水处理原理与工艺课件-物理化学处理法1-混凝.ppt

水处理原理与工艺 第一章 水处理方法概论 第二章 物理处理法工艺原理 第三章 化学处理法工艺原理 第四章 物理化学处理法工艺原理 第五章 生物处理法工艺原理 第六章 污水的深度处理技术 第七章 工业循环冷却水的水质处理与控制 （1）给水处理中，以地表水为水源的生活饮用水的常规处理工艺中混凝是其中的重要单元，主要去除水中的胶体和部分微小悬浮物，从表观来看主要是去除产生浊度的物质； （2）废水处理中，应用非常广泛，既可作为独立的处理单元，也可以和其他处理法联合使用，进行预处理、中间处理或最终处理。混凝可以去除废水中呈胶体和微小悬浮物状态的有机和无机污染物，还可以去除某些溶解性物质，如砷、汞等，以及导致水体富营养化的磷元素。 （3）在污泥脱水工艺中，将混凝用作前处理手段，改善污泥的脱水性能 混凝主要去除对象：粘土（50nm-4 ?m） 细菌（0.2?m-80?m） 病毒（10nm-300nm） 蛋白质（1nm-50nm） 混凝过程涉及到三个方面的问题： 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 1637年，我国开始使用明矾净水 1884年，西方才开始使用 1.1 胶体的特性与结构 胶体的双电层结构 胶核表面吸附了一层带同号电荷的离子， 称为电位离子层；电位离子层外吸附了电量与电位离子层总电量相同而电性相反的离子，称为反离子层。电位离子层与反离子层就构成了胶体粒子的双电层结构。 在靠近胶核表面的一层内，因吸力较大反离子紧密地吸附在胶核表面上，故称为吸附层。厚度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。 在吸附层之外，还有一层反离子，在此范围内静电吸力因屏蔽作用而减弱，且受水分子热运动的干扰，与层内的电位离子及胶核的结合力较为松弛，离子扩散游动在吸附层之外，称为扩散层。 通常将胶核与吸附层合在一起称为胶粒，胶粒再与扩散层组成电中性胶团（即胶体粒子）。 由于胶粒内反离子电荷数少于表面电荷数，故胶粒总是带电的，其电量等于表面电荷数与吸附层反离子电荷数之差，电性与电位离子相同。 胶核与溶液主体间由于表面电荷的存在所产生的电位称为φ电位，而胶粒与溶液主体间由于胶粒剩余电荷的存在所产生的电位称为ζ电位。 φ电位对于某类胶体而言，是固定不变的，无实用意义；而ζ电位可通过电泳或电渗计算得出，随着温度、pH值及溶液中反离子浓度等条件变化，在水处理中具有重要的意义。 天然水中的胶体杂质通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。 粘土胶体的ζ电位一般在－15~-40mV； 细菌的ζ电位一般在-30~-70mV； 藻类的ζ电位一般在-10~-15mV范围内。 所谓的胶体稳定性是指胶体颗粒在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 从胶体化学角度而言，胶体溶液并非真正的稳定系统，但从水处理工程的角度而言，由于胶体颗粒和微小悬浮物的沉降速度十分缓慢，因此均被认为是“稳定”的。 胶体的稳定性包含“动力学稳定性”与“聚集稳定性”两方面的内容： 动力学稳定性：布朗运动强，对抗重力影响的能力强 聚集稳定性：胶体粒子表面同性电荷的静电斥力作用或水化膜的 阻碍作用 其中聚集稳定性对胶体稳定性的影响起到关键的作用。 1.2 水的混凝机理 根据以上机理，可以解释在不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理： ? pH3 简单的水合铝离子，起压缩双电层作用； pH=4.5~6.0 多核羟基络合物，起吸附电性中和作用； pH=7～7.5 电中性氢氧化铝聚合物，起吸附架桥作用， 同时也存在某些羟基络合物的电性中和作用； 天然水的pH值一般在6.5~7.8之间，主要是吸附架桥和电性中和，两者以何为主，取决于铝盐投加量。当铝盐投加量超过一定量时，会产生“胶体保护”作用， 使脱稳胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定。当铝盐投加量