?。喝軞饬鞒?、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程 L,（一） 電解氣浮法 1 工作原理 電解氣浮法是用不溶性陽極和陰極，通以直流電，直接將污水電解。陽極和陰極產(chǎn)生氫氣和

9、氧氣的微細氣泡，將污水中的污染物顆粒或先經(jīng)混凝處理所形成的絮凝體粘附而上浮至水面，生成泡沫層，然后將泡沫刮除，實現(xiàn)分離去除污染物質(zhì)。 在直流電作用下，正負兩極產(chǎn)生的氫和氧的微氣泡，將污水中呈顆粒狀的污染物帶至水面以進行固液分離。,2 電解氣浮法的氣浮裝置 豎流式電解氣浮池,平流式電解氣浮池,（二） 散氣氣浮法 1微孔曝氣氣浮法,2 剪切氣泡氣浮法 葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造,依靠高速轉(zhuǎn)子的離心力所造成的負壓而吸入空氣，并與提升上來的污水充分混合后，在水的剪切作用下，氣體破碎成微氣泡而擴散于水中。,FLASH,（三）加壓溶氣氣浮法 工作原理：在加壓條件下，使空氣溶于水，形成空氣過飽和狀態(tài)。然后減至常壓，使

10、空氣析出，以微小氣泡釋放于水中，實現(xiàn)氣浮，此法形成氣泡小，約20100m，處理效果好，應用廣泛。,（2）加壓溶氣氣浮工藝流程 加壓溶氣氣浮可分為：全溶氣流程、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程。,全溶氣流程,FLASH,部分溶氣流程,FLASH, 回流加壓溶氣流程,FLASH,（四）氣浮池 平流式氣浮池, 豎流式氣浮池, 反應氣浮池, 反應氣浮沉淀池, 綜合式氣浮池, 反應氣浮過濾池,三 氣浮法在含油污水處理中的應用,乳化油（10m，一般0.1-2m氣?。?2.1.3 過 濾 Filtration,過濾法及其裝置,1）過濾的分類 過濾是利用過濾介質(zhì)將固體和液體分離的操作， 可分為濾餅過濾和深層過濾

11、兩大類別。,兩種不同的過濾方式示意圖 a.濾餅過濾； b.深層過濾 1濾餅；2過濾介質(zhì),懸浮液,清液,懸浮液,清液,2）過濾機理 （1）遷移機理 懸浮顆粒脫離流線而與濾材顆粒接觸的過程就是遷移過程。在遷移過程中，與物理的或水力學的各種因素有關(guān)的作用：攔截作用、慣性作用、擴散作用、沉降作用、水力作用。 （2）附著機理 由于上述遷移過程而與濾材顆粒接觸的懸浮顆粒，不再從濾材表面脫離，而達到去除水中懸浮顆粒的過程就是附著過程。它主要是通過以下幾種機理來實現(xiàn)的。絮凝作用、范德華引力、水合作用、互相吸附。 （3）脫落機理 當顆?；蝾w粒團與過濾介質(zhì)表面的結(jié)合力較弱時，它們就會從濾材表面是脫落下來。因此，附

12、著及遷移是可逆的。致使顆粒脫落的主要原因是流體對附著的顆粒的剪切作用及運動的顆粒對附著的顆粒的碰撞。,反沖洗水,排水,排水,出水,進水,E,D,C,B,A,濾料層,承托層,配水系統(tǒng),水渠,3）過濾裝置快濾池,快濾池構(gòu)造示意圖,濾料及其級配,常用的過濾介質(zhì)： 石英砂、無煙煤、大理石、白云石、花崗石，石榴石、磁鐵礦和鈦鐵礦等 濾料的級配（濾料的粒徑分布）,單一濾料 多級濾料,承托層,承托層,承托層,出水,出水,出水,石英砂,石英砂,石英砂,無煙煤,無煙煤,鐵磁礦,小,大,壓力濾池,使用核桃殼過濾器處理含油污水是污水處理技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。與石英砂過濾器比較,有更為突出的優(yōu)點: 核桃殼過濾器屬于輕質(zhì)

