环境工程学--混凝--课件

环环 境境 工工 程程 学学 Environmental Engineering 环境工程学第一章 绪 论第二章 水质与水体自净第三章 水污染物物化控制工程第四章 水污染物生化控制工程第六章 大气污染控制工程第八章 固体废物的处理与处置第五章 水的回用以及水处理工程系统设计第七章 噪声控制工程第一节第一节 沉沉 淀淀第二节第二节 混混 凝凝第三节第三节 过过 滤滤第四节第四节 上浮上浮 与与 气浮气浮第五节第五节 中中 和和第六节第六节 化化 学学 沉沉 淀淀第七节第七节 氧氧 化化 还还 原原第八节第八节 吸吸 附附第九节第九节 膜膜 分分 离离 第三章第三章 水污染物物化控制工程水污染物物化控制工程第三章第三章 水污染物物化控制工程水污染物物化控制工程第二节第二节 混混 凝凝 (Coagulation and Flocculation)第一第一 概概 述述一、混凝的作用一、混凝的作用 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。质。二、凝聚、絮凝和混凝二、凝聚、絮凝和混凝 凝聚凝聚(Coagulation)(Coagulation)：投加混凝剂后，使水中的胶体失去稳定性（脱：投加混凝剂后，使水中的胶体失去稳定性（脱稳）并聚集为微絮粒的过程（形成稳）并聚集为微絮粒的过程（形成“小矾花小矾花”）。）。絮凝絮凝(Flocculation(Flocculation)：“小矾花小矾花”通过吸附、卷带、桥连（架桥）通过吸附、卷带、桥连（架桥）等作用形成较大絮凝体的过程。等作用形成较大絮凝体的过程。混凝：凝聚、絮凝两个过程的总称。混凝：凝聚、絮凝两个过程的总称。三、天然水中的胶体杂质三、天然水中的胶体杂质 通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。藻类、腐殖质等。四、混凝的应用四、混凝的应用 给水处理：给水处理：废水处理：废水处理：五、混凝的特点五、混凝的特点 优点：设备简单，操作方便；优点：设备简单，操作方便；便于间歇运行，效果好。便于间歇运行，效果好。缺点：运行费用高；沉渣量大，处置困难。缺点：运行费用高；沉渣量大，处置困难。第一第一 概概 述述第二第二 胶体的特性胶体的特性 一、胶体的基本特性一、胶体的基本特性 (一一)光学特性：丁达尔效应。光学特性：丁达尔效应。(二二)布朗运动布朗运动:颗粒无规则运动颗粒无规则运动热运动。热运动。(三三)表面特性：胶体颗粒比表面积大，具有较表面特性：胶体颗粒比表面积大，具有较大的表面自由能，产生特殊的吸附能力和溶解现象。大的表面自由能，产生特殊的吸附能力和溶解现象。(四四)动电现象动电现象(电泳现象电泳现象)：在电场力作用下，胶：在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。体微粒向一个电极方向移动的现象。二、胶体的结构二、胶体的结构胶团胶团胶粒胶粒扩散层扩散层胶核胶核吸附层吸附层第二第二 胶体的特性胶体的特性 三、双电层理论三、双电层理论 电位离子的静电引电位离子的静电引力，在其周围又吸附力，在其周围又吸附了大量的反了大量的反(异号异号)离离子，形成了所谓的子，形成了所谓的“双电层双电层”。中心称为中心称为胶核胶核，表面选择吸附或电离形成的带有同，表面选择吸附或电离形成的带有同号电荷的离子称为胶体的号电荷的离子称为胶体的电位离子电位离子。第二第二 胶体的特性胶体的特性 扩散层：扩散层：距电位离子较远的距电位离子较远的异号离子受到的引力较弱，异号离子受到的引力较弱，不能随胶核一起运动；密度不能随胶核一起运动；密度距胶核距离增大而减小，距胶核距离增大而减小，符符合合Boltzmann分布。分布。吸附层吸附层：紧靠电位离子的部紧靠电位离子的部分异号离子被牢固的吸引着，分异号离子被牢固的吸引着，随胶核一起运动，形成固定随胶核一起运动，形成固定的离子层。的离子层。第二第二 胶体的特性胶体的特性 电动电位电动电位(电位电位):胶粒与扩散层之间有胶粒与扩散层之间有一个电位差。一个电位差。总电位总电位(电电位位):胶核表面胶核表面的电位离子的电位离子形成的电位形成的电位。第二第二 胶体的特性胶体的特性 四、胶体的类型四、胶体的类型 (一一)疏水性胶体（憎水性胶体）疏水性胶体（憎水性胶体）吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中形成的胶体。形成的胶体。(二二)亲水性胶体亲水性胶体 胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层水化膜的胶体。水化膜的胶体。第二第二 胶体的特性胶体的特性 五、胶体的稳定性五、胶体的稳定性 胶体的稳定性，指胶体粒子在水中长期保持胶体的稳定性，指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。