《水污染控制技术》课件-3.1 化学混凝法

水的化学处理任务1化学混凝法1基本概念2混凝机理3混凝剂和助凝剂4混凝工艺胶体又称胶状分散体，是一种较均匀的混合物，分散质的粒子直径在1~100nm之间。胶体胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体的稳定性基本概念基本概念水中细小的悬浮物和胶体污染物质。去除对象投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。混凝目的混凝机理（1）压缩双电层（加入电解质进行脱稳）电解质加入使胶粒带电荷数升高压缩双电层使扩散层厚度降低降低电动电位

稳定性降低凝聚压缩双电层混凝机理（2）吸附电中和—胶核表面直接吸附带异号电荷的离子、胶粒等来降低电动电位，使胶体脱稳。吸附电中和混凝机理（3）吸附架桥作用——高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥。（4）网捕作用——金属氢氧化物形成过程中对胶粒的网捕。吸附架桥作用网捕作用——剧烈搅拌，瞬间完成。特点：混凝机理（4）混凝过程：凝聚和絮凝混凝：凝聚和絮凝的总称凝聚：指使胶体脱稳并聚集为微絮粒（10m）的过程。——需要一定时间，搅拌从强到弱。特点：混凝机理（4）混凝过程：凝聚和絮凝混凝：凝聚和絮凝的总称絮凝：指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体既矾花（0.6-1.2mm）的过程。混凝剂和助凝剂（1）混凝剂要

求价廉易得对人体健康无害混凝剂效果良好使用方便混凝剂和助凝剂（1）混凝剂目前常用的混凝剂按化学组成可分为无机盐类和有机高分子类。液态固态混凝剂和助凝剂1、无机盐类三氯化铁（FeCl3•6H2O）优点：形成的矾花沉降性好，处理低温水或低浊度水效果比铝盐好，适宜的pH值范围较宽；缺点：处理后的水的色度比铝盐的高，腐蚀性大。硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）（绿矾）混凝剂和助凝剂1、无机盐类硫酸亚铁离解出的Fe2＋只能生成最简单的单核络合物，不如三价铁盐混凝效果好。残留在水中的Fe2＋会使处理后的水带色。因此，使用硫酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。硫酸铝（Al2(SO4)3•18H2O）

明矾（K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O）混凝剂和助凝剂1、无机盐类优点：价格较低，使用方便，混凝效果好。缺点：当水温低时硫酸铝水解困难，形成的絮体较松散，由于杂质含量高，导致渣量大。硫酸铝明矾混凝剂和助凝剂2、高分子混凝剂聚合氯化铝应用范围广，对各种废水都可以获得较好的混凝效果。易快速形成大的矾花，沉降性能好，投药量一般比硫酸铝低。适宜的pH值范围较宽(在5－9间)，且处理后水的pH值和碱度下降较小。水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。其碱化度比其它铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。混凝剂和助凝剂2、高分子混凝剂聚合硫酸铁(碱式硫酸铁)优点：投加剂量小，絮体生成快，对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少。聚合硫酸铁混凝剂和助凝剂2、高分子混凝剂分子量在300-1800万，当废水浊度低时线状水溶性高分子宜先投加其他混凝剂再投加聚丙烯酰胺使胶体颗粒先脱稳到一定程度，为聚丙烯酰胺的絮凝作用创造有利条件聚丙烯酰胺（PAM）混凝剂和助凝剂2、高分子混凝剂聚丙烯酰胺（PAM）废水浊度高时先投加聚丙烯酰胺再投加其它混凝剂聚丙烯酰胺先在高浊度水中充分发挥作用，吸附部分胶粒，使浊度下降其余胶粒由其它混凝剂脱稳再由聚丙烯酰胺吸附降低其它絮凝剂的用量混凝剂和助凝剂2、高分子混凝剂阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)阴离子聚丙烯酰胺(APAM)阴离子聚丙烯酰胺(APAM)：主要含-COOM(M为H+或金属离子)的聚合物。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)：主要是含有-NH3+、-NH2+的聚合物。混凝剂和助凝剂

说明：高分子混凝剂的作用：靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的吸附作用；高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸展形状，从而发挥吸附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后，缠结在一起。与其他混凝剂共同使用时的注意事项：混凝剂和助凝剂

说明：当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加高分子混凝剂；高分子混凝剂最佳投加量的确定；在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓度。注意：混凝剂和助凝剂

说明：高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；但投加过多，会出现“胶体保护”现象。混凝剂和助凝剂常见混凝剂一览表无机铝系硫酸铝简单无机铝盐：絮粒较轻而疏松、适宜pH：5.5-8、投加量大；聚合铝：絮凝体形成快、比重大、沉降性好、投药量低；明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）铁系三氯化铁简单无机铁盐：絮粒在水中沉淀速度快、适宜pH：5-11、但腐蚀性强，处理后的水带色；聚合铁：用量小、絮凝体沉降性能好、处理后水中铁残留量低、腐蚀性较小；硫酸亚铁硫酸铁聚合硫酸铁(PFS)聚合氯化铁(PFC)有机人工合成阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加PAM。应尽量采用较低的浓度。阴离子聚丙烯酰胺（APAM)天然淀粉、动物胶、甲壳素、微生物絮凝剂电荷密度小且易发生降解而失去活性。混凝剂和助凝剂（2）助凝剂如活化硅酸、骨胶等。加大矾花的粒度和结实性破坏干扰混凝的物质（有机物），如投加Cl2和O3等。氧化剂类调整水的pH值，如石灰、硫酸。酸碱类混凝剂和助凝剂混凝影响因素水温：无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难；低温水的粘度大，水中杂质颗粒的布朗运动减弱，碰撞机会减少，不利胶体脱稳凝聚；水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚。混凝剂和助凝剂混凝影响因素水的pH：无机盐水解造成pH的下降，影响水解产物形态；最佳pH处的混凝效果最好、反应速度最快。混凝最佳pH值的确定混凝剂和助凝剂混凝影响因素水力条件：两个主要的控制指标是搅拌强度和搅拌时间。混合阶段：要求混凝剂与废水迅速均匀混合，为此要求速度梯度G在500–1000s－1，搅拌时间t应在10–30s。混凝不同阶段所需水利条件混凝剂和助凝剂混凝影响因素水力条件：两个主要的控制指标是搅拌强度和搅拌时间。反应阶段：既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应G和t值分别应在20－70s-1和15－30min。混凝不同阶段所需水利条件混凝剂和助凝剂混凝影响因素混凝剂的影响：①

混凝剂种类混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且

电位较高，则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。混凝剂和助凝剂混凝影响因素混凝剂的影响：②

混凝剂投加量对任何废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的问题，应通过试验确定。③混凝剂投加顺序一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50

m以上时，常先投