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混凝澄清法

混凝澄清法
混凝澄清法

第四章混凝澄清法

第一节概述

混凝澄清法,是指在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体,然后予以分离除去的水处理法。

胶体粒子和细微悬浮物的粒径分别为1~l00nm和100~l0000nm。由于布朗运动、水合作用,尤其是微粒间的静电斥力等原因,胶体和细微悬浮物能在水中长期保持悬浮状态,静置而不沉。因此,胶体和细微悬浮物不能直接用重力沉降法分离,而必须首先投加混凝剂来破坏它们的稳定性,使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体,才能用沉降、过滤和气浮等常规因液分离法予以去除。

混凝就是在混凝剂的离解和水解产物作用下,使水中的胶体沼染物和细微悬浮物脱稳并聚集为具有可分离性的絮凝体的过程,其中包括凝聚和絮凝两个过程,统称为混凝。

混凝澄清法,是给水和废水处理中应用得非常广泛的方法。它既可以降低原水的沏度、色度等感观指标,又可以去除多种有毒有害污染物;既可以自成独立的处理系统,又可以与其它单元过程组合,作为预处理、中间处理和最终处理过程,还经常用于污泥脱水前的浓缩过程。

第二节胶体结构及其脱稳凝聚机理

一、腔体结构及其电位

图4-l是胶体粒子的双电层结构及其电位分布示意图。粒子的中心,是由数百以至数千个分教相固体物质分子组成的胶核。在胶核表面,有一层带同号电荷的离子,称为电位离子层。电位离子层构成了双电层的内层。电位离子所带的电荷称为胶体粒子的表面电荷,其电性正负和数量多少决定了双电层总电位的符号和大小。

胶体粒子就整体而言是呈电中性的。为了平衡电位离子所带的表面电荷,液相一侧必然存在众多电荷数与表面电荷相等而电性与电位离子相反的离子,称为反离子。反离子层构成了双电层的外层,其中紧靠电位离子的反离子被电位离子牢固吸引着,并随胶核一起运动,称为反离子吸附层。吸附层的厚度一般为几纳米,它和电位离子层一起构成胶体粒子的固定层。固定层外围的反离子由于受电位离子的引力较弱,受热运动和水合作用的影响较大,因而不随胶核一起运动,并趋于向溶液主体扩散,称为反离子扩散层。扩散层中,反离子浓度呈内浓外稀的递减分布,直至与溶液中的平均浓度相等。

固定层与扩散层之间的交界面称为滑动面。当胶核与溶液发生相对运动时,肢体粒子就沿滑动面一分为二,滑动面以内的部分是一个作整体运动的动力单元,称为胶粒。由于其中的反离子所带电荷数少于表面电荷总数,所以胶粒总是带有剩余电荷。剩余电荷的电性与电位离子的电性相同,其数量等于表面电荷总数与吸附层反离子所带电荷之差。胶粒和扩散层一起构成电中性的胶体粒子(即胶团)。

胶核表面电荷的存在,使胶核与溶液主体之间产生电位,称为总电位或ψ电位。胶粒表面剩余电荷,使滑动面与溶液主体之间也产生电位,称为电动电位或ζ电位。图4-1中的曲线AC和BC 段分别表示出ψ电位和ζ电位随与胶核距离的不同而变化的情况。ψ电位和ζ电位的区别是:对于特定的胶体,ψ电位是固定不变的,而ζ电位则随温度、pH值及溶液中的反离子强度等外部条件而变化,是表征胶体稳定性强弱和研究胶体凝聚条件的重要参数。

根据电学的基本定律,可导出ζ电位(SV)的表达式为:

(4-1)

式中 q--胶体粒子的电动电荷密度,即胶粒表面与溶液主体间的电荷差(SC);

δ--扩散层厚度,cm;

ε--水的介电常数,其值随水温升高而减小。

可见,在电荷密度和水温一定时,ζ电位取决于扩散层厚度δ,δ值愈大,ζ电位也愈高,胶粒间的静电斥力就愈大,胶体的稳定性愈强。

二、胶体的脱稳和凝聚

胶体因ζ电位降低或消除,从而失去稳定性的过程称为脱稳。脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的过程称为凝聚。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳和凝聚。按机理,脱稳和凝聚可分为压缩双电层、电性中和、吸附桥连和网罗卷带4种。

(一) 压缩双电层

压缩双电层是指在胶体分散系中投加能产生高价反离子的活性电解质,通过增大溶液中的反离子强度来减小扩散层厚度,从而使ζ电位降低的过程。谈过程的实质是新增的反离子与扩散层内原有反离子之间的静电斥力把原有反离子程度不同地挤压到吸附层中,从而使扩散层减簿。

如果从胶粒间相互作用势能的角度进行分析,那末在胶粒间存在静电斥力的同时,总是存在着范德华引力,两种力的作用强度可分别用排斥势能和吸引势能来表述。肢体的视在稳定性就取决于上述两种势能中何者占主导地位。