分散悬浮状态的特性。稳定因素稳定因素 静电斥力静电斥力 布朗运动布朗运动 水化作用水化作用 不稳定因素不稳定因素 范德华引力范德华引力 布朗运动布朗运动 重力作用重力作用第二第二 胶体的特性胶体的特性 根据胶体的特性，在水处理中破坏胶体的稳根据胶体的特性，在水处理中破坏胶体的稳定性的方法：定性的方法：投加电解质；投加电解质；投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产生此类胶体的电解质；生此类胶体的电解质；投加高分子物质；投加高分子物质；接触凝聚。接触凝聚。第三第三 混凝原理混凝原理 化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。条件等。(一一)双电层压缩机理双电层压缩机理 (二二)吸附电中和机理吸附电中和机理 (三三)吸附架桥机理吸附架桥机理 (四四)沉淀物网捕机理沉淀物网捕机理 第三第三 混凝原理混凝原理 一、双电层压缩一、双电层压缩 1 1、憎水性胶体、憎水性胶体 向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，扩散层的厚度将从图上的扩散层的厚度将从图上的oa减小到减小到ob。第三第三 混凝原理混凝原理 扩散层厚度的减小，扩散层厚度的减小，电位相应降低，胶粒间的相互电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少。排斥力也减少。扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。力变大。相互碰撞时，颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为相互碰撞时，颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚相互凝聚。第三第三 混凝原理混凝原理 2、亲水性胶体、亲水性胶体 亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但电电位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。投加的药剂其水化作用强于胶核，争夺胶核投加的药剂其水化作用强于胶核，争夺胶核表面的水分子，使其水化膜厚度减小。表面的水分子，使其水化膜厚度减小。第三第三 混凝原理混凝原理 异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，电位降电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。二、吸附电中和机理二、吸附电中和机理 混凝剂一般为高价电解质或聚合离子。混凝剂一般为高价电解质或聚合离子。再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附作用，使胶体重新带电强烈吸附作用，使胶体重新带电(电荷异号电荷异号)而出而出现的再稳现象。现的再稳现象。第三第三 混凝原理混凝原理 吸吸附附架架桥桥作作用用是是指指链链状状高高分分子子聚聚合合物物在在静静电电引引力力、范范德德华华力力和和氢氢键键力力等等作作用用下下，通通过过活活性性部部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。三、吸附架桥机理三、吸附架桥机理第三第三 混凝原理混凝原理 投投加加混混凝凝剂剂形形成成的的大大量量金金属属氢氢氧氧化化物物(如如Al(OH)3、Fe(OH)3或或带带金金属属碳碳酸酸盐盐(CaCO3)沉沉淀淀，可可以以网网捕捕、卷卷扫扫水水中中的的胶胶粒粒；水水中中的的胶胶粒粒以以这这些些沉沉淀淀为为核核心心产产生絮凝沉淀。生絮凝沉淀。混混凝凝剂剂最最佳佳投投加加量量与与被被除除去去物物质质的的浓浓度度成成反反比比，胶粒越多，金属混凝剂投加量越少胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。四、沉淀物网捕机理四、沉淀物网捕机理第三第三 混凝原理混凝原理 在在混混凝凝过过程程中中，上上述述现现象象常常不不是是单单独独存存在在的的，往往往往同同时时存存在在，只只是是在在一一定定情情况况下以某种现象为主。下以某种现象为主。第三第三 混凝原理混凝原理 一、混凝剂的分类一、混凝剂的分类第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。(1)铝盐铝盐 硫酸铝（硫酸铝（Al2(SO4)318H2O）明矾（明矾（K2SO4Al2(SO4)324H2O）在在水水温温低低的的情情况况下下，絮絮粒粒较较轻轻而而疏疏松松，处处理理效果较差。效果较差。pH有效范围较窄，在有效范围较窄，在5.58之间。