13、濾料過濾器;這種過濾器的基本結(jié)構(gòu)和過濾原理與石英砂過濾器相同,區(qū)別是作為濾料的核桃殼的密度較小,一般在1. 2g/cm3 左右;由于濾料較石英砂濾料輕,反沖洗時在水流作用下濾層成為沸騰床,由濾料間隙形成的微孔被解除,吸附的懸浮物得以脫附。因此,這種過濾器屬于非固定孔隙過濾器,反洗再生能力較強,過濾性能穩(wěn)定,適合于中高滲透率地層水質(zhì)要求的采出水過濾。 但目前廣泛應用的攪拌式核桃殼過濾器存在以下一些問題,如反洗壓力過高,對過濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)沖擊較大;濾料反洗不徹底,使出水水質(zhì)受到影響,容易出現(xiàn)堵罐和跑料等現(xiàn)象。,核桃殼過濾器處理含油污水,泵循環(huán)再生式過濾器,內(nèi)循環(huán)方式是利用泵將核桃殼濾料送入過濾器內(nèi)的

14、搓洗器中,直接在過濾器內(nèi)完成對濾料的再生處理。該循環(huán)方式的特點是反洗再生充分,出水質(zhì)量穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)簡單,沒有附加的管路和閥件,簡化了控制系統(tǒng),使得設(shè)備的使用、維護方便,節(jié)省了設(shè)備投資。啟動循環(huán)再生泵,使得罐內(nèi)液體經(jīng)過循環(huán)再生泵進入再生器中心噴管對濾床進行噴射,將濾料翻起“液化”,使油和雜質(zhì)與濾料分離。再生器的獨特設(shè)計可使含油及雜質(zhì)的濾料在高速水流的作用下,從切線方向進入再生器,在再生器狹小的空間內(nèi)高速碰撞摩擦,保證介質(zhì)在無任何化學藥劑輔助的情況下達到充分的再生,其內(nèi)部高能流化的水流場可以使溶解物、油與核桃殼高效分離。 過濾后的污水經(jīng)循環(huán)再生泵進入中心噴管的油和雜質(zhì)通過中心濾網(wǎng),從排污口排出,而進

15、入中心噴管的濾料,由于中心濾網(wǎng)的截留,被保留在過濾器內(nèi)。再生泵停止工作后,分散的濾料由于重力的作用而沉降聚集成床。排除過濾器中的殘留污水,并用濾后水沖洗過濾器,從而濾床得以恢復。再生過程完成后,過濾器進入正常的過濾過程。,泵循環(huán)再生式過濾器,2.2 化學法處理技術(shù)與設(shè)備,化學法處理技術(shù)：利用化學反應原理及方法分離廢水中的污染物，或改變其性質(zhì)，使之無害化的處理方法。 處理對象：可溶解的無機物 難以生物降解的有機物 膠體物質(zhì) 化學法處理技術(shù)包括中和、混凝、氧化還原法等。,2.2.1 中和 Neutralization Process,2.2.1 中和法及其裝置,1）中和原理 HOHH2O 2）中和

16、方法,酸堿廢水相互中和 投藥中和 過濾中和,酸堿廢水相互中和法及設(shè)備 若酸、堿廢水均為均勻排出，且所含酸堿能相互平 衡，可直接在管道內(nèi)混合反應，不需設(shè)中和池。 若排出的酸堿濃度和流量經(jīng)常波動變化，則應設(shè)置中 和池以進行中和反應； 如果廢水本身的酸、堿含量很難平衡，往往還需要補 加中和劑； 當出水水質(zhì)要求很高，或廢水中含有其他雜質(zhì)或重金 屬離子時，連續(xù)流無法保證出水水質(zhì)，較穩(wěn)妥可靠 的方法是采用間歇式中和池。,投藥中和法及設(shè)備,常用藥劑,酸性廢水的處理,石灰 石灰石 苛性鈉 蘇打 堿性廢渣 廢堿液,堿性廢水的處理,含酸廢水 酸 酸性廢氣,投藥中和法及設(shè)備,工藝過程及設(shè)備,混合 反應池,沉淀池,脫

17、水或干化床,酸（堿）性廢水投藥中和流程,投藥,出水,酸（堿）性廢水,攪拌,出渣,中和劑制備,過濾中和法及設(shè)備,過濾中和法： 將酸性廢水通過反應器中具有中和能力的堿性濾料層，在過濾的同時達到中和的目的。 該法適用于處理： 1）較清潔的、低濃度的酸性廢水； 2）生成易溶鹽的酸性廢水。 常用濾料,常用堿性濾料,石灰石（CaCO3） 大理石（CaCO3） 白云石（MgCO3CaCO3）,過濾中和法常用設(shè)備,固定床中和濾池,a.升流式 b.下降式 固定床中和反應器 1.穿孔底板 2.配水管 3.濾料 4.集水槽,過濾中和法常用設(shè)備,升流膨脹式中和濾池,升流膨脹式中和濾池示意圖 變速升流膨脹式中和濾池,1