理论分析说明,排斥势能和吸引势能都随与胶粒中心距的缩小而增大,不同的是吸引势能的变化幅度要比排斥势能陡峭,而且与溶液中的反离子强度无关,而排斥势能则与反商子强度紧密相关。因此,对一种特定胶体只有一种吸引势能曲线,但随反离子强度的不网而布多种排斥势能曲线。将排斥势能WR和吸引势能W A叠加,可得作用于粒子上的总势能W。胶粒间作用势能与中心眨的关系可用图4-2 所示的势能曲线表述。图中,W R(1)表示低反离子强度下的高排斥势能曲线,W R(2)为高反离子强度下的低排斥势能曲线。如果对W R和W A进行几何叠加,可绘出相应的综合势能曲线 W(1)=W R(1)+W A

和W(2)=W R(2)+W A。由图可见,在d=(1~4)δ范围内,W(1)曲线位于横轴上方,并在d=d1处出现一个极大值Wmax;随着d值的增大,W(1)又逐渐变为负位,并在d=d2处出现一个极小值Wmin,最后趋近于零。W(2)曲线则随d值由大变小而连续增大,并始终处于横轴下方。

上述W(1)曲线上的极大值Wmax称为势能峰或势能垒,可看作胶粒接触碰撞所必须克服的“活化能”,只有将它降低到小于胶粒的动能时,胶粒之间才能发生碰撞和凝聚。在稳定的胶体分散系中,胶粒的动能主要来自布朗运动,其值不过1.5kT(k为波尔兹曼常数,k=1.38×10-23J/K,T为绝对温度,K),而势能峰却高达数百以至数千kT,因而胶粒始终不能超越势能峰的阻碍而发生凝聚。但是,如果向体系中投加电解质来压缩双电层,使ζ电位由ζ1降低至ζ2,W R曲线由W R(1)降低至W R(2)。此时W曲线上的Wmax值依次减小并向左移动。当W由W(1)降低至Wc时,胶粒开始脱稳;当ζ=0时,势能峰消失,W曲线进一步降低至在所有d值范围内W A都占主导的W(2),胶粒的每次碰撞都促成聚集,胶体分散系便达到了快速凝聚状态。

(二)电性中和

当投加的电解质为铁盐、铝盐时,它们能在一定条件下离解和水解,皮成各种络离子,如[Al(H2O)6]3+、[A1(OH)(H2O)5]2+、[A12(OH)2(H2O)8]4+和[A13(OH)5(H2O)9]4+等。这些络离子不但能压绍双电层,甭且能够通过胶核外围的反离子层进入因液界面,并中和电位离子所带电荷,使ψ电位降低,ζ电位也随之减小,达到胶粒的脱稳和凝聚,这就是电性中和。显然,其结果与压缩双电层相同,但作用机理是不同的。

(三)吸附桥联

如果投加的药剂是水溶性链状高分子聚合物并具有能与胶粒和细微悬浮物发生吸附的活性部位,那末它就能通过静电引力、范德华引力和氢键力等,将微粒搭桥联结为一个个絮凝体(俗称矾花)。这种作用就称为吸附桥联。聚合物的链状分子在其中起了桥梁和纽带的作用。

吸附桥联的凝聚模式如图4-3。显然,在吸附桥联形成絮凝体的过程中,胶粒和细微悬浮物并不一定要脱稳,也无需直接接触,ζ电位的大小也不起决定作用。但聚合物的加入量及搅拌强度和搅拌时间必须严格控制,如果加入量过多,一开始微粒就被若干个高分子链包围,微粒再没有空白部位去吸附其它的高分子链,结果形成无吸附部位的稳定颗粒。如呆搅拌强度过大或时间过长,桥联就会断裂,絮凝体破碎,并形成二次吸附再稳颗粒。

(四)网罗卷带

网罗卷带也称网捕。当用铁、铝盐等高价金属盐类作混凝剂,而且其投加量和介质条件足以使它们迅速生成难溶性氢氧化物时,沉淀就能把胶粒或细微悬浮物作为晶核或吸附质而将其一起除去。

在水实际处理少,上述各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而已。

第三节混凝剂、助凝剂及其作用机理

在混凝处理中,主要是通过压缩双电层和电性中和机理起作用的,所用添加剂常称为凝聚剂;主要通过吸附桥联机理起作用的则称为絮凝剂;同时兼有以上功能的统称为混凝剂。

一、常用混凝剂及其性能

目前常用的混凝剂有无机金属盐类和有机高分子聚合物两大类。前者主要有铁系和铝系等高价金属盐,可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐;后者则分为人工合成的和天然的两类。表4-1中列

出了常用铁、铝盐混凝剂的品种和主要性能,可供选用时参考。

铁和铝的聚合盐,是具有一定碱化度的无机高分子聚合物,与普通铁、铝盐相比,具有投加剂量小、絮体生成快、对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少等一系列优点,因而应用日益广泛。它们的混凝效果除与水质有关外.主要取决于产品的盐基度(也称碱化度)和有效成分。盐基度是指产品分子中OH与金属原子的当量百分比,可用下式表示。

