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1、1第七章第七章 化学混凝法化学混凝法2主要内容一、混凝原理和用途二、混凝的工艺过程 L三、混凝剂与助凝剂 L四、投药方法及设备 L五、混合与反应 L六、影响混凝的因素 L七、澄清池 L八、混凝方法的优缺点L3一、混凝原理和用途 混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒（体微粒（colloidal matters)colloidal matters)，这些颗粒用自，这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出去。然沉降法很难从水中分离出去。 混凝是通过向废水中投加混凝是通过向废水中投加混凝剂混凝剂(coagulant)(coagulant)，破坏胶体的稳定性
2、，使细小悬浮颗粒和胶体微破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集粒聚集(aggregation)(aggregation)成较粗大的颗粒而沉降成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化与水分离，使废水得到净化. . 混凝法是废水处理中常采用的方法。混凝法是废水处理中常采用的方法。 可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属和放射性物质。分子有机物、某些重金属和放射性物质。 混凝法还能改善污泥的脱水性能。混凝法还能改善污泥的脱水性能。4废水废水混凝剂混凝剂L L混合混合L反应反应L沉降沉降L（澄清）（澄清）出水出水污泥污泥二、混
3、凝的工艺过程混合目的是使混凝剂尽混合目的是使混凝剂尽快与水混合，需要短时快与水混合，需要短时间高强度搅拌间高强度搅拌反应阶段的目的是使药剂与水中反应阶段的目的是使药剂与水中的细小颗粒或胶体物质作用生成的细小颗粒或胶体物质作用生成尽可能大的絮体，为沉降分离创尽可能大的絮体，为沉降分离创造条件，需要低强度长时间搅拌。造条件，需要低强度长时间搅拌。许多因素影响反应过程许多因素影响反应过程L L澄清的目的是使所生成澄清的目的是使所生成的絮体与水分离，完成的絮体与水分离，完成净化过程净化过程5三、混凝剂与助凝剂 混凝混凝（coagulation - flocculationcoagulation - f
4、locculation）水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。 凝聚凝聚(coagulation)(coagulation)是指胶体被压缩双电是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程；层而脱稳的过程； 絮凝絮凝(flocculation)(flocculation)则指胶体由于高分则指胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作用聚结成大粒絮子聚合物的吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程；体的过程；6 凝聚是瞬时的，所需的时间是将化学药剂扩散凝聚是瞬时的，所需的时间是将化学药剂扩散到全部水中的时间。到全部水中的时间。 絮凝则
5、与凝聚作用不同，它需要一定的时间让絮凝则与凝聚作用不同，它需要一定的时间让絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。 混凝过程涉及：水中胶体的性质；混凝剂混凝过程涉及：水中胶体的性质；混凝剂在水中的水解；胶体与混凝剂的相互作用。在水中的水解；胶体与混凝剂的相互作用。 混凝剂混凝剂(coagulant)(coagulant)：一般把能起凝聚与絮凝一般把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。作用的药剂统称为混凝剂。 助凝剂助凝剂(coagulant aids)(coagulant aids)：当单用混凝剂不能：当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某类辅助
6、药剂以提高取得良好效果时，可投加某类辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。7无无机机铝系铝系 硫酸铝硫酸铝 明矾明矾 聚合氯化铝（聚合氯化铝（PACPAC）聚合硫酸铝（聚合硫酸铝（PASPAS） 适宜适宜pHpH：5.5-8 5.5-8 铁系铁系 三氯化铁三氯化铁 硫酸亚铁硫酸亚铁 聚合氯化铁聚合氯化铁 硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁适宜适宜pHpH：5-115-11，但腐蚀性强但腐蚀性强 有有机机 人工人工合成合成 阳离子型：含氨基、亚氨基聚合物阳离子型：含氨基、亚氨基聚合物 国内尚少国内尚少 阴离子型：水解聚丙烯酰胺
7、（阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAMHPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（非离子型：聚丙烯酰胺（PAMPAM）、聚氯乙）、聚氯乙烯、苛性淀粉烯、苛性淀粉两性型：两性型：使用极少使用极少 天然天然 淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 微生物絮凝剂微生物絮凝剂 8水处理对混凝剂的要求：水处理对混凝剂的要求： 混凝效果好；混凝效果好； 对人类健康无害；对人类健康无害； 价廉易得；价廉易得； 使用方便。使用方便。 目前常用的混凝剂按化学组成可分为目前常用的混凝剂按化学组成可分为 无机盐类无机盐类和和有机高分子类有机高分子类。9(1)无机盐类无机盐类 三氯化铁三氯化铁(ferric c
8、hloride)(ferric chloride) 硫酸亚铁硫酸亚铁(ferrous sulfate)(ferrous sulfate) 硫酸铝硫酸铝(aluminum sulfate)(aluminum sulfate) 聚合氯化铝聚合氯化铝(poly-aluminum chloride, PAC)(poly-aluminum chloride, PAC) 活化硅酸活化硅酸(activated silicate)(activated silicate) 聚合硫酸铁聚合硫酸铁(poly-ferric sulfate, PFS)(poly-ferric sulfate, PFS)10 无水物、结
