06-给水混凝完整版.pptx

6 水的混凝 1 □ 设计规范：室外给水设计规范 □ 要点：胶体稳定性双电层结构、胶体脱稳 机理，絮凝过程、G意义与计算， 混凝剂与助凝剂，混凝剂投加 □ 混合与絮凝反应设备设计 2 处理对象 胶体颗粒，粒径1～100nm (也有认为上限 为1000nm, 即1μm的 ) 细小粘土颗粒、高分子有机物、腐殖酸、病毒、 细菌等 悬浮物 0.1μm(或1μm) 粘土、粉砂、细菌等 3 混凝理论 ■ 胶体的稳定性 ■ 憎水性胶体 ■ 亲水性胶体 ■ 动力学稳定与凝聚稳定 4 混凝理论——双电层 □ 胶体双电层结构 5 混凝理论 ■ 胶体双电层结构和ζ电位 滑动面 胶粒 gtern 吸附层 胶核 中 扩散层 8 d ζ 6 排斥势能献 r ER E E₁max a C 间距x EA 吸引势能以 图片2:相互作用势能与颗粒间距离的关系 DLVO理 论 X- 混凝理论 7 6.1 混凝机理 1. 压缩双电层 压缩双电层，减小胶体ζ电位 8 混凝机理 2. 电性中和 混凝剂和胶核中和，直接减小胶体总电位φ。 投加过量混凝剂可以出现再稳现象。 + + 9 混凝机理 2. 电性中和——再稳现象 十 + 10 混凝机理 2. 电性中和——再稳现象 11 混凝机理 3. 吸附架桥 高分子物质的长链起到架桥作用。 分子长度不够起不到架桥作用。 投加过量会引起再稳现象。 胶粒 高分子 高分子 胶粒 排斥 排斥 12 混凝机理 4. 网捕或卷扫 絮凝剂形成大量的氢氧化物沉淀，网捕和卷 扫胶粒，共同沉淀，基本是一种机械作用。 混凝剂的需要量同水中的杂质数量有关。 杂质含量少，需投加较多混凝剂；杂质含量 高时，可以节约混凝剂的用量。 13 亲水性胶体，关键是压缩或去除其结合水壳 投加电解质可压缩水壳厚度，但投量很大。 ■ 首先是降低其电动电位，接着是脱水。 对于带负电的亲水胶体，电解质中的负离子 可以和它争夺水分子，从而使之脱水凝聚。 14 6.2 混凝动力学与混凝控制指标 布朗运动 异向絮凝 颗粒碰撞动力 水流运动 同向絮凝 15 D₉ 布朗运动扩散系数， n 颗粒浓度， d 颗粒直径 K 波兹曼常数 T 为绝对温度， u为水的运动粘度， p为水的密度； 异向絮凝 颗粒的碰撞速率可按下式计算： N,=8πdDn² (15-3) (15-5) 16 故N, 只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径 无关。 当颗粒的粒径大于1 m, 布朗运动消失。 (15-5) (6-1) 17 同向絮凝 层流条件下颗粒的碰撞示意见图 图 层流条件下颗粒碰撞示意 18 G——速度梯度， s-1 △u——相邻两层速度增量 △z——层距离 Ω几 (15-7) 颗粒的碰撞速率按下式计算： (15-6) 19 体积浓度 (6-2) P 入 20 由于x=μG, 故 G 二二 21 量，由下式决定： pV V=QT 代入式(15- 11),得： G 当采用机械搅拌时， p由机械搅拌器提供。当 采用水力絮凝池时， p 应为水流本身所消耗的能 =pgQh 22 6.2.3 混凝控制指标 自药剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体 形成为止，工艺上总称混凝过程。 快速混合与絮凝两个阶段。 相应设备：混合设备 絮凝设备 23 混合(凝聚): 混合阶段，对水流进行剧烈搅拌 目的使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速 水解、聚合、及颗粒脱稳。 平均G=700~1000s-1, T=10～30s, 一般2min, 此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异 向絮凝。 24 絮凝阶段： 主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚， 以同向絮凝为主。 同向絮凝效果不仅与G有关，还与时间有关。 在絮凝阶段，通常以G值和GT值作为控制 指标。 平均G=20-70s-1, GT=1X104-105 随着絮凝的进行， G值应逐渐减小。 25 6.3 混凝剂与助凝剂 混凝剂的分类 各种混凝剂的机理与特点 ■ 助凝剂的常见类型 氯与硫酸亚铁的反应，注意其剂量关系 碱度的投加量计算 26 6.3 影响混凝效果的主要因素 □ 水温 □ pH 杂质颗粒浓度 27 混凝 某地表水源的总碱度为0.2mmol/L。 市售精制 硫酸铝(含Al₂O₃为16%)投量28mg/L,试估 算石灰(市售品纯度为50%)投量为()。 A.42mg/L B.33mg/L C.29mg/1 D.37mg/L 28 硫酸铝28mg/L, 折算成Al₂O₃ 为 28×16%=4.48mg/L, 相当于 0.044mmol/L; [CaO]=3[a] -[x