第二章 工业用水的预处理 ppt课件

1、第二章 工业用水的预处置1 1、 天然水中的杂质天然水中的杂质2 2、 工业用水的预处置工业用水的预处置第二章 工业用水的预处置第一节第一节 天然水中的杂质天然水中的杂质 各中天然水都是由水和杂质组成的。它们决议各中天然水都是由水和杂质组成的。它们决议了不同水系的特性。故水质是水和其中杂质共同表了不同水系的特性。故水质是水和其中杂质共同表现的综合特性。现的综合特性。 按其性质可分为无机物、有机物和微生物；按其性质可分为无机物、有机物和微生物； 按其颗粒大小分为悬浮物、胶体、离子和分子按其颗粒大小分为悬浮物、胶体、离子和分子(即溶解物质即溶解物质)。一、悬浮物一、悬浮物 密度较小的主要是腐殖质等

2、一些有机化合物，密度较小的主要是腐殖质等一些有机化合物，易上浮；密度较大是砂子和粘土类无机化合物，易易上浮；密度较大是砂子和粘土类无机化合物，易下沉。下沉。二、胶体物二、胶体物 胶体微粒是许多分子和离子的集合体。这些微胶体微粒是许多分子和离子的集合体。这些微粒由于其外表积很大，有很强的吸附作用，在其外粒由于其外表积很大，有很强的吸附作用，在其外表常吸附很多离子而带电。结果使同类胶体因带有表常吸附很多离子而带电。结果使同类胶体因带有同性电荷而相互排斥，在水中不能相互结合构成更同性电荷而相互排斥，在水中不能相互结合构成更大的颗粒，而稳定在微小的胶体颗粒形状下，使这大的颗粒，而稳定在微小的胶体颗粒形

3、状下，使这些颗粒不能依托重力而沉降。在天然水中，这些胶些颗粒不能依托重力而沉降。在天然水中，这些胶体主要是腐殖质以及铁、铝、硅等的化合物和菌藻体主要是腐殖质以及铁、铝、硅等的化合物和菌藻微生物等。微生物等。三、溶解物质三、溶解物质多数是离子和一些可溶性气体。多数是离子和一些可溶性气体。 常溶解在天然水中的各中离子有：常溶解在天然水中的各中离子有： 第第类，类，Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO3- 、Cl-、SO42-、H3PO4-，最常见，浓度从几，最常见，浓度从几mg/L到几万到几万mg/L不等。不等。 第第类，类，NH4+、Fe2+、Mn2+、F-、NO3-、CO32-，浓度从，浓

4、度从0.1mg/L到几到几mg/L。 第第类，类，Cu2+、Zn2+、Ni2+、HS-、BO2-、NO2-、Br-、I-、HPO42-、H2PO4-浓度小于浓度小于0.1mg/L。 可溶性气体主要是：可溶性气体主要是： CO2，地表水中普通，地表水中普通2030mg/L，地下水中，地下水中1540mg/L； O2，常温下水中溶解氧大约，常温下水中溶解氧大约814mg/L； H2S，天然地表水中很少，受污染是含量添加。对混凝土和金，天然地表水中很少，受污染是含量添加。对混凝土和金属都产生侵蚀破坏作用。属都产生侵蚀破坏作用。含盐量：含盐量：阳阳阴阴 软化：降低硬度软化：降低硬度 除碱：除碱：HCO

5、3锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸 除盐：降低含盐量除盐：降低含盐量水的纯度水的纯度 以含盐量或水的电阻率表示。以含盐量或水的电阻率表示。 淡化水：高含盐量水经部分处置淡化水：高含盐量水经部分处置 脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量15mg/L 纯水：亦称去离子水，含盐量纯水：亦称去离子水，含盐量1mg/L 高纯水：含盐量高纯水：含盐量0.1mg/L第二节第二节 工业用水的预处置工业用水的预处置 地表天然水中混入悬浮物和胶体构成水的浊度，不除去不能作为锅炉用水和冷却水用。通常用混凝沉淀、过滤等方法。 溶解盐类，特别是硬度、铁等不除去不适

6、用锅炉水。常用离子交换、软化、除铁等方法。 以自来水作锅炉水，还要除氯，否那么会影响离子交换树脂的性能。一、混凝 定义：投加混凝剂以破坏溶胶的稳定性，使细小胶体颗粒凝聚再絮凝成较大的颗粒而沉淀，该过程称混凝。 作用：可去除的颗粒是胶体及部分细小的悬浮物。范围在：1nm0.1m，而且还能去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。 区分：区分： 在水处置中，在水处置中，“混凝工艺实践分为混凝工艺实践分为“凝聚凝聚和和“絮凝两个过程，对应工艺与设备称为絮凝两个过程，对应工艺与设备称为“混合混合与与“反响。反响。凝聚：凝聚：coagulation，指投加混凝剂后使胶体脱，指投加混

7、凝剂后使胶体脱稳并发生初步凝聚的反响，属于化学反响。稳并发生初步凝聚的反响，属于化学反响。絮凝：絮凝：flocculation，是指细小絮体相互碰撞聚，是指细小絮体相互碰撞聚合长大的过程，属于物理过程。合长大的过程，属于物理过程。 1、胶体与双电层构造、胶体与双电层构造 天然水中除含有泥沙外，还含有尘土、腐殖质、淀粉、纤维素天然水中除含有泥沙外，还含有尘土、腐殖质、淀粉、纤维素及菌藻等微生物及菌藻等微生物.这些杂质有几十到数千个分子结合而成微粒，不溶这些杂质有几十到数千个分子结合而成微粒，不溶于周围的水而构成水溶胶粒子的中心，称胶核。胶核外表上拥有一于周围的水而构成水溶胶粒子的中心，称胶核。胶

