3-第三章第1-2节讲义教材.ppt

1单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式l第三章 化学及物理化学法1.中和法2.混凝法3.氧化还原法4.吸附法5.离子交换法6.膜分离法第一节 中和法l一、酸碱中和法l将生产中排放的酸性和碱性废水共同引入中和池，混合搅拌使出水PH趋于中性的方法l二、药剂中和法l可以处理任何浓度、水量和性质的酸、碱废水l常用酸性药剂：盐酸、硫酸和酸性废气（烟道气等）；l常用碱性药剂：石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石、电石渣、l 锅炉灰等l三、烟道气中和l工艺过程：l1、将碱性废水作为烟道气湿法除尘的喷淋水，从喷淋塔顶部均匀喷出，在填料层与从塔底部鼓入的烟道气逆流接触，进行中和反应l2、将烟道气直接通入碱性废水中l优点：1、可降低废水的PH值l 2、去除烟道气中烟尘和硫化物l缺点：会使水温、悬浮物和硫化物含量增高第二节 混凝法一、概述1、废水分散体系根据分散相粒度不同，废水可分为三类： 粗分散体系（悬浮液）：分散相粒度100nm胶体分散体系（胶体溶液）：分散相粒度1100nm分子-离子分散体系（真溶液）：分散相粒度为0.11nm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，主要是废水中的微小悬浮物和胶体杂质2、胶体的基本特性光学性质：在水溶液中能引起光的反射力学性质：主要指胶体的布朗运动表面性能：比表面积大，具有极大的表面自由能，从而使胶体颗粒有强烈的吸附能力和水化作用动电现象：胶体的动电现象包括电泳和电渗胶体的动电现象说明胶体是带电的 3、胶体的结构胶体的结构4、电动电位（）与总电位（）电动电位（）：胶粒与溶液主体之间的电位差总电位（）：胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位p在总电位（）一定时，扩散层愈厚，电动电位（）愈高；反之，扩散层愈薄，电动电位（）也就愈低p电动电位（）引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接触碰撞p总电位（）对于某类胶体而言，是固定不变的，它无法测出，也不具备实用意义p电动电位（）可通过电泳或电渗计算得出，测定电动电位（）可确定电荷大小以及稳定程度，电动电位（）随着温度、PH值及溶液中反离子浓度等外部条件而变化二、胶体保持稳定的原因1.胶体微粒的带电性同类的胶体微粒间的静电斥力（库仑斥力）阻止微粒间彼此接近而聚合成较大颗粒2.水化作用带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化膜，阻碍各胶粒的聚合。

3.布朗运动胶体微粒很小，受到水分子热运动的撞击做不规则运动p上述分析说明，水中胶体物质是相当稳定的，要想去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝三、混凝机理胶体的稳定性：胶体颗粒保持分散的悬浮状态而不易凝聚的特性脱稳：胶体因电动电位（）降低或消除，从而失去稳定性的过程凝聚：指脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程絮凝：指未经脱稳的胶体形成大颗粒絮体的过程混凝：包括凝聚和絮凝两个过程混凝机理：分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀网捕四种在实际的水处理中，这四种机理往往同时或交叉发挥作用，只是依条件的不同而以其中的某一种起主导作用1 1）压缩双电层机理压缩双电层机理l双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高时，则扩散层的厚度将减小l该过程的实质实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小l由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚溶液中离子浓度与扩散层厚度的关系 溶液中离子浓度低溶液中离子浓度高BA到颗粒表面的距离反离子浓度O溶液中离子浓度低时，扩散层厚度为OA溶液中离子浓度高时，扩散层厚度减小为OB 港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。

港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释因为淡水进入海水时，海水中盐类浓度较大，使淡水中胶粒的稳定性降低，易于凝聚，所以在港湾处泥砂易沉积 该机理无法解释的现象：该机理无法解释的现象：如以三价铝盐或铁盐作混凝剂，当其投量过多时，凝聚效果反而下降，其至重新稳定 压缩双电层机理只是通过单纯静电现象通过单纯静电现象来说明电解质对脱稳的作用，如仅用它来解释水中的混凝现象，会产生一些矛盾为此，又提出了其他几种机理2 2）吸附电中和机理吸附电中和机理l胶粒表面对异号离子异号离子、异号胶粒异号胶粒、链状离子链状离子或分子带异号电荷的部位或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生l显然，其结果与压缩双电层相同，但作用机理是不同的l l铝盐和铁盐混凝剂投加量过多，凝聚效果反铝盐和铁盐混凝剂投加量过多，凝聚效果反而下降的现象，可以用本机理解释而下降的现象，可以用本机理解释因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象3 3）吸附架桥（桥连）机理吸附架桥（桥连）机理l l吸附架桥作用吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的过程。

l本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂效果不好的现象因为废水中胶粒少，当聚合物伸展部分一端吸附一个胶粒后，另一端因粘连不着第二个胶粒，只能与原先的胶粒粘连，就不能起架桥作用，从而达不到混凝的效果18高分子絮凝剂对胶体或微粒的吸附架桥作用示意图 在吸附桥联过程中，胶粒并不一定要脱稳，也无需直接接触该机理可解释非离子型或带同号电荷离子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象初期吸附絮体形成（4 4）沉淀网捕机理沉淀网捕机理l沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3)或带金属的碳酸盐(如CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕l以上介绍的混凝的四种机理，在水处理中往往可能是同时或交叉发挥作用的，只是在一定情况下以某种机理为主而已四、混凝剂与助凝剂1 1、相关概念、相关概念l l凝聚：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l l絮凝絮凝：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：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情况下两者难以截然分开l l混凝：混凝：向废水中投放药剂，破坏胶体的稳定性，使废水中胶体污染物脱稳凝聚，形成易于泥水分离的絮凝体，再借助于物理方法进行泥水分离而去除污染物质的过程。