之间。投加量大。投加量大。二、无机混凝剂二、无机混凝剂第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 铝盐的混凝过程：铝盐的混凝过程：Al3+以以Al(OH)63+的形态存在，的形态存在，水解：水解：Al(H2O)63+Al(OH)(H2O)52+H+Al(OH)2(H2O)4+H+Al(OH)3(H2O)3+H+pH4pH45 pH78第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 单核络合物通单核络合物通OH桥键缩聚桥键缩聚成成单羟基络合物单羟基络合物：Al(H2O)63+Al(OH)(H2O)52+Al2(OH)(H2O)105+H2O 两个单羟基络合物可缩合成两个单羟基络合物可缩合成双羟基双核络合物双羟基双核络合物：OH 2Al(OH)(H2O)52+=(H2O)4Al Al(H2O)44+2H2O OH 生生 成成 物物 Al2(OH)2(OH)84+还还 可可 进进 一一 步步 缩缩 合合 成成Al3(OH)4(H2O)105+缩合产物同时也会发生水解反应：缩合产物同时也会发生水解反应：Al3(OH)4(H2O)105+Al3(OH)5(H2O)94+H+水水解解与与缩缩聚聚两两种种反反应应交交替替进进行行，最最终终生生成成聚聚合合度度极极大大的中性氢氧化铝，浓度超过其溶解度时析出氢氧化铝沉淀。的中性氢氧化铝，浓度超过其溶解度时析出氢氧化铝沉淀。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 Al3+在水中的存在状态和在水中的存在状态和pH有关有关u pHpH较低，高电荷低聚合度的络合物占多数；较低，高电荷低聚合度的络合物占多数；u pHpH较高，低电荷高聚合度的络合物占多数。较高，低电荷高聚合度的络合物占多数。不同产物的作用不同产物的作用 对对于于高高电电荷荷低低聚聚合合度度的的水水解解聚聚合合物物，主主要要起起到到压缩双电层和吸附架桥作用；压缩双电层和吸附架桥作用；对对于于低低电电荷荷高高聚聚合合度度的的水水解解聚聚合合物物，主主要要起起到吸附架桥作用和沉淀网捕作用；到吸附架桥作用和沉淀网捕作用；对对于于高高聚聚合合度度的的水水解解沉沉淀淀物物，以以吸吸附附、网网捕捕、卷带作用为主。卷带作用为主。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (2)铁盐铁盐 三氯化铁（三氯化铁（FeCl36H2O）硫酸亚铁（硫酸亚铁（FeSO47H2O）生成的絮粒在水中的沉淀速度较快；生成的絮粒在水中的沉淀速度较快；处理浊度高、水温较低的废水，效果较显著；处理浊度高、水温较低的废水，效果较显著；FeCl3容易吸水潮解，故不易保管；腐蚀性强，容易吸水潮解，故不易保管；腐蚀性强，对混凝土也产生腐蚀作用；生成对混凝土也产生腐蚀作用；生成Fe(OH)2它的溶它的溶解度很大，残留水中的解度很大，残留水中的Fe2+会使处理后的水带色，会使处理后的水带色，第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (3)无机高分子混凝剂无机高分子混凝剂 聚合氯化铝聚合氯化铝(碱式氯化铝，简称碱式氯化铝，简称PAC)化学通式为化学通式为Al2(OH)nCl6nm,式中式中n5，m10。制备：以铝灰或含铝矿物作原料，采用酸溶法或制备：以铝灰或含铝矿物作原料，采用酸溶法或碱溶法加工制成的。碱溶法加工制成的。碱式氯化铝碱式氯化铝李润生李润生 A、对水质适应性强，适用、对水质适应性强，适用pH范围广，范围广，59之间；之间；B、絮凝体形成快，比重大，沉降性好；、絮凝体形成快，比重大，沉降性好；C、投药量低。、投药量低。D、碱化度较高，对设备的腐蚀性小，处理后的水、碱化度较高，对设备的腐蚀性小，处理后的水pH和碱度下降较小。和碱度下降较小。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 聚合硫酸铁聚合硫酸铁(碱式硫酸铁碱式硫酸铁)(简写简写PFS)化学通式为化学通式为Fe2(OH)n(SO4)3 n/2m 式中式中n10。A、适适用用范范围围广广：pH 411；低低水水温温，混混凝凝效效果果稳定；稳定；B、用量小，絮凝体沉降性能好；、用量小，絮凝体沉降性能好；C、COD去除率和脱色效果好；去除率和脱色效果好；D、处理后水中铁残留量低，腐蚀性较小。、处理后水中铁残留量低，腐蚀性较小。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 天然高分子混凝剂天然高分子混凝剂 人工合成高分子混凝剂，水处理中常用阴离子型、人工合成高分子混凝剂，水处理中常用阴离子型、阳离子型、非离子型阳离子型、非离子型3 3种高分子混凝剂。种高分子混凝剂。