8、核外表上拥有一层离子，称为电位离子层离子，称为电位离子?。它有时是胶核表层部分电离而成的，有。它有时是胶核表层部分电离而成的，有时是胶核从水中吸附来的，胶核因电位离子而带有电荷黏土、细时是胶核从水中吸附来的，胶核因电位离子而带有电荷黏土、细菌带负电荷菌带负电荷 。同类胶核带有同的电荷，由于同性相斥，使胶体微。同类胶核带有同的电荷，由于同性相斥，使胶体微粒相互不能凝聚而坚持沉降稳定性。粒相互不能凝聚而坚持沉降稳定性。 电位离子层经过静电作用将水中电荷符号相反的离子吸引到胶电位离子层经过静电作用将水中电荷符号相反的离子吸引到胶核周围，该类离称反离子，二者电量相等。这样在胶核与周围水溶核周围，该类离

9、称反离子，二者电量相等。这样在胶核与周围水溶液的相间界面区域构成了双电层。电位离子同胶核结合严密，很难液的相间界面区域构成了双电层。电位离子同胶核结合严密，很难分开；而反离子只是由静电引力与胶核相结合，在热运动等影响下，分开；而反离子只是由静电引力与胶核相结合，在热运动等影响下，会脱离胶核向溶液中分散，到达平衡时，构成的是疏松分布的反离会脱离胶核向溶液中分散，到达平衡时，构成的是疏松分布的反离子层。其中能同胶核一同运动的部分反离子由于接近胶核，吸附较子层。其中能同胶核一同运动的部分反离子由于接近胶核，吸附较牢称反离子吸附层牢称反离子吸附层(又称为严密层又称为严密层)。而另一部分距胶核稍远，不。

10、而另一部分距胶核稍远，不随胶核随胶核起运动，称为反离子分散层。如图起运动，称为反离子分散层。如图2-1所示。所示。 胶核与电位离子层和反离子吸胶核与电位离子层和反离子吸附层构成一体称为胶粒，如把反附层构成一体称为胶粒，如把反离子分散层也包括在内，那么称为离子分散层也包括在内，那么称为胶团。胶团。 溶胶微粒在溶液中运动时，溶胶微粒在溶液中运动时，反离子吸附层随胶核一同运动，反离子吸附层随胶核一同运动，而分散层部分那么留在原处。因此而分散层部分那么留在原处。因此二者之间的界面构成了滑动的分二者之间的界面构成了滑动的分界面，称滑动外表。在胶核外表界面，称滑动外表。在胶核外表上的电位称为热力学电位上的

11、电位称为热力学电位E；而；而在滑动外表处的电位称电动电位在滑动外表处的电位称电动电位或或电位。电动电位通常可用来电位。电动电位通常可用来代表溶胶体系的电学特性。代表溶胶体系的电学特性。2、混凝机理、混凝机理 很复杂，与水溶液的组成、药剂的性能等有关。很复杂，与水溶液的组成、药剂的性能等有关。1紧缩双电层紧缩双电层 胶团中反离子分散层的厚度与水中的离子强度有关，胶团中反离子分散层的厚度与水中的离子强度有关，离子强度越大，厚度愈小。离子强度越大，厚度愈小。 向溶液中投加电解质，即离子强度添加时，那么参与向溶液中投加电解质，即离子强度添加时，那么参与的反离子与分散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分

12、的反离子与分散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使分散层厚度减小。从而反离子挤压到吸附层中，从而使分散层厚度减小。从而电电位降低，胶粒间的排斥作用减弱，相撞的间隔也减少，胶位降低，胶粒间的排斥作用减弱，相撞的间隔也减少，胶粒得以迅速凝聚。粒得以迅速凝聚。 例如：河川到海洋的出口处，由于海水中电解质的混例如：河川到海洋的出口处，由于海水中电解质的混凝作用，胶体脱稳凝聚，易构成三角洲。凝作用，胶体脱稳凝聚，易构成三角洲。2吸附电中和吸附电中和 当向胶体分散系投加絮凝剂时，由于絮凝剂的水解作当向胶体分散系投加絮凝剂时，由于絮凝剂的水解作用构成的络离子、多核络离子进入胶体内

13、部，使电性中和，用构成的络离子、多核络离子进入胶体内部，使电性中和，破坏了胶团构造使胶粒相互凝聚。是指胶核外表直接吸附破坏了胶团构造使胶粒相互凝聚。是指胶核外表直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位。电位。 例如：在铝盐混凝剂的过程中，水解的多核羟基络合例如：在铝盐混凝剂的过程中，水解的多核羟基络合物主要起吸附电性中和作用。物主要起吸附电性中和作用。3吸附架桥 主要是指投加的水溶性链状高分子聚合物絮凝剂，在静电力、范德华力和氢键力等的作用下，将胶体和悬浮颗粒吸附、架桥构成一串串絮体矾花相互交融聚结为大絮体而沉降的过程。见图2

14、-2所示：图图2-2 高分子絮凝剂对微粒的吸附架桥方式高分子絮凝剂对微粒的吸附架桥方式 (a) 初期吸附初期吸附 (b)絮凝体构成絮凝体构成4沉淀物网捕机理沉淀物网捕机理 当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当投加量大得足以迅速沉淀构成金属氢氧化物当投加量大得足以迅速沉淀构成金属氢氧化物(如如Al(OH)3，Fe(OH)3)或金属碳酸盐或金属碳酸盐(如如CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在构成时作为晶核或吸附质所网捕而去除。浮物可被这些沉淀物在构成时作为晶核或吸附质所网捕而去除。如图如图