l习惯上将低低分子电解质称为凝聚剂凝聚剂，而将高高分子药剂称为絮凝剂絮凝剂l l混凝剂混凝剂：一般把能起凝聚凝聚与絮凝絮凝作用的药剂统称为混凝剂混凝剂l l助凝剂助凝剂：当单用混凝剂不能取得良好效果时，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2、混凝剂类型无机盐类（铁盐和铝盐）有机高分子类普通铝、铁盐聚合铝、铁盐(1)(1)无机盐类无机盐类1 1）普通铝、铁盐普通铝盐：硫酸铝、明矾等普通铁盐：三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等2 2）聚合铝、铁盐聚合氯化铝聚合硫酸铁(2)(2)有机高分子类有机高分子类l l分类：分类：天然天然和人工人工两种，其中天然高分子混凝剂的应用远不如人工的广泛，主要原因是其电荷密度小，分子量较低，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解后所带离子的电性，可分为阴离子型、阳离子型和非离子型l l特点：特点：高分子混凝剂一般为链状结构链状结构，各单体间以共价键结合以共价键结合高分子混凝剂溶于水中，将生成大量的线形高分子l l作用机理：作用机理：（a）由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对胶粒的吸附结合吸附结合；（b）线型高分子在溶液中的吸附架桥吸附架桥作用。

在一般情况下，不论混凝剂为何种离子型，对不同电性的胶体和细微悬浮物都是有效的但如为离子型，且电性与胶粒电性相反，就能起降低电位和吸附架桥双重作用，可明显提高絮凝效果3.3.助凝剂助凝剂常用的助凝剂分以下三种：常用的助凝剂分以下三种：（1 1）pHpH调整剂调整剂l常用石灰、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠等2 2）絮体结构改良剂）絮体结构改良剂l如活性硅酸、粘土等3 3）氧化剂）氧化剂l可投加氯气、次氯酸钠、臭氧等氧化剂来破坏有机物，以提高混凝效果五、影响混凝效果的因素五、影响混凝效果的因素废水水质混凝剂搅拌条件1.废水水质的影响（1 1）浊度）浊度l浊度过高或过低都不利于混凝，浊度不同，所需的混凝剂用量也不同2 2）pHpH值值l在混凝过程中，都有一个相对最佳pH值存在，使混凝反应速度最快，絮体溶解度最小反应速度最快，絮体溶解度最小不同混凝剂最佳不同混凝剂最佳pHpH值要通过试验确定值要通过试验确定3 3）水温）水温水温会影响无机盐类的水解水温低，水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降4 4）共存杂质）共存杂质l有些杂质的存在能促进混凝过程而有些物质则不利于混凝的进行2.混凝剂的影响（1 1）混凝剂种类）混凝剂种类 混凝剂的选择选择主要取决于取决于胶体和细微悬浮物的性质、浓度性质、浓度。

l l如水中污染物主要呈胶体状态，且如水中污染物主要呈胶体状态，且 电位较高电位较高，则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如，则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还需投加高分子混凝剂或配合使絮体细小，还需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂用活性硅酸等助凝剂l很多情况下，将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围2 2）混凝剂投加量）混凝剂投加量l与水中微粒种类、性质、浓度有关；l与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关l最佳混凝剂和最佳投药量，应通过试验确定一般的投加量范围： 普通铁盐、铝盐为1030mg/L； 聚合盐为普通盐的1/21/3; 有机高分子混凝剂通常只需15mg/L 若投加量过量，很容易造成胶体的再稳3 3）混凝剂投加顺序）混凝剂投加顺序最佳投加顺序可通过试验来确定一般而言，当无机与有机并用时，先先加无机无机混凝剂，再再加有机有机混凝剂但当处理的胶粒在50m以上时，常先加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层而使胶体脱稳3.3.搅拌条件的影响搅拌条件的影响l搅拌条件对混凝效果有重要影响l两个主要的控制指标是搅拌速度搅拌速度和搅拌时间搅拌时间。

l l混合阶段：混合阶段：要求混凝剂与废水迅速、迅速、均匀混合，为此要求控制较高的搅拌速度，但时间要短搅拌速度，但时间要短速度梯度G应在5001000s1，搅拌时间t应在1030sl l反应阶段：反应阶段：既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，因此反应阶段的搅拌速度应逐渐减缓，而时间要长搅拌速度应逐渐减缓，而时间要长速度梯度G和搅拌时间t值分别应在2070s-1和1530min六、六、混凝工艺过程及设备混凝工艺过程及设备l l混凝的工艺过程混凝的工艺过程l l混凝设备混凝设备废水废水混凝剂混凝剂混合反应沉降（澄清）出水出水污泥污泥1 1、混凝的工艺过程、混凝的工艺过程混合目的是使混凝剂尽快与水混合，需要短时间高强度搅拌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澄清的目的是使所生成的絮体与水分离，完成净化过程2 2、混凝设备、混凝设备l混凝剂的配制与投加设备l混合设备l反应设备（1 1）混凝剂的配制与投加设备混凝剂的配制与投加设备l投药方法：有干投法干投法和湿投法两种湿投法两种。

l l1 1）干投法）干投法：把经过破碎易于溶解的混凝剂直接投入废水中l干投法占地面积小占地面积小，但对药剂的粒度要求较严，投加量较难控制，对机械设备的要求较高，同时劳动条件也较差目前应用的较少l l2 2） 湿投法湿投法：将混凝剂和助凝剂配成一定浓度的溶液，然后按处理水量大小定量添加包括药剂药。