作业： 1 、什么是水中胶体的稳定性？ 2 、常用混凝剂的种类 ? 3 、混凝剂投加方式有哪几种？各有何优缺点及其适用条件？ 4 、为什么混凝剂投量过多反而混凝效果不好？

1. 作业： 1、什么是水中胶体的稳定性？ 2、常用混凝剂的种类? 3、混凝剂投加方式有哪几种？各有何优缺点及其适用条件？ 4、为什么混凝剂投量过多反而混凝效果不好？ 5、影响混凝效果的因素有那些？如何影响的？

2. 1、是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。1、是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 2、分类：无机混凝剂：常用的有铝盐和铁盐（如：硫 酸铝三氯化铁、硫酸亚铁、聚合铝、聚合铁等） 有机混凝剂：分人工合成和天然两种，为巨大的线 形分子，由许多链节组成，根据基团带电情况分为 阳离子型、阴离子型非离子型和两性型。 3、投加方式：重力投加、压力投加。 重力投加是利用重力将混凝剂投加在水泵吸水管内吸水井中的吸水喇叭口处（泵前投加），利用水泵叶轮混合；或建高位溶液池。压力投加是利用水射器或水泵将药剂投加到压力水管中或构筑物内。 优缺点及适用条件：

3. 3、污水的化学处理 • 目的与要求： 了解各种化学处理法的原理及在水处理工程中的应用。 • 本章重点： 中和法及化学沉淀、混凝、氧化还原等

4. 3.1 中和法 • 原理 中和法就是使废水进行酸碱的中和反应，调节废水的酸碱度(pH值)，使其呈中性或接近中性或适宜于下步处理的pH值范围。 如：以生物处理而言，需将处理系统中废水的pH值维持在 6.5～8.5之间，以便确保最佳的生物活力 • 按PH值，酸碱废水可以分为： PH<4.5 强酸性废水 PH＝4.5～6.5 弱酸性废水 PH＝8.5～10.0 弱碱性废水 PH>10.0 强碱性废水 • 方法： • 以废治废 • 投药中和 • 过滤中和

5. 以废治废 1、酸碱废水相互混合以达到中性，简单经济： 当酸碱性废水的水质水量相对稳定，且酸碱含量能平衡时，可设置中和池，或水泵、吸水井、管道等设施作为混合的场所，达到中和的目的。 酸性废水 碱性废水

6. 2、烟道气中和 烟道气中含有CO2、SO2、H2S等酸性气体，可以作为中和剂。 • 有两种工艺： 一、中和塔和烟囱合 烟道气 碱性废水 二、中和塔与烟囱分建 烟道气 碱性废水

7. 3. 2 酸性废水的中和处理 • 投药中和 • 过滤中和

8. 投药中和 • 常用中和药剂 石灰、石灰石、碳酸钙、苛性钠、白云石等 • 中和剂常起到的作用： 1、和酸起中和作用； 2、和其他的酸性盐起中和作用； 3、使其他金属离子形成氢氧化物沉淀析出。

9. 投药中和分为干法和湿法 • 干投法的缺点是反应不彻底，反应速度慢、投药量大，投药量为理论值的1.04～1.4倍。 • 湿投法的设备比干投法多，一般先配成５％～１０％浓度的石灰乳。

10. 酸性废水投药中和流程见图３，图４为采用石灰石中和法处理盐酸废水的工艺流程。酸性废水投药中和流程见图３，图４为采用石灰石中和法处理盐酸废水的工艺流程。

11. 过滤中和 • 让酸性废水通过石灰石、白云石等碱性滤料而得到中和的方法。常采用石灰石滤床，因为原理价廉易得，中和反应速度大。 • 要求： 1、对废水中悬浮物、油脂等进行预处理； 2、滤料必须具有一定的机械强度和透水能力。 • 设备： 1、普通过滤中和池 根据水的流向有平流式和竖流式两种，竖流式又分为升流式和降流式两种。

12. 优点： 设备简单、管理方便、建设方便。 • 缺点： 体积庞大、倒床困难、效果较差。 • 参考数据： 滤床厚度 1.0～1.5m 滤料粒径 30～80mm 处理后水 PH 5