(4-2)式中B--盐基度%;

n--单体分子中的OH个数;

R m--单体分子中Fe或A1的原子个数;

x--Fe和A1的化合价。

盐基度的大小,直接决定着产品的化学组成、混凝效果及诸如聚合度、分子量、分子电荷数、凝聚值、稳定性和溶液的pH值镕许多重要性质。一殷说来,原水的浊度愈高,pH值愈保,对月值的要求也相应增大;在原水水质一定时,B值愈大,则混凝效果也相应提高。对聚合硫酸铁,要求B =10~13%;对聚合氯化铝,要求B=45~85%。聚合盐的有效成分用Fe2O3和A12O3的百分含量表示,液体产品一段在10~1.5%,固体产品为30~40%。

混凝剂的凝聚能力常用凝聚值来衡量,其合义是使胶体开始脱稳凝聚所需要的最低混凝剂剂量。根据Scllulze-Hardy法则,混凝剂所产生的反离子价数愈高,凝聚值就愈小,例如,使负电荷胶体凝聚所需的Na+、Ca2+和A13+的数量大体呈1:10-2:10-3的比例递减。

人工合成的有机高分子絮凝剂都是水溶性的链状高分子聚合物,重复单元中合有较多能强烈吸附肢体和细微悬浮物的官能团,并且.应有足够的分子长度和分子量。一般认为链长应大于200μm,分子量应在106以上;当所含基团的电性与胶粒电性相反时,分子量可降低到5×105。

根据聚合物所带基团能否离解及离解后所剩离子的电性,有机高分子絮凝剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三类。阴离子型主要是合有-COOM(M为H+或金属离子)或-SO3H的聚合物,如部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)等。阳离子型主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物,如聚二甲基氨甲菠丙烯酰胺(APAM)和聚乙烯吡啶盐等c非离子型是所含基因不发生离解的聚合物,如聚丙烯酰胺(PAM)、甲叉基聚丙烯酰胺(MPAM)和聚氧化乙烯(PEO)等,其中以PAM应用最为普遍。按性状,PAM产品有胶状(含量5~10%)、片状(20~30%)和粉状(90~95%)三种,分子量在5×105~1.2×107之间。PAM在pH>10的NaOH溶液中水解,可得到HPAM;而PAM加甲醇和二甲胺催化水解、聚合,便可得到APAM。

天然高分子絮凝剂的应用远不如人工合成的广泛。主要原因是它们的电荷密度小,分子量较低,且容易发生降解而失去活性,其主要品种有淀粉、半乳将露糖、纤维素衍生物、多糖和动物骨胶五大类。其它如海藻酸钠、丹宁等也有应用。

二、混凝剂的作用机理

铁盐和铝盐混凝剂的作用机理十分复杂,且颇为相似。现以A12(SO4)3为例予以说明。

A12(SO4)3溶于水后,即离解为A13+和SO42-。Al3+很容易与极性很强的水分子发生水合作用,形成水合络离子A1(H2O)63+。由于中心离子A13+带有很强的正电荷,促使水合膜中的H-O键极化,

A1(H2O)63+便在不同的pH条件下发生一系列水解反应,直至生成无定型Al(OH)3(H2O)3或

[A1(OH)3(H2O)3]n为止。

A1(H2O)63+[A1(OH)(H2O)5]2+[A1(OH)2(H2O)4]+

[A1(OH)3(H2O)3]

随着溶液OH-浓度的提高,水解产物之间还发生经基架桥聚合反应,生成不同聚合度的高电荷络离子:

[A1(OH)(H2O)5]2+ [A12(OH)2(H2O)8]4+

单体二聚体

[Al3(OH)4(H2O)10]5+……………

三聚体

[A1n(OH)2n-2(H2O)2n+4](n+2)+

多聚体

与此同时,聚合物的水解反应也在进行,例如:

[A13(OH)4(H2O)10]5++H2O [A13(OH)5(H2O)9]4++H3O+

水解不断进行,产物电荷逐步降低,生成不同聚合度的低电荷络离子。

由于上述聚合和水解反应交错进行,因而其产物必然是多种形态的聚合铝络离子在一定条件下的混合平衡。略去配位H2O分子以后的具体形态可能有[A16(OH)15]3+、[A17(OH)17]4+、[A18(OH)20]4+及[A113(OH)34]5+等。一般地说,低pH值下的主要形态是低聚合度的高电荷络离子;在高pH值下,主要为高聚合度的低电构络成子。当pH值在7~8时,聚合度极大的中性[A1(OH)3(H2O)3]n占绝对优势;当pH>8.5时,则重新溶解为[A1(OH)4] -、[A16(OH)20]2-等负离子。

由上述情况可见,从投加混凝剂开始到反应结束,必然是从简单到复杂的各种产物相继出现并交叉发挥作用的过程,其中包括低聚合度高电荷络离子的压缩双电层和电荷中和作用、高聚合度低电荷络离子的吸附桥联作用,以及A1(OH)3(H2O)3和[A1(OH)3(H2O)3]n沉淀的网捕作用。因此,将上述混凝机理用于水处理实际时要注意以下问题:

(1)混凝效果最伏,即出水浊度最低时,微粒的ζ电位并不一定为零,而通常在-10~+5mV。

(2)必须根据原水中形成浊度物质的性质控制相适宜的pH值。如主要是肢体,应将pH控制在4.5~6.0的较低范围,以便充分利用低聚合度高电荷络离子的降低ζ电位作用;反之,当话染物主要是粗胶体和细微悬浮物,则应将pH值控制在6.5~7.5的较高范围,以便充分利用高聚合度低电荷产物的吸附桥联和网捕作用。

(3)各种中间产物的存在时间是十分短暂的,为了充分发挥它们各自的作用,就必须在尽可能短的时间里把混凝剂均匀地混合到原水中。

聚合铁、铝盐的离解和水解与上述过程有所不同,主要表现在聚合盐在产品的制备阶段就已经按一定的要求控制R3+、OH-和C1-(或SO42-)的比例进行水解和聚合,因而在溶于水后,能排除外部可变因素的干扰,直接提供各种活性络离子,达到对各种水质的优异沉凝效果。在铁、铝氯化物中引入SO42-后,它能象OH和O一样,在简单水解产物之间产生架桥作用,从而使产品的聚合度增大,对水质的适应性增强。

有机高分子絮凝剂主要通过吸附桥联发挥作用,其效果取决于分子量、分子几何结构及活性基团的数量和类型。在一般情况下,不论紫凝剂为何种离子型,对不同电号的肢体和细微悬浮物都是有效的。但如为离子型,而且其电号与微粒电性相反,就能起降低ζ电位和吸附拆联的双重作用,絮凝效果可明显提高。其次,离子型絮凝剂所带的同电号基团间的静电斥力能使线性分于由姥曲形变为伸展形,捕捉范围增大,活性基团也得到充分暴露,从而使絮凝剂分子与微粒之间发生吸附桥联的机率增大。

三、助凝剂

为了提高混凝效果,生成粗大、密实、易于分离的絮凝体,特别是在原水水质状况与温凝剂所要求的起宜条件不相适应的情况(如pH值的差异和有干扰物质存在等)下,就需要添加一些辅助药剂。这些药剂统称为助凝剂,按其作用,助凝剂主要有以下三类:

(1)pH调整剂在原水pH值不符合工艺要求,或在投加混凝剂后pH值发生较大型化时,就需要投加酸性或碱性物质子以调整。常用的pH调整剂有H2SO4、CO2和Ca(OH)2、NaOH、Na2CO3等。

(2)絮体结构改良剂其作用是加大絮体的粒径、密度和机械强度。这类物质有水玻璃、活性硅酸和粉煤灰、粘土等。前二者主要作为骨架物质来强化低温和低碱度下的絮凝作用;后二者则作为絮体形成核心来加大絮体密度,改善其沉降性能和污泥的脱水性能。

(3)氧化剂当原水中的有机物含量较高时,容易形成泡沫,不仅使感观性状恶化,絮凝体也不易沉降。此时,应投加C12、Ca(C1O)2和NaClO等氧化剂来破坏有机物。当用FeSO4作混凝剂时,则常用O2和Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,以提高混凝效果。

第四节混凝效果的影响因素

影响混凝效果的因素较复杂,主要有水温、水质和水力条件等。

1.水温

水温对混凝效果有明显的影响。无机盐类混凝剂的水解是吸热反应,水温低时,水解困难。特别是硫酸铝,当水温低于5℃时,水解速率非常缓慢。且水量低,粘度大,不利于脱氇胶粒相互絮凝,影响絮凝体的结大,进而影响后续的沉淀处理的效果。改善的办法是投加高分子助凝剂或是用气浮法代替沉淀法作为后续处理。

2.pH值

水的pH值对混凝的影响程度视混凝剂的品种而异。用硫酸铝去除水中浊度时,景佳pH值范围在6.5—7.5之间;用于除色时,pH值在4.5~5之间。用三价铁盐时,最佳pH值范围在6.O一8.4之间,比硫酸钼为宽。如用硫酸亚铁,只有在pH>8.5和水中有足够溶解氧时,才能迅速形成Fe3+,这就使设备和操作较复杂。为此,常采用加氯氧化的方法。

高分子混凝剂尤其是有机高分子混凝剂,混凝的效果受pH值的影响较小。从铝盐和铁盐的水解反应式可以看出,水解过程中不断产生H+必将使水的pH值下降。要使pH值保持在最佳的范围内,应有碱性物质与其中和。当原水中碱度充分时还不致影响混凝效果;但当原水中碱度不足或混凝剂投量较大时,水的PH值将大幅度下降,影响混凝效果。此时,应投加石灰或重碳酸钠等。

3、水中杂质的成分性质和浓度

不经沉淀处理而直接进行接触过滤或是进行气浮处理,反应阶段可以省略。

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她回:“那好吧,你先等我,我在家里,先洗个澡,换身衣服吧。”

半个小时后,她问:“你在哪里开房?”