18、出水；2進水管80；3穿孔底板,2.2.2 氧化還原法 Redox Process,2.2.2 氧化還原法及其裝置,氧化還原法： 利用氧化還原反應將廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為不溶解的或無毒的新物質(zhì)，達到無害化的目的。,處理對象： 氧化法 有機污染物（如色、嗅、味、COD） 還原性無機離子（如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等） 還原法 廢水中的重金屬離子（如汞、鎘、銅、鉻、鎳等）,方法分類： 藥劑法 光化學法 電化學法,藥劑氧化空氣、臭氧、次氯酸鈉、高錳酸鉀 藥劑還原活潑金屬置換,1）臭氧氧化原理 臭氧是由三個氧原子組成的氧的同素異構(gòu)體。通常為淡藍色氣體，高壓下可變成深褐色液體。臭氧在化學上極不

19、穩(wěn)定，易分解，其反應式為： 臭氧在空氣中的分解速度隨溫度升高而加快，在270時立即分解。分解時放出的初生態(tài)氧O，很快就能和被氧化的物質(zhì)起反應，所以臭氧是一種很強的氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。臭氧在純水中的分解速度比在空氣中快得多。,臭氧與水中有機物反應機理,D反應,直接反應,直接氧化有機物、微生物等，可產(chǎn)生直接氧化產(chǎn)物，反應速度慢，有選擇性,R反應,間接反應,通過OH自由基和有機物、微生物、CO32-、HCO32-的反應，生成次自由基反應CO32- 、HCO32- ，次自由基也能和有機物反應（但反應速度慢）； 反應速度快，無選擇性,2）臭氧氧化特點 臭氧可

20、使廢水中的污染物氧化分解，常用于降低BOD、COD，脫色、除臭、除味，殺菌、殺藻，除鐵、錳、氰、酚等。臭氧氧化的優(yōu)點是氧化能力強；處理后廢水中的臭氧易分解，不產(chǎn)生二次污染；制備臭氧用的空氣和電不必貯存和運輸，操作管理也較方便；處理過程中一般不產(chǎn)生污泥。其缺點是造價和處理成本高。,3）主要設(shè)備 臭氧發(fā)生器,無聲放電法制備臭氧 管式（臥式）臭氧發(fā)生器 1空氣或氧氣進口；2臭氧出口；3冷卻水進口；4冷卻水出口； 5不銹鋼管；6放電間隙；7玻璃管；8變壓器,臭氧接觸反應設(shè)備,多孔擴散板式鼓泡塔、填料塔、噴霧塔 1出水；2布水器；3尾氣；4尾氣分解罐；5進水；6微孔擴散板；7臭氧化氣 1臭氧化空氣；2、

21、3、5、6廢水；4尾氣 1尾氣；2泡沫分離器；3進水；4填料；5支撐板；6臭氧化空氣；7出水,臭氧接觸反應設(shè)備,塔板式反應器（篩板塔和泡罩塔） (a)1尾氣；2進水；3塔板；4堰；5降液管；6進氣；7出水； (b)1塔板；2外殼；3、5液流；4氣流；6液流堰；7外殼；8將液管； (c)1升氣管；2泡罩；3、5液流；4氣流； 6液流堰；7外殼；8將液管；9塔板,電化學污水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應或間接電化學轉(zhuǎn)化，即直接電解和間接電解。,直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原 而從污水中去除。直接電解可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化

22、成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機物無機化，從而達到削減、去除污染物的目的。陰極過程就是污染物在陰極表面還原而得以去除，主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。,4）電化學污水處理技術(shù),間接電解是指利用電化學產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。間接電解分為可逆過程和不可逆過程?？赡孢^程是指氧化還原物在電解過程中可電化學再生和循環(huán)使用。不可逆過程是指利用不可逆電化學反應產(chǎn)生的物質(zhì)，如具有強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、H2O2和O3等氧化有機物的過程，還可以利用電化學反應產(chǎn)生強氧化性的中間體， 包括溶劑化電子、HO、HO2、O2-等自由基。,光化學反應就