13. 2、恒流速升流式膨胀滤池 • 构造 大阻力穿孔管进水、卵石垫层、滤料层（石灰石滤料）、清水层、出水槽等，滤速60～70m/h。 优点：滤料粒径小，总反应面积大；反应速度快；停留时间短， 体积小，效果好。 缺点：床的上下直径一致，流速恒定，会使细小滤料随水流失，造 成滤料损失，出水SS浓度增高 反冲洗水 酸性废水

14. 3、变流速升流式膨胀滤池 • 上大下小，下部滤速仍保持在60～70m/h，而上部流速为15～20m/h，这样细滤料也不致被水带走。

15. 化学沉淀 • 应用范围： （1）给水处理中水的软化处理 （2）含种金属离子的工业废水处理。 • 根据投加沉淀剂不同，方法有： （1）氢氧化物沉淀法 （2）硫化物沉淀法等 1、氢氧化物沉淀法： 向水中投加某种化学药剂，使水中金属离子生成氢氧化物沉淀而去除，以Mn+金属离子为例： Mn++nOH- M(OH)n 分析：水中、[M]仅于PH值有关，PH值越高，[M]离子就越小。故采用此法时，PH值控制是一个重要的条件。 应用：（1）矿山废水处理， （2）铅、锌冶炼废水处理。

16. 2、硫化物沉淀法 • 以二价金属离子为例： MS M2++S2- 常用沉淀剂有H2S，Na2S，K2S 。 金属离子浓度于PH值有关,随PH值的增加而降低。 应用:以含汞废水为例,介绍其在工业废水处理的应用， 在PH为8～10条件下,向废水中投加Na2S。 亚汞:2Hg++S- Hg2S HgS ↓+Hg ↓(不稳定的Hg2S分解） 汞: Hg2++S2- HgS ↓

17. 由于HgS颗粒很小,沉淀分离困难,常投加混凝剂 (如FeSO4)共沉,此法称硫化物沉淀法 ： FeSO4+S2- FeS+SO42- Fe2++OH-=Fe(0H)2 FeS和Fe(0H)2 作为HgS的载体，细小的HgS吸附在 载体上共沉。

18. 3.2 混 凝 • 去除对象：水中胶体离子和微小悬浮物。 • 混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程，是 凝聚和絮凝的总称。 • 凝聚：水中胶体失去稳定性的过程。 • 絮凝：脱稳胶体相互聚结成大颗粒絮凝体的过程。 (实际生产中，凝聚和絮凝两个过程很难截然分开。) • 应用：混凝法可用于自来水水质净化，各种工业废水 的预处理、中间处理或最终处理，城市污水的 三级处理和污泥处理等。另外，除用于除去水 中悬浮物和胶体外，还可用于除油、脱色。

19. 一、混凝机理 混凝过程涉及二个方面问题： • 水中胶体粒子性质 --胶体稳定性 • 胶体粒子与混凝剂间的相互作用 --混凝机理

20. 1、水中胶体的稳定性 胶体稳定性：指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态 的特性。 胶体稳定性的主要原因： • 胶体微粒的布朗运动构成“动力学稳定性” • 胶体颗粒间的静电斥力构成“聚集稳定性” • 胶体颗粒表面的水化作用 胶体的稳定性关键在于“聚集稳定性”，对于憎水胶体，主要决定于静电斥力；对于亲水胶体，主要决定于水化作用。稳定性一旦破坏，胶体微粒可结大而下沉。

21. 胶核和胶团 胶体分子聚合而成的胶体微粒称为胶核； 胶核表面吸附了电位形成离子和束缚反离子、自由反 离子组成胶团。 分为吸附层和扩散层，吸附层很薄，扩散层很厚，是吸附层的几百倍厚

22. 双电层结构：带负（正）电荷的胶核表面与扩散于溶液中的正（负） 电荷离子正好电性中和构成双电层结构。胶体滑动面：胶体微粒运动时，扩散层中的反离子脱开微粒的界面。