三、有机混凝剂三、有机混凝剂 (1)天然高分子混凝剂天然高分子混凝剂 主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。特点：电荷密度小，分子量较低，且易发生降解特点：电荷密度小，分子量较低，且易发生降解而失去活性。而失去活性。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (2)人工合成高分子混凝剂人工合成高分子混凝剂 阴阴离离子子型型：主主要要含含COOM(M为为H+或或金金属属离离子子)或或 SO3H的的聚聚合合物物，如如阴阴离离子子聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺(CPAM)和和聚聚苯苯乙乙烯磺酸钠（烯磺酸钠（PSS）等。）等。阳阳离离子子型型：主主要要是是含含有有NH3+、NH2+和和N+R4的的聚聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺（合物，如阳离子聚丙烯酰胺（APAM）等。）等。非非离离子子型型：所所含含基基团团未未发发生生反反应应的的聚聚合合物物。如如非非离离子型聚丙烯酰胺（子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯）和聚氧化乙烯(PEO)等。等。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 简称简称PAM，又称三号混凝剂，又称三号混凝剂，PAM的分子结构通式为：的分子结构通式为：PAM是线状水溶性高分子，其分子量在是线状水溶性高分子，其分子量在3001800万。万。阴离子聚丙烯酰胺阴离子聚丙烯酰胺(CPAM)阳离子聚丙烯酰胺（阳离子聚丙烯酰胺（APAM）非离子型聚丙烯酰胺（非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）两性离子型聚丙烯酰胺（两性离子型聚丙烯酰胺（NPAM）第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (3)高分子混凝剂的作用高分子混凝剂的作用 靠靠氢氢键键、静静电电、范范德德华华力力的的作作用用对对胶胶粒粒强强烈烈的的吸附作用。吸附作用。高高聚聚合合度度的的线线型型高高分分子子在在溶溶液液中中保保持持适适当当的的伸伸展展形形状状，从从而而发发挥挥吸吸附附架架桥桥作作用用，把把许许多多细细小小颗颗粒吸附后，缠结在一起。粒吸附后，缠结在一起。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 有机高分子混凝剂使用时须注意的问题：有机高分子混凝剂使用时须注意的问题：与其他混凝剂共同使用时的投加顺序：与其他混凝剂共同使用时的投加顺序：当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加浊度高时，应先投加PAM。高分子混凝剂最佳投加量的确定。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在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓度。度。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 有机高分子混凝剂有机高分子混凝剂 天天然然有有机机高高分分子子混混凝凝剂剂：如如壳壳聚聚糖糖及及其其改改性性产产物物、淀淀粉改性粉改性 聚聚丙丙烯烯酰酰铵铵改改性性产产品品：阴阴离离子子型型、阳阳离离子子型型、非非离离子子型、两性型、两性 无机混凝剂无机混凝剂 无无机机复复合合混混凝凝剂剂的的研研制制，如如：聚聚硅硅酸酸铝铝、聚聚硅硅酸酸铁铁、聚硅酸铝铁聚硅酸铝铁 微生物絮凝剂微生物絮凝剂三、研究发展三、研究发展第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (一一)定义定义 当当单单用用混混凝凝剂剂不不能能取取得得良良好好效效果果时时，可可投投加加某某些些辅辅助助药药剂剂以以提提高高混混凝凝效效果果，这这种种辅辅助助药药剂剂称称为为助助凝剂。凝剂。(二二)作用作用 改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。调调整整废废水水的的pH和和碱碱度度，使使其其达达到到最最佳佳的的混混凝凝条条件。件。四、助凝剂四、助凝剂第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (三三)助凝剂分类助凝剂分类 A、pH调调整整剂剂：调调节节废废水水pH符符合合混混凝凝处处理理工工艺艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。