“欢乐斗地主,电信一区,12号房间,不见不散哦。”

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在面对记者采访时,董事长表示:“我为了了解大家的思想动态,所以加入了员工的微信群里。”

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没有事先的约定,董事长从微信里冒出来,就是以“朋友”的身份,而非“老板”的身份。朋友发红包,抢还是不抢呢?朋友上班抢红包,罚还是不罚呢?

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化身荆棘,刺痛别人,刺伤自己!

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浅谈水处理的混凝方法与混凝剂(一)

浅谈水处理的混凝方法与混凝剂(一) 论文关键词:水处理混凝硫酸铝聚合氯化铝聚合硫酸铁聚丙烯酰胺论文摘要:在诸多的水处理方法中,混凝法是一种最常用的水处理物化方法。这种方法是通过向水中加入混凝剂而使胶体脱稳产生絮凝,从而去除污染物的方法。影响混凝的因素有很多,比如温度、PH值、水力条件、絮凝剂投加量和性质等,调节好这些因素能达到很高的去除效果。 0引言 在工业废水和生活废水处理中,有一种很重要的物化处理方法:混凝法。这种水处理方法应用广泛,各种污染指标去除率高。下面对这一方法进行简单介绍。 1混凝法 1.1混凝法的概念在天然水中和各种废水中,物质在水中存在的形式有三种:离子状态、胶体状态和悬浮状态。一般认为,颗粒粒径小于1nm的为溶解物质,颗粒粒径在1~100nm的为胶体物质,颗粒粒径在100nm~1mm为悬浮物质。其中的悬浮物质是肉眼可见物,可以通过自然沉淀法进行去除;溶解物质在水中是离子状态存在的,可以向水中加入一种药剂使之反应生成不溶于水的物质,然后用自然沉淀法去除掉;而胶体物质由于胶粒具有双电层结构而具有稳定性,不能用自然沉淀法去除,需要向水中投加一些药剂,使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合,增加至能自然沉淀的程度而去除。这种通过向水中加入药剂而使胶体脱稳形成沉淀的方法叫混凝法,所投加的药剂叫混凝剂。 1.2混凝的基本原理废水中的胶体物质具有巨大的比表面积,可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等,使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布,在界面两边产生电位差,这就是胶体微粒的双电层结构。形成双电层结构的微粒的整个胶体结构就称为胶团,整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本身,称为胶核。胶核所带电荷的符号就是胶体所带电荷的符号。胶体微粒之所以能在水中保持稳定性,原因在于胶体粒子之间的静电斥力(胶体常常带有同种电荷而具有斥力)、胶体表面的水化作用及胶粒之间相互吸引的范德华力共同作用。胶体微粒带电越多,其电位就越大,带电荷的胶粒和反离子与周围水分子发生水化作用越大,水化壳也越厚,越具有稳定性。向水中投加药剂,使胶体失去稳定性而形成微小颗粒,而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒,从液体中沉淀下来,这个过程称为凝聚。凝聚有以下几方面的作用: 1.2.1压缩双电层与电荷的中和作用。加入电解质,使固体微粒表面形成的双电层有效厚度减小,从而范德华力占优势而达到彼此吸引形成凝聚;或者加入电不同电荷的固体微粒,使不同电荷的粒子由于静电吸引而彼此吸引,最后达到凝聚。 1.2.2高分子絮凝剂的吸附架桥作用。高分子絮凝剂的碳碳单键一般情况下是可以旋转的,再加上聚合度较大,即主链较长,在水介质中主链是弯曲的。在主链的各个部位吸附了很多固体颗粒,就象是为固体颗粒架了许多桥梁,让这些固体颗粒相对地聚集起来形成大的颗粒。 1.2.3絮体的网捕作用。有些混凝剂(如铝盐或铁盐)有水中形成高聚合度的多羟基化合物的絮体,在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共同沉淀,此过程称为絮凝剂的网捕作用。 2几种常见的混凝剂 常用的混凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、生物絮凝剂等。无机絮凝剂主要产品有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁和聚合硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁和聚合硫酸氯化铝等。有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类产品为代表,生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝能力的高分子有机物,主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核酸。下面简单介绍几种常用的混凝剂。 2.1硫酸铝(AS)无水硫酸铝是无色结晶,易溶于水,常温下硫酸铝以含十八水合物最为稳定。Al2(SO4)3·18H2O是具有光泽的无色颗粒或粉末晶体,极易溶于水,水溶液呈酸性(PH2.2聚合氯化铝(又称碱式氯化铝PAC)聚合氯化铝是应用最广泛的一种絮凝剂,它的固体呈无色至黄色