15、2-3所示：所示：图图2-3 沉淀物网捕作用沉淀物网捕作用阐明阐明 在水处置中，上述四种机理往往能够是同时或交叉发在水处置中，上述四种机理往往能够是同时或交叉发扬作用的，只是在一定情况下以某种机理为主而已。扬作用的，只是在一定情况下以某种机理为主而已。 如不同如不同pH条件下，铝盐能够产生的混凝机理条件下，铝盐能够产生的混凝机理 pH3 简单的水合铝离子起紧缩双电层作用简单的水合铝离子起紧缩双电层作用 pH=45 多核羟基络合物起吸附电性中和多核羟基络合物起吸附电性中和 pH=6.57.5 多核羟基络合物起吸附电性中和；氢氧多核羟基络合物起吸附电性中和；氢氧化铝起吸附架桥、网捕化铝起吸附架桥、

16、网捕 普通将低分子电解质称为混凝剂以双电层作用产生普通将低分子电解质称为混凝剂以双电层作用产生凝集为主；高分子聚合物单独称为絮凝剂以架桥结合凝集为主；高分子聚合物单独称为絮凝剂以架桥结合产生絮凝为主。实际中普通不加区分。产生絮凝为主。实际中普通不加区分。3影响混凝效果的要素影响混凝效果的要素1水温的影响水温的影响 低温，混凝效果差，缘由是：低温，混凝效果差，缘由是： 无机盐水解吸热；温度降低，粘度升高无机盐水解吸热；温度降低，粘度升高布朗运布朗运动减弱；胶体颗粒水化作用加强，妨碍凝聚。动减弱；胶体颗粒水化作用加强，妨碍凝聚。2水的水的pH及碱度的影响及碱度的影响 视混凝剂种类而异。视混凝剂种类

17、而异。 无机盐水解，呵斥无机盐水解，呵斥pH下降，影响水解产物形状。下降，影响水解产物形状。 根据水质、去除对象，最正确根据水质、去除对象，最正确pH范围也不同。范围也不同。 需碱度来调整需碱度来调整pH，碱度不够时需求投加石灰。，碱度不够时需求投加石灰。 3水中杂质浓度水中杂质浓度 杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。 对策：加高分子助凝剂对策：加高分子助凝剂 加粘土加粘土 投加混凝剂后直接过滤投加混凝剂后直接过滤4水力条件的影响水力条件的影响 水流紊动过于缓慢，那么混凝剂与胶粒反响速率太小；水流紊动过于缓慢，那么混凝剂与胶粒反响速率太小；

18、紊动过于猛烈那么使结成的絮体重新破裂。紊动过于猛烈那么使结成的絮体重新破裂。5药剂投加量的影响药剂投加量的影响 有其最正确值，投加量缺乏那么水中杂质未能充分脱有其最正确值，投加量缺乏那么水中杂质未能充分脱稳去除，加太多那么会再稳定。稳去除，加太多那么会再稳定。(专业实验专业实验)4、混凝过程、混凝过程 1凝聚凝聚 带电荷的水解离子或高价离子紧缩双电层或吸附电带电荷的水解离子或高价离子紧缩双电层或吸附电中和中和电位电位脱稳脱稳凝聚，生长成约凝聚，生长成约d=10m 特点：猛烈搅拌，瞬间完成特点：猛烈搅拌，瞬间完成 在混合设备中完成在混合设备中完成 2絮凝絮凝 高聚合物的吸附架桥高聚合物的吸附架桥

19、 脱稳胶粒脱稳胶粒生长成大矾花生长成大矾花d=0.61.2mm 特点：需求一定时间，搅拌从强特点：需求一定时间，搅拌从强弱弱 在絮凝设备中完成在絮凝设备中完成5、混凝处置流程及设备、混凝处置流程及设备 混凝处置流程见图混凝处置流程见图2-4。包括投药、混合、反响及沉淀。包括投药、混合、反响及沉淀分别几个部分。分别几个部分。 图图2-4 混凝处置流程混凝处置流程投药投药 投药方法分干法和湿法两种。干法即把药剂直接投投药方法分干法和湿法两种。干法即把药剂直接投放到被处置的水中。湿法即先把药剂配制成一定浓度的溶放到被处置的水中。湿法即先把药剂配制成一定浓度的溶液，再投入被处置的水中。用得较多的是湿法

20、。液，再投入被处置的水中。用得较多的是湿法。 投药设备包括投加和计量两部分。常采用的投加设备有投药设备包括投加和计量两部分。常采用的投加设备有耐酸水泵、真空泵及空气紧缩机等；常用的计量设备有浮杯耐酸水泵、真空泵及空气紧缩机等；常用的计量设备有浮杯式计量器、孔板及转子流量计等。式计量器、孔板及转子流量计等。混合混合 当药剂投入废水中后在水中发生水解反响并产生异当药剂投入废水中后在水中发生水解反响并产生异电荷胶体，与水中胶体和悬浮物接触，构成细小的矾花，这电荷胶体，与水中胶体和悬浮物接触，构成细小的矾花，这一过程就是混合。对混合的要求是快速而均匀。继续大约一过程就是混合。对混合的要求是快速而均匀。

21、继续大约l030s，普通不超越，普通不超越2min，水流要快，使药剂迅速而均匀，水流要快，使药剂迅速而均匀地分散到水中。混合的动力源有水力和机械搅拌两类。其设地分散到水中。混合的动力源有水力和机械搅拌两类。其设备也分为两类，采用机械搅拌的有机械搅拌混合槽、水泵混备也分为两类，采用机械搅拌的有机械搅拌混合槽、水泵混合槽等；利用水力混合的有管道式、穿孔板式、涡流式混合合槽等；利用水力混合的有管道式、穿孔板式、涡流式混合槽等。呵斥急速扰动产生大量细小胶体，构成均匀细小的槽等。呵斥急速扰动产生大量细小胶体，构成均匀细小的矾花即可矾花即可反响反响 反响的义务就是使小絮体逐渐絮凝成大絮体。其设反响的义务就