23、是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產(chǎn)生分子激發(fā)態(tài)，之后才會發(fā)生化學變化到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，或者變成引發(fā)熱反應的中間化學產(chǎn)物。利用光化學反應治理污染，包括無催化劑和有催化劑參與的光化學氧化。,5）光化學污水處理技術(shù),2.2.3 混凝 (Coagulation),一、混凝原理和用途,混凝的主要對象是污水中的細小懸浮顆粒和膠體微粒（colloidal matters)，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去。,混凝是通過向污水中投加混凝劑(coagulant)，破壞膠體的穩(wěn)定性，使細小懸浮顆粒和膠體微粒聚集(aggregation)成較粗大的顆粒而沉降與水分離

24、，使污水得到凈化。,混凝法是污水處理中常采用的方法。,可以用來降低污水的濁度和色度，去除多種高分子有機物、某些重金屬和放射性物質(zhì)。,P78,水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱。 凝聚：膠體失去穩(wěn)定性的過程稱為凝聚。 絮凝：脫穩(wěn)膠體相互聚集稱為絮凝。 混凝過程涉及：水中膠體的性質(zhì)；混凝劑在水中的水解；膠體與混凝劑的相互作用。,81,二、污水中膠體顆粒的穩(wěn)定性及脫穩(wěn)機理,1. 膠體的特點：,粒徑小，一般直徑為10-310-8mm；,布朗運動，顆粒在污水中受水分子熱運動的碰撞而作無規(guī)則的布朗運動；,帶電，同類膠體微粒帶有同性電荷。,水化膜，許多水分子被吸引在膠體微粒周圍

25、，形成水化膜。,電位離子,反離子,擴散層,膠團邊界,滑動面,膠粒,吸附層,膠核,電位,電位,膠體的結(jié)構(gòu),83,Fe(OH)3m nH (nx)Clx+ Cl 膠核電位形成離子，束縛反離子自由反離子,膠核 (nuclear),膠粒(colloidal particle),吸附層 stationary layer,擴散層diffuse layer,膠團(colloidal micelle),3 水中膠體的穩(wěn)定性 膠體穩(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。 膠體穩(wěn)定性分“動力學穩(wěn)定性”和“聚集穩(wěn)定”兩種。 動力學穩(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：膠體

26、帶電相斥（憎水性膠體）；水化膜的阻礙（親水性膠體） 在動力學穩(wěn)定性和聚集穩(wěn)定兩者之中，聚集穩(wěn)定性對膠體穩(wěn)定性的影響起關(guān)鍵作用?；瑒用嫔系碾娢唬悍Q為電位，決定了憎水膠體的聚集穩(wěn)定性。也決定親水膠體的水化膜的阻礙，當電位降低，水化膜減薄及至消失。,85,4.膠體的脫穩(wěn)機理,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)(destabilization)，脫穩(wěn)的膠粒相互聚集為較大顆粒的過程稱為凝聚(coagulation)。,混凝的機理：混凝可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕四種機理。,86,（1）壓縮雙電層機理(modification of the electrical do

27、uble layer),雙電層的厚度與溶液中的反離子的濃度有關(guān)。當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。 由于擴散層厚度的減小，膠粒得以迅速凝聚。,87,溶液中離子濃度與擴散層厚度的關(guān)系,溶液中離子濃度低,溶液中離子濃度高,B,A,離顆粒表面的距離,反離子濃度,88,（2）吸附電中和機理 (electrical neutralization),膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶

28、電荷，減少了靜電斥力，降低了電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。,89,（2）吸附電中和機理 (electrical neutralization),膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。,90,（3）吸附架橋（橋連）機理 (polymer bridging of colloids),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。,本機理能解釋當污水濁度很低時有些混凝劑效果不好的現(xiàn)象

29、。因為污水中膠粒少，當聚合物伸展部分一端吸附一個膠粒后，另一端因粘連不著第二個膠粒，只能與原先的膠粒粘連，就不能起架橋作用，從而達不到混凝的效果。,91,高分子聚合物對膠體或微粒的吸附架橋作用示意圖,脫穩(wěn)膠體,絮凝體,膠體,高分子聚合物,脫穩(wěn)膠體,高分子絮凝劑投加后，通常可能出現(xiàn)以下兩個現(xiàn)象： 高分子投量過少，不足以形成吸附架橋； 但投加過多，會出現(xiàn)“膠體保護”現(xiàn)象。,吸附架橋模型示意,膠體保護示意,93,（4）沉淀物網(wǎng)捕機理 (entrapment in the floc structure),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