B、絮絮凝凝结结构构改改良良剂剂：投投加加絮絮体体结结构构改改良良剂剂以以增增大大絮絮体体的的粒粒径径、密密度度。常常用用骨骨胶胶、活活化化硅硅酸酸、海海藻酸钠、粘土、水玻璃、藻酸钠、粘土、水玻璃、PAM等。等。C、氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体、氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机物。物。第四第四 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 一、工艺流程一、工艺流程 混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀分离等单元组成。分离等单元组成。污泥污泥废水废水混合混合反应反应出水出水混凝剂混凝剂沉淀沉淀混合混合：使混凝剂迅速、均匀地分散到使混凝剂迅速、均匀地分散到 废水中，通过压缩双电层和电废水中，通过压缩双电层和电中和作用，使胶体脱稳，形成小中和作用，使胶体脱稳，形成小“矾花矾花”。反应：反应：在一定的水流条件下，小在一定的水流条件下，小“矾花矾花”通过吸附架桥和沉淀物通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形成较大的絮体。网捕等作用形成较大的絮体。沉淀：沉淀：反应过程形成的大絮体进入沉淀池进行分离。反应过程形成的大絮体进入沉淀池进行分离。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 混凝剂的调配混凝剂的调配 混凝剂的投加混凝剂的投加 固体投加、液体投加固体投加、液体投加二、混凝剂的调配与投加二、混凝剂的调配与投加第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备工艺流程：工艺流程：药剂输送药剂输送粉碎粉碎提升提升计量计量加药混合加药混合(1)混凝剂干投法混凝剂干投法 （应用较少）（应用较少）第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备(2)混凝剂湿投法混凝剂湿投法工艺流程：工艺流程：溶解池溶解池溶液池溶液池定量控制设备定量控制设备投加设备投加设备混合池混合池 溶解设备：溶解池、搅拌设备。溶解设备：溶解池、搅拌设备。药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和 人工调配等。人工调配等。溶液池：配制一定浓度溶液的设施。溶液池：配制一定浓度溶液的设施。其它设备其它设备：（略）：（略）第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 重力投加重力投加 可可直直接接将将混混凝凝剂剂溶溶液液投投入入管管道道内内或或水水泵泵吸吸水水管喇叭口处。管喇叭口处。(3)混凝剂投加方式混凝剂投加方式第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 虹吸式定量投加虹吸式定量投加 可可通通过过改改变变虹虹吸吸管管进进口口和和出出口口高高度度之之差差(H)，控控制制投投加量。加量。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 水射器投加水射器投加第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 用计量泵投加药剂用计量泵投加药剂第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备(4)(4)混凝剂计量方式混凝剂计量方式 基本要求：基本要求：投量准确；投量准确；工作灵活可靠；工作灵活可靠；设备简单；设备简单；操作方便。操作方便。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 浮子浮子苗嘴苗嘴(孔板孔板)计量系统计量系统第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 浮球阀计量系统浮球阀计量系统 利用槽内浮球阀与槽利用槽内浮球阀与槽底管口高差底管口高差(H)恒定，恒定，槽底管口流量不变原理，槽底管口流量不变原理，通过改变池底管口苗嘴通过改变池底管口苗嘴或孔板的孔径来控制投或孔板的孔径来控制投药量。药量。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 流量计计量系统流量计计量系统 计量泵计量计量泵计量第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 (1)混合的作用混合的作用 使药剂能使药剂能快速、均匀快速、均匀地分散到废水中。