23. 水化作用 亲水胶粒表面的极性基团对水分子的强烈吸附，使离子周围包裹一层较厚的水化膜阻碍胶粒相互靠近。水化膜越厚，胶体稳定性越好。

24. 2、混凝原理 定性描述水的混凝现象 压缩双电层作用机理 向溶液中投加电解质时，溶液中的反离子浓度增高，这些离子与胶体吸附的反离子发生交换，挤入扩散层，扩散层厚度缩小，更多地挤入滑动面与吸附层，使胶粒带电荷数减少。胶粒间的排斥力减小，距离减小，吸引力增大，胶粒得以迅速凝聚。

25. 吸附—电性中和作用机理 指胶粒表面对异号离子、胶粒或链状离子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用而中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，使之容易与其它颗粒接近而互相吸附。 吸附架桥作用机理 指高分子物质与胶粒的吸附与桥连。高分子链的一端吸附了某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，形成“胶粒—高分子—胶粒”的絮凝体。高分子物质加入量过多，会产生“胶体保护”。 沉淀物网捕或卷扫作用机理 当铝盐或混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中胶体，产生沉淀分离。 (这四种机理在混凝中往往是同时发挥作用的)

26. 二、混凝剂 • 混凝剂与助凝剂 • 混凝剂的配制与投加

27. 1、混凝剂与助凝剂 （1）、混凝剂 定 义：为了使胶体颗粒脱稳而聚集所投加的药 剂。 基本要求：混凝效果好，对人体健康无害，适应性 强，使用方便，货源可靠，价格低廉。 种 类：按化学成分分为无机和有机两种。

28. 混 凝 剂： 无机混凝剂：常用的有铝盐和铁盐（如：硫酸铝三氯 化铁、硫酸亚铁、聚合铝、聚合铁等） 有机混凝剂：分人工合成和天然两种，为巨大的线形 分子，由许多链节组成，根据基团带电 情况分为阳离子型、阴离子型、非离子 型和两性型。

30. 硫 酸 铝 性 质 • 外观及腐蚀性：有固液两态，常用固态。分精制和粗 制两种，呈白色或灰色结晶体，腐蚀性较小。 • 对水温和PH值的适应性：适宜水温20～400C； PH=5.7～7.8时，主要去除微小悬浮物； PH=6.4～7.8时，主要处理高浊低色度水； PH=4～6时，处理高色度水。 • 配制浓度：一般在5%～10%，小水厂可为1%～2%，大水厂可为10%～15%。 • 适用条件：适应面广，但原水需有一定碱度，不宜处理低温低浊水。

31. 三 氯 化 铁 性 质 • 外观及腐蚀性：固态三氯化铁是具有金属光泽的褐色结晶体，易潮解，腐蚀性较大。 • 对水温和PH值的适应性：适宜水温范围大，适宜PH值为6.0～8.4。 • 配制浓度：一般在5%～10%，小水厂可为1%～2%，大水厂可为10%～15%。 • 适用条件：絮体比重大，易下沉，特别适合低温水和高浊水，不宜处理低浊水和高色度水。

32. 高分子絮凝剂特点 • 用量少，絮凝能力高，效果好，成本低，应用范围广。 • 絮凝体粗大，沉降速度快，处理时间短，效率高，所产污泥易处理。 • 共存离子影响小。 • PH值影响小。 缺点：有毒，不能用来处理饮用水，只能用来处理工业废水。

33. （2）、助凝剂 • 定义：在水的沉淀、澄清过程中，为改善絮凝效果， 另外投加的辅助药剂。 • 常用的助凝剂：通常用高分子物质。 第一类是通过高分子物质的吸附架桥，改善絮凝体结构，促使细小而松散的絮粒变的粗大而密实。如聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸，骨胶等。 第二类助凝剂是绒体核心，用来加快絮凝过程和增加絮凝牢固性，如粘土、活性炭等。 第三类助凝剂是调节和改善混凝条件，如碱、氯等。