22、是使小絮体逐渐絮凝成大絮体。其设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度。反响时间普通需备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度。反响时间普通需2030min左右。搅拌强度太大，那么会使生成的絮体破碎。左右。搅拌强度太大，那么会使生成的絮体破碎。 比较常用的反响池有机械搅拌反响池见图比较常用的反响池有机械搅拌反响池见图2-5。还。还有隔板反响池。还有折板反响池。有隔板反响池。还有折板反响池。图图2-5 机械搅拌反响池机械搅拌反响池 1浆板；浆板；2叶轮；叶轮；3转轴；转轴；4隔板隔板 几千年前人类就会利用向水中投加一种或几种物质使水净化几千年前人类就会利用向水中投加一种或几种物质使水净化的方法的方法

23、早在公元前早在公元前2000年印度人就采用某些植物的汁液来廓清水；年印度人就采用某些植物的汁液来廓清水； 公元前公元前16世纪，古埃及人采用甜扁桃汁作絮凝剂。世纪，古埃及人采用甜扁桃汁作絮凝剂。 我国云南民间也有用仙人掌汁净水的历史。我国云南民间也有用仙人掌汁净水的历史。 明矾是较早而又广泛地运用于净水的无机絮凝剂。明矾是较早而又广泛地运用于净水的无机絮凝剂。 公元公元1597年明代王士性所著的年明代王士性所著的中已有用明矾净水的中已有用明矾净水的记载。记载。 欧洲人在欧洲人在1827年第一次用硫酸铝作净水实验。年第一次用硫酸铝作净水实验。 我国上海杨树浦水厂早在我国上海杨树浦水厂早在1883

24、年就已采用硫酸铝进展絮凝处年就已采用硫酸铝进展絮凝处置城市用水。置城市用水。 1884年美国人海亚特获得了用硫酸铝进展絮凝处置水的专利年美国人海亚特获得了用硫酸铝进展絮凝处置水的专利权。权。 20世纪以来，随着工业用水和废水处置规模的迅猛开展，对世纪以来，随着工业用水和废水处置规模的迅猛开展，对絮凝剂的质量和种类需求也越来越大，人们也不断的研讨和开发絮凝剂的质量和种类需求也越来越大，人们也不断的研讨和开发新的可以满足工业技术和文明提高要求的絮凝剂。新的可以满足工业技术和文明提高要求的絮凝剂。6、混凝剂和助凝剂、混凝剂和助凝剂(参考参考2.3节节)分类 混凝剂 无机类 低分子 无机盐类 硫酸铝、

25、硫酸铁、硫酸亚铁、铝酸钠、氯化铁、氯化铝 碱类 碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙 金属电解产物 氢氧化铝、氢氧化铁 高分子 阳离子型 聚合氯化铝、聚合硫酸铝 阴离子型 活性硅酸 有机类 表面活性剂 阴离子型 月桂酸钠、硬脂酸钠、油酸钠、松香酸钠、十二烷基苯磺酸钠 阳离子型 十二烷胺酸纳、十八烷胺酸钠、松香胺酸钠、烷基三甲基绿化铵 低聚合度高分子 阴离子型 藻朊酸钠、羚甲基纤维素钠盐 阳离子型 水溶性苯胺树脂盐酸盐、聚乙烯亚铵 非离子型 淀粉、水容性尿醛树脂 两性型 动物胶、蛋白质 高聚合度高分子 阴离子型 聚丙酸钠、水解聚丙烯酰胺、磺化聚丙烯酰胺 阳离子型 聚乙烯吡啶盐、乙烯吡啶共聚物 非离子型 聚丙

26、烯酰胺、氯化聚乙烯 1无机盐类无机盐类以铝盐和铁盐为主。以铝盐和铁盐为主。 (1)铝盐铝盐 常用的有硫酸铝和明矾。常用的有硫酸铝和明矾。硫酸铝硫酸铝 性质：性质： 为白色结晶体，含有不同的结晶水，最常见的是为白色结晶体，含有不同的结晶水，最常见的是Al2(SO4)318H2O。硫酸铝极易溶于水，室温时其溶解度即可达。硫酸铝极易溶于水，室温时其溶解度即可达50左右，水溶液呈酸性，左右，水溶液呈酸性，pH2.5。 当水温低时，水解困难，当水温低时，水解困难，构成絮凝体比较松散，对水的构成絮凝体比较松散，对水的pH值适用范围较窄，约值适用范围较窄，约5.58。参。参与量普通约在几十与量普通约在几十m

27、g/L到几百到几百mg/L左右。假设参与量过多使左右。假设参与量过多使水的水的pH值下降，反而会影响混凝效果，使水发浑。且本钱高、腐值下降，反而会影响混凝效果，使水发浑。且本钱高、腐蚀性大。蚀性大。消费方法：国内主要采用硫酸法，用硫酸分解铝土矿。消费方法：国内主要采用硫酸法，用硫酸分解铝土矿。运用方法：有干投和湿投。多用后者，且要用石灰调理运用方法：有干投和湿投。多用后者，且要用石灰调理pH值。值。分析检测：水处置药剂的质量高低，在很大程度上决议看水处分析检测：水处置药剂的质量高低，在很大程度上决议看水处置效果的好坏。质量的高低在明确药剂成分的前提下，主要看置效果的好坏。质量的高低在明确药剂成