30、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。,以上介紹的混凝的四種機理，在水處理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。,e.g. 硫酸鋁的混凝機理 不同pH條件下，鋁鹽可能產(chǎn)生的混凝機理不同。何種作用機理為主，決定于鋁鹽的投加量、pH、溫度等。實際上，幾種可能同時存在。,pH7.5 氫氧化鋁起吸附架橋；,P95,污水,混凝劑,混合,反應,沉降 （澄清）,出水,污泥,三、混凝的工藝過程,混合目的是使混凝劑盡快與水混合，需要短時間高強度攪拌,反應階段的目的是使藥劑與水中的細小顆?；蚰z體物質(zhì)作用生成盡可能大的絮體，為沉降分離創(chuàng)造條件，需要低強度長時間攪拌

31、。許多因素影響反應過程,澄清的目的是使所生成的絮體與水分離，完成凈化過程,四、混凝劑與助凝劑,凝聚、絮凝和混凝這三個詞常引起混淆。,凝聚(coagulation)是指膠體被壓縮雙電層而脫穩(wěn)聚集為較大顆粒的過程；,絮凝(flocculation)則指脫穩(wěn)粒子聚結(jié)成大絮體的過程；,混凝（coagulation - flocculation）則包括凝聚與絮凝兩種過程。,P96,凝聚是瞬時的，所需的時間是將化學藥劑擴散到全部水中的時間。 絮凝則與凝聚作用不同，它需要一定的時間讓絮體長大，但在一般情況下兩者難以截然分開。 混凝劑(coagulant)：一般把能起凝聚與絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。 助凝劑

32、(coagulant aids)：當單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某類輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。,P97,1.混凝劑,P98,見第三章,99,2.助凝劑,（1）pH調(diào)整劑,常用的pH調(diào)整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等。,（2）絮體結(jié)構(gòu)改良劑,如活性硅酸、粘土等。,（3）氧化劑,可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來破壞有機物，以提高混凝效果。,100,五、投藥方法及設(shè)備,投藥方法有干(dry)投法和濕(wetted)投法。,干投法是把經(jīng)過破碎易于溶解的藥劑直接投入污水中。,干投法占地面積小，但對藥劑的粒度要求較嚴，投加量較難控制，對機械設(shè)備的要求較高，同時勞動條

33、件也較差。目前應用的較少。,濕投法是將混凝劑和助凝劑配成一定濃度的溶液，然后按處理水量大小定量添加?；炷齽┑臐穹ㄍ都影ㄋ巹┑呐渲?、藥劑的計量和藥劑的投加三個過程。,101,六、混合與反應(mixing and reaction),1. 混合 污水與混凝劑和助凝劑進行充分混合，是進行反應和混凝沉淀的前提。 對混合要求是速度快和均勻。一般有兩種混合型式：,一種是借水泵的吸水管或壓水管混合。,另一種是在混合槽內(nèi)進行混合。 混合槽混合常用的有機械混合槽，分流隔板式混合槽，多孔隔板式混合槽。,（1）水泵混合 投藥投加在水泵吸水口或管上?；旌闲Ч?，節(jié)省動力，各種水廠均可用，常用于取水泵房靠近水廠處理構(gòu)

34、筑物的場合，兩者間距不大于150m。,（2）管式混合 管式靜態(tài)混合 器：流速不宜小于1m/s，水頭損失不小于0.3-0.4m，簡單易行。,（3）機械混合 在池內(nèi)安裝攪拌裝置，攪拌器可以是槳板式、螺旋槳式或透平式，速度梯度700-1000s-1，時間10-30s以內(nèi)，優(yōu)點是混合效果好，不受水質(zhì)影響，缺點是增加機械設(shè)備，增加維修工作。,104,（4）分流隔板式混合槽,105,（5）多孔隔板式混合槽,106,2.反應(reaction),水與藥劑混合后進入反應池進行反應。,反應池內(nèi)水流特點是流速由大到小。在較大的反應流速時，使水中的膠體顆粒發(fā)生碰撞吸附，在較小的反應流速時，使碰撞吸附后的顆粒結(jié)成更大的礬花。,反應池的型式有機械攪拌、隔板反應池，渦流式反應池等。,（1）機械攪拌反應池,108,（2）隔板反應池（平流式）,109,（2）隔板反應池（回轉(zhuǎn)式）,110,（3）渦流式反應池,進水,出水,111,七、影響混凝的因素,1.污水水質(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