地分散到废水中。快快速速：混混凝凝剂剂在在废废水水中中发发生生水水解解反反应应的的速速度度很很快快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小絮体。需要尽量造成急速扰动以生成大量细小絮体。均均匀匀：为为了了化化学学反反应应能能在在废废水水中中各各部部分分得得到到均均衡衡发发展。展。水力条件水力条件：搅拌时间：搅拌时间：1030s，工业应用常取，工业应用常取2min。速度梯度：速度梯度：G=5001000s1。三、混合三、混合第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 速度梯度速度梯度G 表示搅拌强度表示搅拌强度 指在垂直水流方向上，单位距离指在垂直水流方向上，单位距离dy速度速度du的变化：的变化：G=du/dy(s1)。速速度度梯梯度度实实质质上上反反映映了了颗颗粒粒的的碰碰撞撞机机会会。速速度度差差越越大大，颗颗粒粒间间越越易易发发生生碰碰撞撞；间间距距越越小小，颗颗粒粒间间也也越越易易发发生碰撞。生碰撞。速度梯度与搅拌时间的乘积速度梯度与搅拌时间的乘积Gt值可间接表示整个反应值可间接表示整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般时间内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般Gt值应控制在值应控制在104105之间。在之间。在G值给定的情况下，可调值给定的情况下，可调节节t值来改善反应效果。值来改善反应效果。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 (2)混合方式混合方式 水力混合水力混合管式混合管式混合 A、普通管道混合普通管道混合 把药剂投入水泵压把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进水水管内，借助水流进行混合。行混合。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 B、管式静态混合器管式静态混合器第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 C、扩散混合器扩散混合器 在管式孔板混合器前在管式孔板混合器前加一锥形帽，水流和药加一锥形帽，水流和药剂对冲锥形帽而后扩散剂对冲锥形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂形成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。和水达到快速混合。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 A、跌水混合池跌水混合池 利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备其它水力混合方式其它水力混合方式 B、水跃式混合池水跃式混合池 利用利用3m/s以上的水流迅速流下时产生的水跃进行混合。以上的水流迅速流下时产生的水跃进行混合。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 C、涡流式混合设备涡流式混合设备设计要点：设计要点：底部锥角底部锥角3045；反应时间反应时间11.5min，2min；入口流速入口流速11.5m/s；圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速25mm/s。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备D、水泵混合水泵混合泵后投加泵后投加加注在水泵出水压力管或沉淀池进口处。加注在水泵出水压力管或沉淀池进口处。泵后投加因投药点承压或无吸力，故需要用水射器或加药泵。泵后投加因投药点承压或无吸力，故需要用水射器或加药泵。优点：不发生药剂对水泵的腐蚀。优点：不发生药剂对水泵的腐蚀。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 搅拌混合搅拌混合 机械搅拌混合机械搅拌混合第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 水泵混合水泵混合泵前投加泵前投加 将将药药剂剂投投加加在在水水泵泵的的吸吸水水管管内内或或喇喇叭叭口口处处，利利用用水水泵叶轮高速旋转达到快速混合的目的。泵叶轮高速旋转达到快速混合的目的。特点：特点：混合效果好，不需另建混合设施；混合效果好，不需另建混合设施；节省动力；节省动力；各型水厂均可采用；各型水厂均可采用；要求：要求：泵房距离处理设备不大于泵房距离处理设备不大于150m。