34. （3）、影响混凝的因素 • 水温 • 水的PH值和碱度 • 水中悬浮物浓度 • 水力条件 • 混凝剂用量混凝剂性质 • 共存物质

35. 水温 低温水絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散。 • 水的PH值和碱度 铝盐和铁盐混凝剂： 不同的PH值，其水解产物的形态不同，混凝效果也各不相同。不同混凝剂对PH值的适应范围不同。另外，在混凝剂的水解过程中不断产生H+，导致PH值下降，所以必须有足够的碱性物质与其中和，即要保证碱度适中，如果碱度不足，应投加碱性物质（如石灰）。 高分子混凝剂： 其混凝效果受水的PH值影响较小。

36. 水中悬浮物浓度 水中悬浮物浓度很低时，颗粒碰撞速率及机率大大减少，混凝效果差。 可采取以下措施： 1、 投加高分子助凝剂，利用吸附架桥作用。 2、投加矿物颗粒（如粘土），增加混凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密度。 3、采用直接过滤法，滤料成为絮凝中心。 低温低浊水的混凝更为困难，水中悬浮物浓度太高时，混凝剂用量加大，为节约混凝剂，通常投加高分子助凝剂。

37. 水力条件 混合阶段： 以强烈搅拌为好，异向絮凝占主导， 要求混合快速剧烈， 在10～30s内完成。 絮凝阶段（反应阶段）： 以缓慢搅拌为好，同向絮凝占主导， 水流紊流程度应逐渐减少， 时间较长。

38. 混凝剂用量 • 混凝剂用量不足，絮凝作用不彻底；超过最佳剂量，絮凝效果反而下降。一般情况下，絮凝效果随混凝剂用量的增大而增大，当达到峰值时，絮凝效果随混凝剂用量的增大而降低。 • 最佳剂量受各种控制因素的影响，通过实验确定。

39. 混凝剂性质 高分子絮凝剂的性质对絮凝作用的影响最大 1、线形结构的高分子絮凝剂的絮凝效果好于环状或支链结构的絮凝剂。 2、含官能团少的絮凝剂比含官能团多的絮凝剂的絮凝效果好。但过少不利于电性中和。 3、 分子量大的高分子絮凝剂的絮凝效果好于分子量小的高分子絮凝剂。分子量不应小于3万，应在25万以上。

40. 共存物质 1、存在SO42-离子有扩大硫酸铝凝聚PH值范围的作用。 2、存在CL-离子会使絮体形成受到阻碍而变成微细絮体。 3、硅酸离子存在时，硫酸铝絮凝PH值范围明显地移向酸 性范围，硫酸亚铁的最佳PH值也向酸性方向移动，且 絮凝范围变小。 4、偏磷酸钠含量在百万分之五以上时，增大或减少硫酸 铝投加量，都不产生絮凝体。

41. 2、混凝剂的配制与投加 混凝剂投加分固体投加(干投）和液体投（湿投），一般采用液体投加方式 干投方式流程： 药剂输送 → 粉碎 → 提升 → 计量 → 加药混合 湿投方式流程： 溶解池 → 溶液池 → 定量控制设备 → 投加设备 → 混合设备

43. 湿投方式投药系统 投药系统包括：溶解池、溶液池、计量设备、提升设备 和投加设备等。 1、混凝剂溶解和溶液配制 溶解池：溶解混凝剂的设备（溶解池或陶缸）。溶解池一般为地下式，为加速溶解可设搅拌装置（机械、压缩空气、水泵、水力搅拌等）。溶解池容积可按溶液池容积的20%～30%计算。

44. 2、混凝剂投加 • 计量设备：采用孔口计量（苗嘴、孔板等）、计量泵、 流量计等。 • 投加方式：重力投加、压力投加。 重力投加是利用重力将混凝剂投加在水泵吸水管内或吸水井中的吸水喇叭口处（泵前投加），利用水泵叶轮混合；或建高位溶液池。 压力投加是利用水射器或水泵将药剂投加到压力水管中或构筑物内。

50. 三 、 混合及絮凝反应设施 • 混合设施 • 絮凝设施