混凝沉淀池

絮凝沉淀池 1. 混凝沉淀原理 在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体,然后予以分离除去的水处理法。混凝澄清法在给水和废水处理中的应用是非常广泛的,它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标,又可以去除多种有毒有害污 染物。 2.工艺设计 2.1隔板絮凝池设计要点 (1)絮凝时间一般宜为20~30min; (2)絮凝池廊道的流速,应按由大到小渐变进行设计,起端流速宜为0.5~0.6m/s,末端流速宜为0.2~0.3m/s; (3)隔板间净距宜大于0.5m。 2.2 机械絮凝池设计要点

(1)絮凝时间宜为15~20min; (2)池内设3~4挡搅拌机; (3)搅拌机的转速应根据浆板边缘处的线速度通过计算确定,线速度宜自第一档的0.5m/s逐渐变小至末档的0.2m/s; (4)池内宜设防止水体短流的设施。 2.3 折板絮凝池设计要点 (1)絮凝时间一般宜为12~20min; (2)絮凝过程中的速度应逐段降低,分段数不宜少于三段,各段的流速可分别为: 第一段:0.25~0.35 m/s; 第二段:0.15~0.25 m/s; 第三段:0.10~0.15 m/s; (3)折板夹角采用90°~120°; (4)第三段宜采用直板。 2.4 栅条(网格)絮凝池设计要点 (1)絮凝池宜设计成多格竖流式; (2)絮凝时间一般宜为12~20min,用于处理低温低浊水时,絮凝时间可适当延长。 (3)絮凝池竖井流速、过栅(过网)和过孔流速应逐段递减,分段数宜分三段,流速分别为: 竖井平均流速:前段和中段0.14~0.12m/s,末段0.14~0.10m/s; 过栅(过网)流速:前段0.30~0.25m/s,中段0.25~0.22m/s; 竖井之间孔洞流速:前段0.30~0.20m/s,中段0.20~0.15m/s,末段0.14~0.10m/s。 (4)絮凝池宜布置成2组或多组并联形式。 (5)絮凝池内应有排泥设施。

化学混凝法在废水中的应用

化学混凝法在污水处理中的应用 摘要: 本文介绍了混凝法的机理、影响效果的主要因素以及混凝剂研究新进展, 对其处理城市污水的可行性进行了分析。 关键词: 混凝法; 城市污水; 絮凝 随着社会经济的发展, 城市污水排放量持续增加, 我国水环境污染日趋严重。而要解决城市水污染的根本措施就是建设城市污水处理厂。由于我国经济尚不发达, 一方面, 应当重视工艺所具备的技术指标的先进性, 同时必须充分考虑适合中国的国情和工程的性质。为了缓解资金不足与环境污染的矛盾, 我们应当不断研究, 采用经济、高效的城市污水处理办法, 当前用得最多的是生物法, 而生物污水处理厂占地面积广、投资费用大、建设周期长, 这对许多城市来说在现阶段不可能实现。混凝法是目前应用得较多的一种经济、简便的水处理技术, 混凝法不仅投入相对较少, 而且处理效果也很好。 1.混凝法的处理机理 化学混凝的机理涉及的因素很多, 如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH 值、碱度, 以及混凝剂的性质和混凝条件等。但归结起来,可以认为主要是三方面的作用: (1)压缩双电层作用水中胶粒能维持稳定的分散悬浮状态, 主要 是由于胶粒的∫电位。如能消除或降低胶粒的∫电位, 就有可能使微 粒碰撞聚结, 失去稳定性。在水中投加电解质———混凝剂可达此目的。 (2) 吸附架桥作用三价铝盐或铁盐以及其他高分子混凝剂溶于 水后, 经水解和缩聚反应形成高分子聚合物, 具有线性结构。这类高分 子物质可被胶体微粒所强烈吸附。因其线性长度较大.当它的一端吸 附某一胶粒后, 另一端又吸附另一胶粒, 在相距较远的两胶粒间进行 吸附架桥, 使颗粒逐渐结大, 形成肉眼可见的粗大絮凝体。这种由高分 子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程, 称为絮凝。 (3)网捕作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物 在自身沉降过程中, 能集卷、网捕水中的胶体等微粒, 使胶体粘结。 上述三种作用产生的微粒凝结理象———凝聚和絮凝总称为混凝。 2.影响混凝效果的主要因素