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 (1)(1)反应的作用反应的作用 是是使使混混合合形形成成的的小小絮絮凝凝体体经经过过充充分分碰碰撞撞接接触触，絮絮凝凝成较大颗粒的过程。成较大颗粒的过程。四、絮凝反应四、絮凝反应 (2)(2)反应过程的水力条件反应过程的水力条件 反反应应设设备备应应有有一一定定的的停停留留时时间间和和适适当当的的搅搅拌拌强强度度，使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。搅搅拌拌强强度度太太大大或或太太小小，会会对对反反应应池池的的絮絮凝凝效效果果产产生生影响。影响。(3)絮凝控制指标絮凝控制指标 速度梯度速度梯度G=1070s1。水流速度水流速度v=1530mm/s。反应时间反应时间t=1530min。絮凝控制指标絮凝控制指标Gt值值=104 4105第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 A、水力搅拌反应池：、水力搅拌反应池：利利用用水水流流的的紊紊动动作作用用进进行行搅搅拌拌。如如隔隔板板反反应应池池，旋旋流流式反应池，涡流式反应池等。式反应池，涡流式反应池等。(4)(4)絮凝反应设备絮凝反应设备 a、隔板反应池、隔板反应池往复式往复式回转式回转式第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 平平折折板板反反应应池池一一般般分分为为三三段段。三三段段的的折折板板布布置置可可分分别别采采用用相相对对折折板板、平平行行折折板板和和平平行行直直板板。另另外外还还有有采采用用波波形板的。形板的。b、折板反应池、折板反应池第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 由若干方格组成，分由若干方格组成，分格数不少于格数不少于6格。格。隔墙上下开孔，水流隔墙上下开孔，水流沿池壁切线进入形成旋流。沿池壁切线进入形成旋流。第一格孔口小，旋转速度第一格孔口小，旋转速度大，随后依次递减，对应大，随后依次递减，对应G值递减。值递减。c、穿孔旋流反应池、穿孔旋流反应池第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备设计要点：设计要点：反应时间反应时间815min；喷嘴入口流速喷嘴入口流速23m/s。d、旋流式反应池、旋流式反应池第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备设计要点：设计要点：底部锥角底部锥角3045，反应时间反应时间610min，入口流速入口流速0.7m/s，圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速46mm/s。涡流混合池设计要点：涡流混合池设计要点：底部锥角底部锥角3045，反应时间反应时间11.5min，2min，入口流速入口流速11.5m/s，圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速25mm/s e、涡流式反应池、涡流式反应池第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备浆板式和叶轮式浆板式和叶轮式水平轴和垂直轴水平轴和垂直轴 B、机械搅拌反应池：机械搅拌反应池：池内设置机械搅拌设备。池内设置机械搅拌设备。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备机械搅拌反应池设计参数：机械搅拌反应池设计参数：絮凝时间为絮凝时间为1520min。池内设池内设34挡搅拌机。挡搅拌机。隔墙上下开孔，防止水流短路。隔墙上下开孔，防止水流短路。叶轮线速度自第一挡叶轮线速度自第一挡0.5m/s起逐渐减小到末挡的起逐渐减小到末挡的0.25m/s。第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 C、组合絮凝池、组合絮凝池第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 反反应应流流速速一一般般按按由由大大逐逐渐渐变变小小进进行行设设计计。为为防防止止絮絮粒被破碎，应控制反应器内的流速。粒被破碎，应控制反应器内的流速。要要有有足足够够的的反反应应时时间间（1030min为为宜宜），并并控控制制反反应应速速度度，使使梯梯度度值值G值值达达到到1075s1，通通常常2060s1，使使Gt值应控制在值应控制在104105之间，保证反应过程的充分完全。之间，保证反应过程的充分完全。