28、分的前提下，主要看杂质的多少和有效组分含量的高低。所以水处置药剂分析的根杂质的多少和有效组分含量的高低。所以水处置药剂分析的根本内容是：本内容是： 根据水处置药剂的化学构造与物理化学性质，对其根据水处置药剂的化学构造与物理化学性质，对其有效组分、主要杂质和某些物理化学性质进展分析和测定，以有效组分、主要杂质和某些物理化学性质进展分析和测定，以判别水处置药利的真伪和优劣。专业实验参考判别水处置药利的真伪和优劣。专业实验参考明矾明矾 Al2(SO4)3K2SO424H2O自色块状结晶体。其起混凝作用的自色块状结晶体。其起混凝作用的成分还是硫酸铝，因此其混凝特性与硫酸铝一样。成分还是硫酸铝，因此其混

29、凝特性与硫酸铝一样。(2)铁盐铁盐 常用的有三氯化铁水合物和硫酸亚铁水合物，其混凝常用的有三氯化铁水合物和硫酸亚铁水合物，其混凝作用与铝盐类似。作用与铝盐类似。FeCl36H2O 是一种黑褐色的结晶体，极易溶于水，溶解度是一种黑褐色的结晶体，极易溶于水，溶解度随温度升高而增大，构成的矾花比艰苦，易沉降，处置低温、随温度升高而增大，构成的矾花比艰苦，易沉降，处置低温、低浊水的效果比铝盐好。它适宜的低浊水的效果比铝盐好。它适宜的pH值范围也较宽，在值范围也较宽，在5.511.0之间。但是三氯化铁是一种很容易吸潮的结晶体，其之间。但是三氯化铁是一种很容易吸潮的结晶体，其水溶液腐蚀性很强，必需留意防腐

30、。另外，处置后的水的色度水溶液腐蚀性很强，必需留意防腐。另外，处置后的水的色度比用铝盐时高。比用铝盐时高。 三氯化铁参与水中能与水中的碱度起反响，生成氢氧化铁三氯化铁参与水中能与水中的碱度起反响，生成氢氧化铁胶体，其反响为：胶体，其反响为： 当水的碱度低或投加量大时，水中应先适量加石灰，以提当水的碱度低或投加量大时，水中应先适量加石灰，以提高碱度。其制备是以铁屑为原料，在高温下与氯气反响，制得高碱度。其制备是以铁屑为原料，在高温下与氯气反响，制得无水氯化铁或氯化铁溶液。无水氯化铁或氯化铁溶液。 FeSO47H2O 是半透明绿色结晶体，俗称“绿矾，易溶于水。硫酸亚铁离解出的Fe2+只能生成单核络

31、合物，其混凝效果不如三价铁盐，因此，运用时应先将Fe2+氧化成Fe3+。 当水的pH8时，Fe2+易被水中的溶解氧氧化成Fe3+，因此，当PH8时，可适当加些石灰，以提高碱度和pH值。如水中溶解氧缺乏时，也可适当通入氯气或参与次氯酸盐，使Fe2+氧化成Fe3+。 有复原性，常用于处置高价态重金属离子的废水。 2无机盐聚合物类 (1)聚合氯化铝 又称碱式氯化铝，其分子式为Al2(OH)nCl6-nm，其中n为15之间的任一整数，m为10的整数，该式表示m个Al2(OH)nCl6-n (称羟基氯化铝单体的聚合物。因此，聚合氯化铝实践上是一种无机高分子聚合物。 国内多以铝灰熔炼合金的副产品，主要成分

32、为三氧化二铝和金属铝为原料，先与盐酸反响，再水解、缩聚而成。 分子式中OH-与Al3+的比值对混凝效果有很大影响，普通以碱化度B来表示，即 例如当n4时，那么 通常要求聚合氯化铝中含Al2O3在10以上，碱化度B在5085%，不溶物在1以下。 碱化度直接影响混凝效果，而且决议其化学组成诸如聚合碱化度直接影响混凝效果，而且决议其化学组成诸如聚合度、分子量、分子电荷数、稳定性和溶液的度、分子量、分子电荷数、稳定性和溶液的pH等重要性质。当等重要性质。当原水的浊度愈高，原水的浊度愈高，pH愈低，对愈低，对B值的要求也相应增大；值的要求也相应增大；B值愈大，值愈大，那么混凝效果也相应提高。那么混凝效果

33、也相应提高。 聚合氯化铝的混凝机理与硫酸铝类似，即不论铝盐以何种聚合氯化铝的混凝机理与硫酸铝类似，即不论铝盐以何种药剂形状参与，它们在水中都不是以单纯的药剂形状参与，它们在水中都不是以单纯的Al3+离子存在，而离子存在，而主要是以三价铝的化合物主要是以三价铝的化合物水合铝络合离子水合铝络合离子Al(H2O)63+形状形状存在。存在。pH3时，主要以此方式存在；时，主要以此方式存在；pH78时，聚合度极时，聚合度极大的中性大的中性 占绝大优势；占绝大优势；pH8.5时，那么重新时，那么重新溶解为溶解为 、 等。等。 由于由于Al3+ 带有很强的正电性，促使水离子带有很强的正电性，促使水离子H-O

34、键极化，键极化， 便在不同的便在不同的pH条件下发生一系列水解反响，直至条件下发生一系列水解反响，直至生成无定型生成无定型 或或 为止。随为止。随pH升升高，水解逐级进展，从单核单羟基水解成单核三羟基，最终高，水解逐级进展，从单核单羟基水解成单核三羟基，最终产生氢氧化铝沉淀析出。反响式为：产生氢氧化铝沉淀析出。反响式为： 当当pH添加，羟基络离子添加，各离子的羟基之间可发添加，羟基络离子添加，各离子的羟基之间可发生桥联作用，产生多羟基多核络合物即高分子缩聚反响：生桥联作用，产生多羟基多核络合物即高分子缩聚反响： 同时还有同时还有 等一系列多核络离子，与等一系列多核络离子，与此同时是一系列多核聚