9、晶水物和液体，其中常用的是无水物、结晶水物和液体，其中常用的是FeClFeCl3 36H6H2 2O O，极易溶于水。，极易溶于水。 优点：形成的矾花沉降性好，处理低温水或低优点：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，适宜的浊度水效果比铝盐好，适宜的pHpH值范围较宽；值范围较宽； 缺点：处理后的水的色度比铝盐的高，腐蚀性缺点：处理后的水的色度比铝盐的高，腐蚀性大。大。1 1）三氯化铁）三氯化铁(ferric chloride)(ferric chloride)112 2）硫酸亚铁）硫酸亚铁(ferrous sulfate)(ferrous sulfate) FeSOFeSO4
10、 47H7H2 2O O是半透明绿色晶体是半透明绿色晶体, ,易溶于水，易溶于水，在水温在水温2O2O时溶解度为时溶解度为2121。 硫酸亚铁离解出的硫酸亚铁离解出的FeFe2 2只能生成最简单只能生成最简单的单核络合物，因此，不如三价铁盐混的单核络合物，因此，不如三价铁盐混凝效果好。凝效果好。 残留在水中的残留在水中的FeFe2 2会使处理后的水带色，会使处理后的水带色，FeFe2 2与水中的某些有色物质作用后，会与水中的某些有色物质作用后，会生成颜色更深的溶解物。因此，使用硫生成颜色更深的溶解物。因此，使用硫酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作
11、用。然后再起混凝作用。123 3）硫酸铝）硫酸铝(aluminum sulfate, alum)(aluminum sulfate, alum) 常用的是常用的是 A1A12 2(SO(SO4 4) )3 318H18H2 2O,O, 外观为白色外观为白色, ,有光泽结晶体。硫酸铝易溶于水有光泽结晶体。硫酸铝易溶于水, ,水溶水溶液呈酸性液呈酸性,pH,pH在在2.52.5以下以下, ,室温下的溶解度室温下的溶解度约为约为5Q%(5Q%(质量百分比质量百分比, ,下同下同),),沸水中溶解沸水中溶解度提高至度提高至90%90%以上。以上。 优点：价格较低，使用方便，混凝效果优点：价格较低，使用
12、方便，混凝效果好好, ,不会给处理后的水质带来不良影响。不会给处理后的水质带来不良影响。 缺点：当水温低时硫酸铝水解困难，形缺点：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，所成的絮体较松散。由于杂质含量高，所以渣量大。以渣量大。134 4）聚合氯化铝）聚合氯化铝(poly-aluminum chloride, PAC)(poly-aluminum chloride, PAC) 聚合氯化铝聚合氯化铝是一种高分子混凝剂，简称是一种高分子混凝剂，简称PACPAC 。又名碱式氯化铝。又名碱式氯化铝(BAC),(BAC),其碱化度比其它其碱化度比其它铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀
13、铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。作用小。 应用范围广，对各种废水都可以获得较好应用范围广，对各种废水都可以获得较好的混凝效果：对水浊度和色度有很好的去的混凝效果：对水浊度和色度有很好的去除率除率, ,对对CODCOD、BODBOD、富营养物质、重金属离、富营养物质、重金属离子和放射污染物等也有作用子和放射污染物等也有作用, ,但效果不是很但效果不是很理想。理想。 混凝效果为传统低分子铝盐的混凝效果为传统低分子铝盐的2-32-3倍倍, ,水水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。温低时，仍可保持稳定的混凝效果。 易快速形成大的矾花，沉降性能好，投易快速形成大的矾花，沉降性能好，投药量一般比
14、硫酸铝低，过量投加时也不药量一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。会象硫酸铝那样造成水浑浊。 适宜的适宜的pHpH值范围较宽值范围较宽(5(59)9)，且处理后，且处理后水的水的pHpH值和碱度下降较小。值和碱度下降较小。14155 5）活化硅酸）活化硅酸(activated silicate)(activated silicate) 活化硅酸实质上是硅酸钠在加酸条件下水解聚活化硅酸实质上是硅酸钠在加酸条件下水解聚合反应进行到一定程度的中间产物。合反应进行到一定程度的中间产物。 对胶体的混凝是通过吸附架桥使粒子粘连而完对胶体的混凝是通过吸附架桥使粒子粘连而完成的。成的。 优点
15、：优点： 絮凝体形成快且粗大、密实，在低水温、低碱絮凝体形成快且粗大、密实，在低水温、低碱度条件下也能良好絮凝，适用度条件下也能良好絮凝，适用pHpH值范围宽。与值范围宽。与其它的混凝剂配合使用，特别是与铝盐和铁盐其它的混凝剂配合使用，特别是与铝盐和铁盐混合使用，可缩短沉降时间，节省混凝剂用量。混合使用，可缩短沉降时间，节省混凝剂用量。166 6）聚合硫酸铁）聚合硫酸铁(poly-ferric sulfate, PFS)(poly-ferric sulfate, PFS) 化学式为化学式为FeFe2 2(OH)(OH)n n(SO(SO4 4) )3-n/23-n/2 m m 优点：投加剂量小
16、，絮体生成快，对水优点：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质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少。度少。 它与聚合铝盐都是具有一定碱化度的无它与聚合铝盐都是具有一定碱化度的无机高分子聚合物，且作用机理也颇为相机高分子聚合物，且作用机理也颇为相似。似。17(2)有机高分子类混凝剂有机高分子类混凝剂(polyelectrolytes) 分类：高分子混凝剂分为分类：高分子混凝剂分为天然天然和和人工人工两种，两种，其中天然高分子混凝剂的应用远不如人工其中天然高分子混凝剂的应用远不如人工的广泛，主要原因是电荷密度小，分子量的广泛，主要原因是电荷密度小，分子量较低，且容易发生降解而失去活性。较低，且容易发生降解而失去活性。 根据高分子聚合物所带基团能否离解及离根据高分子聚合物所带基团能否离解及离解后所带离子的电性，有机高分子混凝剂解后所带离子的电性，有机高分子混凝剂可分为可分为阴离子型阴离子型(anionic)(anionic)、阳离子型阳离子型(cationic)(cationic)和和非离子型非离子型(nonionic)(nonionic)18 特点：高分子混凝剂一