对于低浊度、低碱度废水宜采用较大的对于低浊度、低碱度废水宜采用较大的t值；值；对粗分散、杂质含量高的废水宜采用较大的对粗分散、杂质含量高的废水宜采用较大的G值。值。(5)混凝反应池的设计要点：混凝反应池的设计要点：第五第五 混凝工艺与设备混凝工艺与设备u 浊度浊度 浊浊度度过过高高或或过过低低都都不不利利于于絮絮凝凝，浊浊度度不不同同，所所需需的的絮凝剂用量也不同。絮凝剂用量也不同。低低浊浊水水缺缺少少凝凝聚聚核核心心，可可将将部部分分沉沉渣渣连连续续回回流流到到混混合池入口，以促进反应过程。合池入口，以促进反应过程。第六第六 影响混凝的因素影响混凝的因素u 水温对混凝效果的影响水温对混凝效果的影响 水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。水温也影响反应后的沉降过程。水温也影响反应后的沉降过程。u pH值值pH值影响胶体颗粒表面电荷及值影响胶体颗粒表面电荷及电位电位 对对于于带带正正电电胶胶体体，pH降降低低，H+吸吸附附量量增增加加，胶胶粒粒电荷增大，电泳速度加快；电荷增大，电泳速度加快；pH升高，结果与上相反。升高，结果与上相反。pH值对混凝剂作用的影响值对混凝剂作用的影响 pH影影响响着着混混凝凝剂剂在在水水中中的的水水解解速速度度和和存存在在状状态态，不同的不同的pH，混凝剂水解产物不同，混凝作用不同。，混凝剂水解产物不同，混凝作用不同。第六第六 影响混凝的因素影响混凝的因素u 混凝剂混凝剂 混凝剂种类混凝剂种类 混混凝凝剂剂的的选选择择主主要要取取决决于于胶胶体体和和细细微微悬悬浮浮物物的的性质、及浓度。性质、及浓度。胶胶体体电电位位高高，应应投投加加无无机机混混凝凝剂剂使使其其脱脱稳稳凝凝聚聚；絮絮体体细细小小，须须投投加加高高分分子子混混凝凝剂剂或或配配合合使使用用助助凝剂。凝剂。混凝剂投加量混凝剂投加量 投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。废废水水的的混混凝凝处处理理，最最佳佳混混凝凝剂剂和和最最佳佳投投药药量量的的选择应通过实验确定。选择应通过实验确定。混凝剂的投加顺序混凝剂的投加顺序 当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。试验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在的胶粒在50um以上时，常先投加有机混凝剂吸附架以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。桥，再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。第六第六 影响混凝的因素影响混凝的因素u 水力条件水力条件 水水力力条条件件对对混混凝凝剂剂效效果果有有重重要要影影响响。主主要要的的控控制制指指标为标为搅拌强度搅拌强度和和搅拌时间搅拌时间。混混合合阶阶段段，要要求求混混凝凝剂剂于于废废水水迅迅速速均均匀匀混混合合，为为此此要要求求G在在5001000s1，搅拌时间，搅拌时间t 应在应在1030s。反应阶段，相应反应阶段，相应G和和t值分别应在值分别应在2070s1和和1530min.确定最佳工艺条件，需进行混凝实验。确定最佳工艺条件，需进行混凝实验。(烧杯实验烧杯实验)第六第六 影响混凝的因素影响混凝的因素u 共存杂质共存杂质 有利成分有利成分:可促进混凝过程。可促进混凝过程。除除硫硫、磷磷化化合合物物以以外外的的其其他他各各种种无无机机金金属属盐盐，均均能能压压缩缩胶胶体体粒粒子子的的扩扩散散层层厚厚度度，促促进进胶胶体体凝凝聚聚，且且浓浓度度越越高，促进能力越强。高，促进能力越强。不利成分不利成分:不利于混凝过程的进行。不利于混凝过程的进行。磷磷酸酸离离子子、亚亚硫硫酸酸离离子子、高高级级有有机机酸酸离离子子影影响响高高分分子子絮絮凝凝作作用用。氯氯、螯螯合合物物、水水溶溶性性高高分分子子物物质质和和表表面面活活性物质不利于混凝。性物质不利于混凝。第六第六 影响混凝的因素影响混凝的因素 化学混凝实验装置 六联搅拌器第六第六 影响混凝的因素影响混凝的因素为什么拥有环境专业的学院在各高校中具有不同的名称？为什么拥有环境专业的学院在各高校中具有不同的名称？暨环境专业的发展渊源暨环境专业的发展渊源存在不同学院名称的原因各高校环境学院不同名称的实例与分析存在不同学院名称的原因：存在不同学院名称的原因：u1.环境学科属于新兴学科，之前各高校没有环境专业u2.环境学科属于综合类学科易与其他传统专业相结合u3.各高校与环境相关的优势专业不同u4.高校本身从方便管理的角度出发进行命名环境专业各种不同学院名称的发展渊源资源与环境科学学院化学与环境科学学院生命与环境科学学院环境科学与工程学院清华、上海交大、同济、浙大、山大、天大、南开、河北科大等等城市与环境学院北京大学、西北大学资源城市与环境学院环境学院人大