第5讲：凝聚与絮凝的基本理论.ppt

4、 混凝动力学 1.胶体性质 2.混凝剂在水中溶解与形态 混凝过程： 3.胶体与混凝剂的相互作用 混凝过程 异向混凝：胶体颗粒由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象。 颗粒的碰撞速率：单位体积中，单位时间内i与j的碰撞次数。 单个j颗粒的碰撞速率： （1）、异向絮凝 多个j颗粒的碰撞速率： 异向絮凝 扩散系数： 当i，J颗粒粒径相等时： 异向絮凝 i，J的碰撞速率可以表示为： 考虑到实际碰撞为一次： 再考虑有效碰撞系数： 影响异向絮凝因素 例题1：设有A、B两种原水，A原水为高浓度污水，颗粒数量浓度为1018个/L；B原水为低浓度河水，颗粒数量浓度为1010个/L。设两种原水脱稳程度相同，水温相同。求两种原水异向凝聚速度之比。 浓度对异向凝聚速度的影响 例题2：设A、B两种原水数量浓度相等，有效碰撞系数也相等，但混凝时的水温不同，A原水在25℃下混凝，B原水在5℃下混凝。求两种原水异向凝聚速度之比。 温度对异向凝聚速度的影响 温度对异向凝聚速度的影响 结论：低温、低浊原水混凝效果差。 凝聚半衰期：颗粒数量浓度减少一半所需时间。 凝聚半衰期 例题3：设原水颗粒浓n0=1012个/m3，水温按25℃计，有效碰撞系数 ，求颗粒浓度半衰期为多少？ 布朗运动对异向凝聚速度的影响 布朗运动对异向凝聚速度的影响 结论：布朗运动所产生的异向凝聚所需时间很长，单靠布朗运动所产生的异向混凝其效果有限，另外颗粒因相碰凝聚逐渐长大后会失去布朗运动，当颗粒较大时，异向混凝将几乎消失。 （2）、同向凝聚 同向凝聚：由水流运动（借助于机械搅拌或水力搅拌）使胶体颗粒在相同的运动方向因速度差异相碰而产生的凝聚。 * * * * * LOGO 第4讲 凝聚与絮凝的基本理论 絮凝剂分类 1 铝盐絮凝剂 2 铁盐絮凝剂 3 3 有机絮凝剂 5 微生物絮凝剂 6 水的混凝 4 混凝剂的主要内容 1、混凝去除对象 2、混凝的机理与过程 3、混凝剂与助凝剂 4、混凝动力学 5、混凝影响因素 6、混凝设备 7、混凝的应用 水的混凝 1、混凝去除对象 混凝的作用 废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。 混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。 混凝去除对象：胶体及部分细小的悬浮物。 尺寸范围：1nm~100nm。 水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 ?m） 细菌（0.2?m-80?m） 病毒 (10nm-300nm) 蛋白质（1nm-50nm） 腐殖酸 2、混凝的机理与过程 混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花，以便在后续沉淀工艺中去除。 以地面水为水源的给水处理工艺： 原水 ? 混凝 ? 沉淀 ? 过滤 ? 消毒? 饮用水 混凝沉淀 二级生物处理出水 过滤 废水深度处理： 混凝的目的 水的混凝机理 凝聚（Coagulation ）：胶体脱稳、凝聚 絮凝（Flocculation ）：脱稳胶体变大 混凝：包括两者 双电层压缩机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉析物网捕机理 混凝机理 1、双电层压缩机理 DLVO理论 与反离子同电荷离子? 压缩双电层 ?电位? 稳定性? 凝聚 加人电解质（混凝剂）的影响 理论上?电位＝0，等电状态效果最好 实际只需?电位? ?k ? Emax ? 0 该理论不能解释： （1）混凝剂投加过多，混凝效果反而下降； （2）与胶粒带同样电荷的聚合物或高分子混凝效果好。 临界电位 2、吸附-电性中和作用机理 范德华力、氢键及共价键力 + + 异号聚合离子 高分子 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 胶粒 3、吸附架桥机理（链状高分子聚合物） “胶体保护” 再稳现象 使小胶体变大 （絮凝） 聚合作用力：范德华引力、静电引力、氢键、配位键； 再稳现象：絮凝剂过量、长时间剧烈搅拌等。 4、网捕或卷扫机理 金属氢氧化物沉淀物在形成过程中对胶粒的网捕。 小胶粒与大矾花发生接触凝聚。 在实际水处理过程中，往往是四种机理综合作用。 铝盐可能的混凝机理 pH3 简单水合铝离子压缩双电层； pH=4~5 多核羟基络合物吸附电中和； pH=6.5~7.5 多核羟基络合物吸附电中和；