35、合物的水解反响此同时是一系列多核聚合物的水解反响 由上可知这些聚铝无机高聚物投加到水中时，从简单由上可知这些聚铝无机高聚物投加到水中时，从简单到复杂络离子相继出现并交叉发扬作用，低聚合度高电荷到复杂络离子相继出现并交叉发扬作用，低聚合度高电荷络离子的紧缩双电层和电性中和作用，高聚合度低电荷络络离子的紧缩双电层和电性中和作用，高聚合度低电荷络离子的吸附桥联作用，以及氢氧化铝的沉淀网捕作用。离子的吸附桥联作用，以及氢氧化铝的沉淀网捕作用。 以上反响中出现的各种以上反响中出现的各种Al3+的化合物以及多种高价聚合阳离的化合物以及多种高价聚合阳离子都会紧缩胶粒上的双电层，或产生吸附架桥等混凝作用，构成

36、子都会紧缩胶粒上的双电层，或产生吸附架桥等混凝作用，构成絮凝体，并由小变大，最终被沉淀分别。絮凝体，并由小变大，最终被沉淀分别。絮凝剂在水中的作用由于是众多的羟基络离子的协同作用，絮凝剂在水中的作用由于是众多的羟基络离子的协同作用，所以这一过程被称之为所以这一过程被称之为混凝。而且作用时间是很短的，要求混凝。而且作用时间是很短的，要求有一定的水力条件和一定的碱度。有一定的水力条件和一定的碱度。 上述水解反响中，不断有上述水解反响中，不断有H+解离出来，这会降低水的解离出来，这会降低水的pH值，值，对水解不利，对最终构成对水解不利，对最终构成Al(OH)3不利，故有时需适当添加一些不利，故有时需

37、适当添加一些石灰，以提高石灰，以提高pH，满足水解反响的需求。否那么，进入循环冷却，满足水解反响的需求。否那么，进入循环冷却水系统后，由于循环冷却水水系统后，由于循环冷却水pH值自然升高，在换热系统中会有氢值自然升高，在换热系统中会有氢氧化铝沉淀，产生污垢。氧化铝沉淀，产生污垢。 聚合氯化铝对高浊度、低浊度，高色度及低温水都有较好聚合氯化铝对高浊度、低浊度，高色度及低温水都有较好的混凝效果。它构成絮凝体快且颗粒大而重，易沉淀，投加量的混凝效果。它构成絮凝体快且颗粒大而重，易沉淀，投加量比硫酸铝低，适用的比硫酸铝低，适用的pH值范围较宽，在值范围较宽，在59之间。而且还可以之间。而且还可以根据所

38、处置的水质不同，制取最适宜的聚合氯化铝，而硫酸铝根据所处置的水质不同，制取最适宜的聚合氯化铝，而硫酸铝那么不能。它的参与量也不宜过多，否那么也会使水发浑。那么不能。它的参与量也不宜过多，否那么也会使水发浑。 (2)聚合铁聚合铁 近年来，国内又研制成一种聚合铁或称聚铁。它主要是以近年来，国内又研制成一种聚合铁或称聚铁。它主要是以硫酸亚铁和硫酸为原料，经过一定的反响条件聚合而成的一种硫酸亚铁和硫酸为原料，经过一定的反响条件聚合而成的一种呈红褐色的粘稠状液体；也可以进一步制成固体，故又称聚合呈红褐色的粘稠状液体；也可以进一步制成固体，故又称聚合硫酸铁。其分子式为：硫酸铁。其分子式为：Fe2(OH)n

39、(SO4)3-(n/2)m 混凝机理与聚合氯化铝类似，混凝机理与聚合氯化铝类似， 聚铁是一种多经基、多核络合体的阳离子型絮凝刑，它可聚铁是一种多经基、多核络合体的阳离子型絮凝刑，它可以与水以任何比例快速混合。溶液中含有大量的聚合铁络合离以与水以任何比例快速混合。溶液中含有大量的聚合铁络合离子，它比无机盐类混凝剂有更大的分子量，能有效地紧缩双电子，它比无机盐类混凝剂有更大的分子量，能有效地紧缩双电层，降低层，降低电位，使水中胶体微粒迅速凝聚成大颗粒，同时还兼电位，使水中胶体微粒迅速凝聚成大颗粒，同时还兼有吸附架桥的絮凝作用，使微粒絮凝成大颗粒，从而加速颗粒有吸附架桥的絮凝作用，使微粒絮凝成大颗粒

40、，从而加速颗粒沉淀，提高混凝沉淀效果。其适用的原水沉淀，提高混凝沉淀效果。其适用的原水pH值范围较宽，普通值范围较宽，普通为为411。当原水。当原水PH值在值在58范围内时，混凝效果更好。范围内时，混凝效果更好。 聚铁混凝效果比三氯化铁好，且运用本钱比三氯化铁低聚铁混凝效果比三氯化铁好，且运用本钱比三氯化铁低3040。 聚铁在运用过程中混凝效果比聚合铝要好些，如构成矾花的聚铁在运用过程中混凝效果比聚合铝要好些，如构成矾花的速度快、颗粒大且重，因此沉降快，运用方便。但有时会有少速度快、颗粒大且重，因此沉降快，运用方便。但有时会有少量细小矾花漂浮水而，使水略显微黄色，但不影响水质，经过量细小矾花漂

41、浮水而，使水略显微黄色，但不影响水质，经过过滤处置即能完全脱色。而铝盐混凝剂虽不会使水显色，却有过滤处置即能完全脱色。而铝盐混凝剂虽不会使水显色，却有涩味，也需求经过过滤处置才干除去。且在卫生学上发现涩味，也需求经过过滤处置才干除去。且在卫生学上发现Al3+摄入过多，影响安康，而聚铁那么不然。摄入过多，影响安康，而聚铁那么不然。 3有机类化合物 有机类化合物作混凝剂用的主要是人工合成的高分子化合物，如高聚合的聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺等。其中以聚丙烯酰胺(PAM)用得最多，其产量约占高分子混凝剂消费总量的80： 聚丙烯酰胺是一种水溶性线型高分子化合物，其分子式为： 分子量在

42、150800万之间。它溶于水中不会电离因此称为非离子型，也有称为3号絮凝剂的。 絮凝作用有以下两方面：絮凝作用有以下两方面： 由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对水中胶粒有由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对水中胶粒有较强的吸附结合力；同时它是线型的高分子，在溶液中能适当较强的吸附结合力；同时它是线型的高分子，在溶液中能适当伸展，因此能很好地发扬吸附架桥的絮凝作用，将许多细小颗伸展，因此能很好地发扬吸附架桥的絮凝作用，将许多细小颗粒吸附、聚集在一同。粒吸附、聚集在一同。将聚丙烯酰胺经过加碱水解，其反响为：将聚丙烯酰胺经过加碱水解，其反响为：水解产物上的水解产物上的COONa基团在水中离

43、解成基团在水中离解成COO，从而使，从而使非离子型的聚丙烯酰胺变成带有阴离子的羧酸基团。这些带阴非离子型的聚丙烯酰胺变成带有阴离子的羧酸基团。这些带阴离子的基团由于同电相斥，使线型高分子能充分伸展开，更有离子的基团由于同电相斥，使线型高分子能充分伸展开，更有利于吸附架桥，加强混凝效果。但水解不能过分，由于基团带利于吸附架桥，加强混凝效果。但水解不能过分，由于基团带电性过强对絮凝反而起妨碍作用。通常以为，经过水解使酰电性过强对絮凝反而起妨碍作用。通常以为，经过水解使酰胺基团约有胺基团约有3040转化为羧酸基团，再与铝盐或铁盐配转化为羧酸基团，再与铝盐或铁盐配合运用，混凝效果显著。合运用，混凝效果

44、显著。 由于水中许多胶粒带有负电性，而阴离子型聚丙烯酰胺由于水中许多胶粒带有负电性，而阴离子型聚丙烯酰胺有剧烈吸附性，所以仍能产生絮凝作用。假设是阳离子型的，有剧烈吸附性，所以仍能产生絮凝作用。假设是阳离子型的，不仅有吸附架桥作用，还能对胶粒起电性中和的脱稳作用。不仅有吸附架桥作用，还能对胶粒起电性中和的脱稳作用。因此，如今已开发出阳离子型聚丙烯酰胺其混凝效果更好。因此，如今已开发出阳离子型聚丙烯酰胺其混凝效果更好。 普通湿用，建议配成普通湿用，建议配成0.1%0.5%浓度。浓度。 是由单体丙烯酰胺经自在基聚合而制得，这种单体有毒，是由单体丙烯酰胺经自在基聚合而制得，这种单体有毒，应与控制在应

45、与控制在0.05%以下。对高低浊度水都有显著的混凝效果，以下。对高低浊度水都有显著的混凝效果，广泛用于饮用水、工业用水、工业废水的处置，是一种最重广泛用于饮用水、工业用水、工业废水的处置，是一种最重要的和运用最多的高分子絮凝剂。要的和运用最多的高分子絮凝剂。4投药方式及过程投药方式及过程 常用的药剂投加方法有干投和湿投法两种，其优缺陷的常用的药剂投加方法有干投和湿投法两种，其优缺陷的比较见下表。比较见下表。药剂的投加方式普通有重力投加和压力投加两种，其优缺陷见下表。药剂的投加方式普通有重力投加和压力投加两种，其优缺陷见下表。混凝剂开展方向：参考混凝剂开展方向：参考2.5节节无机复合聚合物混凝剂

46、：聚合硫酸铝铁无机复合聚合物混凝剂：聚合硫酸铝铁PFAS、聚、聚合氯化铝铁合氯化铝铁PFAC、聚合硫酸氯化铁、聚合硫酸氯化铁PFSC、聚、聚合硫酸氯化铝合硫酸氯化铝PASC、聚合铝硅、聚合铝硅PASi、聚合铁、聚合铁硅硅PFSi、聚合硅酸铝、聚合硅酸铝PSA、聚合硅酸铁、聚合硅酸铁PSF无机有机复合：聚合铝无机有机复合：聚合铝/铁铁-聚丙烯酰胺、聚合铝聚丙烯酰胺、聚合铝/铁铁-甲甲壳素、聚合铝壳素、聚合铝/铁铁-天然有机高分子、聚合铝天然有机高分子、聚合铝/铁铁-其它合成其它合成有机高分子有机高分子 有机高分子絮凝剂：阳离子有机化合物有机高分子絮凝剂：阳离子有机化合物天然改性高分子絮凝剂：无毒

47、易降解，如甲壳素等天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，如甲壳素等多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻微生物絮凝剂微生物絮凝剂 4助凝剂 为了提高絮凝效果，生成粗大、密实、易于分别的絮体。在水处置过程中，除投加一定量的絮凝剂之外，还要投加一些辅助絮凝的药剂，称为助凝剂。pH值调整剂 原水pH不符合絮凝剂工艺要求，或投加絮凝剂之后使pH发生较大变化，影响后继工序后水质要求时，就需求投加pH调整剂。主要有CaO、Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3、CaCO3、CO2、H2SO4等。 絮体构造改良剂 当生成的絮体小、构造松散、漂浮流失时，可投加絮体构造改良

48、剂，以增大粒径，提高密度和机械强度，这类物质有水玻璃、活性硅酸、粉煤灰、粘土等。前两个主要作为骨架物质来强化低温暖低碱度下的絮凝作用；后两个那么作为絮体构成中心来加大絮体密度、改善其沉降性能和污泥的脱水性。 氧化剂 当废水中的有机物含量过高或含有外表活性剂物质时，易产生泡沫，影响絮体沉降，此时应投加Cl2、CaOH)2、NaClO、漂白粉等氧化剂来破坏有机物，以提高絮凝效果。二、沉淀二、沉淀三、廓清三、廓清 新构成的沉淀泥渣具有较大的外表积和吸附活性，称为活性新构成的沉淀泥渣具有较大的外表积和吸附活性，称为活性泥渣。它对水中微小悬浮物和尚未脱稳的胶体仍有良好的吸附作泥渣。它对水中微小悬浮物和尚

49、未脱稳的胶体仍有良好的吸附作用，可进一步产生接触混凝作用。据此可利用活性泥渣与混凝处用，可进一步产生接触混凝作用。据此可利用活性泥渣与混凝处置后的水进一步接触，加速沉淀速度。该过程称为廓清。用于廓置后的水进一步接触，加速沉淀速度。该过程称为廓清。用于廓清的设备称廓清池，根据其构外型式可分机械加速廓清池、水力清的设备称廓清池，根据其构外型式可分机械加速廓清池、水力循环廓清池等。循环廓清池等。 实践上当水中悬浮物沉淀出来后，水就得到廓清，故沉淀和廓实践上当水中悬浮物沉淀出来后，水就得到廓清，故沉淀和廓清是同一景象的两种说法。再此借以区别沉淀方式的不同。清是同一景象的两种说法。再此借以区别沉淀方式的

50、不同。廓清池的特点有二：一是利用活性泥渣与原水进展接触混凝；二廓清池的特点有二：一是利用活性泥渣与原水进展接触混凝；二是将反响池和沉淀池一致在一个设备内。因此可以充分发扬混凝是将反响池和沉淀池一致在一个设备内。因此可以充分发扬混凝剂的作用和提高单位容积的产水才干。廓清池具有消费才干高、剂的作用和提高单位容积的产水才干。廓清池具有消费才干高、沉淀效果好等优点，但管理较复杂。沉淀效果好等优点，但管理较复杂。1、机械加速廓清池、机械加速廓清池 是经过机械搅拌将混凝、反响和沉淀置于一个池中进展是经过机械搅拌将混凝、反响和沉淀置于一个池中进展综合处置的构筑物。悬浮形状的活性泥渣层与加药的原水在综合处置的

51、构筑物。悬浮形状的活性泥渣层与加药的原水在机械搅拌作用下，添加颗粒碰担时机，提高了混凝效果。经机械搅拌作用下，添加颗粒碰担时机，提高了混凝效果。经过分别的清水向上升，经集水槽流出。沉下的泥渣部分再回过分别的清水向上升，经集水槽流出。沉下的泥渣部分再回流与加药原水机械混合反响，部分那么经浓缩后定期排放。流与加药原水机械混合反响，部分那么经浓缩后定期排放。图图2-6为机械加速廓清池的任务表示图。为机械加速廓清池的任务表示图。 水在池中总停留时间为水在池中总停留时间为1.01.5h。这种池子对水量、水。这种池子对水量、水中离子浓度变化的顺应性强，处置效果稳定，处置效率高。中离子浓度变化的顺应性强，处

52、置效果稳定，处置效率高。但用机械搅拌，耗能较大，腐蚀严重，维修困难。但用机械搅拌，耗能较大，腐蚀严重，维修困难。图图2-6 机械加速廓清池机械加速廓清池 2、水力循环廓清池 图2-7为水力循环廓清池任务表示图。这种池子与机械加速廓清池任务原理类似，不同的是它利用水射器构成真空自动吸入活性泥渣与加药原水进展充分混合反响，这样省去机械搅拌设备，使构造简单、育能，并使维护管理方便。图图2-7 水力循环廓清池水力循环廓清池四、过滤四、过滤 经过混凝沉淀或廓清的原水，其浊度通常在经过混凝沉淀或廓清的原水，其浊度通常在20mg/L左左右。对于循环水量较大的冷却系统，为节省费用也可直接右。对于循环水量较大的

53、冷却系统，为节省费用也可直接作补充水进入循环冷却系统，但对循环水量较小、要求较作补充水进入循环冷却系统，但对循环水量较小、要求较高的系统，最好将原水浊度进一步降低到小于高的系统，最好将原水浊度进一步降低到小于5mg/L，这，这就需求采用过滤处置。另外锅炉用水在软化和除盐水处置就需求采用过滤处置。另外锅炉用水在软化和除盐水处置过程中，微量浊度可使离子交换树脂受污染，影响离子交过程中，微量浊度可使离子交换树脂受污染，影响离子交换效率，因此也需对已沉淀廓清的原水再进展过滤净化。换效率，因此也需对已沉淀廓清的原水再进展过滤净化。 多采用压力式过滤器和重力无阀式过滤器。多采用压力式过滤器和重力无阀式过滤器。 压力式过滤器亦称为机压力式过滤器亦称为机械过滤器。带有浊度的原水械过滤器。带有浊度的原水经过泵的升压后经过滤层，经过泵的升压后经过滤层，因此水和出水之间有压差，因此水和出水之间有压差，此压差即为原水经过滤层时此压差即为原水经过滤层时抑制滤层阻力的压头损失，抑制滤层阻力的压头损失，普通约为普通约为56m有时可达有时可达10m左右。图左右。图2-8为压力过滤为压力过滤器构造表示图。器构造表示图。图2-8 压力过滤器构造表示图 重力式无阀滤池是因过滤过程依托水的重力自动流入滤池进展过滤和反洗，且滤池没