混凝沉淀法处理高浊度废水

设计实验一混凝沉淀法处理高浊度水 一、实验目的 1、通过混凝沉淀法处理高浊度废水实验,了解混凝的现象和过程,混合及反应的作用,加深对混凝理论的理解。 2、了解影响混凝条件的相关因素。 3、选择和确定最佳混凝工艺条件,本实验需确定混凝剂的最佳投加量。 二、实验原理及意义 混凝沉淀法所处理的对象,主要是水中的微小悬浮固体和胶体杂质。大颗粒的悬浮固体由于受重力的作用而下沉,可以用沉淀等方法除去。但是微小粒径的悬浮固体和胶体,能在水中长期保持分散悬浮状态,即使静置数十小时以上也不会自然沉降。这是由于胶体微粒及细微悬浮颗粒具有“稳定性”。 胶粒在水中受几方面的影响:①由于胶粒带点现象,带相同电荷的胶粒产生静电斥力,而且ζ电位越高,胶粒间距越近,胶粒间的静电斥力则越大;②受水分子热运动的撞击,微粒在水中做不规则的运动,即“布朗运动”;③胶粒之间还存在着相互引力——范德瓦耳斯力。因此,胶体微粒不能相互聚结,而是长期保持稳定的分散状态。使胶粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电,将极性分子吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触,但是水化膜是伴随着胶粒带电而产生的,如果胶粒的ζ电位消除或减弱,水化膜也就随之消失或减弱。 混凝沉淀法是通过向水中投加混凝剂,来破坏细微悬浮物和胶体颗粒在水中形成的稳定体系,使其聚集形成较大的颗粒而沉降,然后再通过在重力沉降法予以分离的过程。其机理归结起来,可以主要认为是三方面的作用。压缩双电层作用:在水中投加电解质——混凝剂,能消除或降低胶ζ电位,从而使胶粒碰撞聚结,失去稳定性,脱稳的胶粒相互聚结,称为凝聚。吸附架桥作用:混凝剂溶于水后,经水解或缩聚反应形成高分子聚合物,具有线性结构,可被胶体微粒所强烈吸附,形成肉眼可见的粗大絮凝体,此为絮凝。网捕作用:混凝剂水解而形成沉淀物过程中,能卷集,网布水中的胶体等微粒,使胶体粘结。上述产生微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。

混凝实验

混凝实验步骤 本实验分为混凝药剂的筛选、最佳投药量、最佳pH值部分。 一、混凝药剂的筛选 1、配制10L 1‰的藻土原水,开启机械搅拌机,使藻土始终保持悬浮状态; 2、按讲义配制1%的硫酸铝铵、硫酸铝和氯化铁混凝剂,10%的HCl和NaOH; 3、取4只锥形瓶(0#—3#),分别放入200mL原水,在1#-3#中分别滴加上述三种混凝剂(由3个同学配合同时滴加,其他同学观察现象并记录),每次滴加5滴并摇动直到出现矾花(0#也要同时摇动),静置30s,比较这三种混凝剂所形成的矾花状态(0#作为参照)。继续滴加,进一步比较矾花的状态、大小、沉降速度和上清液的澄清度,筛选出一种混凝剂,做以下实验。 二、最佳投药量实验步骤 1、取6个500mL的烧杯,分别放入200mL原水; 2、确定原水特征,即测定原水水样的浊度(FTU)、pH值、温度; 3、确定形成矾花所用的最小混凝剂量。方法是通过慢速搅拌烧杯中200mL 原水,并每次增加0.5mL混凝剂投加量,直到出现矾花为止。这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量; 4、确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤3得出的形成矾花的最小混凝剂投加量,取其1/3作为1号烧杯的混凝剂投加量,取其2倍作为6号烧杯的混凝剂投加量,用依次增加相等混凝剂投加量的方法求出2—5号烧杯的混凝剂投加量,把混凝剂分别加入到1—6号烧杯中(参考:对于FTU=60°的自配水,可分别加入1%的混凝剂1、2、4、 5、 6、8mL); 5、在1号烧杯中放入搅拌子,启动磁力搅拌器,快速搅拌1.5min,慢速搅拌5min;关闭磁力搅拌器,静置沉淀10min,用移液管吸取上清液至比色皿中(注意:吸取上清液时不要扰动底部沉淀物,吸取位置也要尽量相同),立即用浊度仪测定浊度,并对测定结果进行纪录。 6、重复步骤“5”,分别测定2-6号烧杯上清液的浊度。 附:WGZ-200型散射式浊度仪操作步骤 1、预热20分钟 2、置量程10,先以空气调零,将标准浊度片(18.1°)放入光程中调校准 3、先测纯水+比色皿的浊度,以后水样的的浊度测定值要扣除此值 4、水样测定(如果读数超出量程,可置量程于100,但必须重新校正仪器) 三、最佳pH值实验步骤 1、取6个500ml的烧杯,分别放入200mL原水; 2、确定原水特征,即测定原水水样的浊度、pH值、温度。本实验所用原水

混凝沉淀原理

混凝沉淀原理:在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体,然后予以分离除去的水处理法。 混凝法的基本原理是在废水中投入混凝剂,因混凝剂为电解质,在废水里形成胶团,与废水中的胶体物质发生电中和,形成绒粒沉降。混凝沉淀不但可以去除废水中的粒径为10-3~10-6 mm的细小悬浮颗粒,而且还能够去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。 废水在未加混凝剂之前,水中的胶体和细小悬浮颗粒的本身质量很轻,受水的分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷,它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒;其次,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,形成一层水化壳,有阻碍各胶体的聚合。一种胶体的胶粒带电越多,其电位就越大;扩散层中反离子越多,水化作用也越大,水化层也越厚,因此扩散层也越厚,稳定性越强。 废水中投入混凝剂后,胶体因电位降低或消除,破坏了颗粒的稳定状态(称脱稳)。脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大得颗粒,这种现象称为絮凝。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。按机理,混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网铺四种。 在废水的混凝沉淀处理过程中,影响混凝效果的因素比较多。其中有水样的影响:对不同水样,由子废水中的成分不同,同一种混凝剂的处理效果可能会相差很大。还有水温的影响,其影响主要表现在:

a影响药剂在水中碱度起化学反应的速度,对金属盐类混凝影响很大,因其水解是吸热反应;b影响矾花地形成和质量。水温较低时,絮凝体型成缓慢,结构松散,颗粒细小;c水温低时水的粘度大,布朗运动强度减弱,不利于脱稳胶粒相互凝聚,水流剪力也增大,影响絮凝体的成长。该因素主要影响金属盐类的混凝,对高分子混凝剂影响较小。

简述混凝沉淀处理的基本工艺流程和主要设备

简述混凝沉淀处理的基本工艺流程和主要设备 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

简述混凝沉淀处理的基本工艺流程和主要设备 在污水处理过程中,向污水投加药剂,进行污水与药剂的混合,从而使水中的胶体物质产生凝聚或絮凝,这一综合过程称为混凝过程。 混凝沉淀处理流程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个部分 (1)投药混凝剂的配制与投加方法可分为干法投加和湿法投加两种。 ①干法投加干法投加指把药剂直接投放到被处理的水中。干法投加劳动强度大,投配量较难控制,对搅拌机械设备要求高。目前,国内较少使用这种方法。 ②湿法投加湿法投加指先把药剂配成一定浓度的溶液,再投入被处理污水中。湿法投加工艺容易控制,投药均匀性也较好,可采用计量泵、水射器、虹吸定量投药等设备进行投加。 (2)混合混合是指当药剂投入污水后发生水解并产生异电荷胶体与水中胶体和悬浮物接触形成细小的絮凝体(俗称矾花)这一过程。 混合过程大约在10~30s内完成。混合需要搅拌动力,搅拌动力可采用水力搅拌和机械搅拌两种,水力搅拌常用管道式、穿孔板式、涡流式混合等方法;机械式可采用变速搅拌和水泵混合槽等装置。 (3)反应当在混合反应设备内完成混合后,水中已经产生细小絮体,但还未达到自然沉降的粒度,反应设备的任务就是使小絮体逐渐絮凝成大絮体以便于沉淀。反应设备有一定的停留时间和适当的搅拌强度,使小絮体能相互碰撞,并防止生产的大絮体沉淀。但搅拌器强度太大,则会使生成的絮体破碎,且絮体破碎,且絮体越大,越易破碎,因此在反应设备中,沿着水流入方向搅拌强度越来越小。 (4)沉淀废水经过加药、混合、反应后,完成絮凝过程,进入沉淀池进行泥水分离。沉淀池可采用平流、辐流、竖流、斜板等多种结果形式。 加药系统运行操作过程中应注意的问题 为了保证车辆效果,不论使用何种混凝药剂或投药设备,加药设备操作时应注意做到以下几点。 保证各设备的运行完好,个药剂的充足。 定量校正投药设备的计量装置,以保证药剂投入量符合工艺要求。 保证药剂符合工艺要求的质量标准。 定期检验原污水水质,保证投药量适应水质变化和出水要求。 需记录清楚储药池、投药池浓度。 经常检查投药管路,防止管道阻塞或断裂,保证抽升系统正常运行。 出现断流现象时,应尽快检查维修。

混凝澄清法word版本

第四章混凝澄清法 第一节概述 混凝澄清法,是指在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体,然后予以 分离除去的水处理法。 胶体粒子和细微悬浮物的粒径分别为1~l00nm和100~l0000nm。由于布朗运动、水合作用,尤其是微粒间的静电斥力等原因,胶体和细微悬浮物能在水中长期保持悬浮状态,静置而不沉。因 此,胶体和细微悬浮物不能直接用重力沉降法分离,而必须首先投加混凝剂来破坏它们的稳定性, 使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体,才能用沉降、过滤和气浮等常规因液分离法予以去 除。 混凝就是在混凝剂的离解和水解产物作用下,使水中的胶体沼染物和细微悬浮物脱稳并聚集 为具有可分离性的絮凝体的过程,其中包括凝聚和絮凝两个过程,统称为混凝。 混凝澄清法,是给水和废水处理中应用得非常广泛的方法。它既可以降低原水的沏度、色度等 感观指标,又可以去除多种有毒有害污染物;既可以自成独立的处理系统,又可以与其它单元过程组合,作为预处理、中间处理和最终处理过程,还经常用于污泥脱水前的浓缩过程。 第二节胶体结构及其脱稳凝聚机理 一、腔体结构及其电位 图4-l是胶体粒子的双电层结构及其电位分布示意图。粒子的中心,是由数百以至数千个分教 相固体物质分子组成的胶核。在胶核表面,有一层带同号电荷的离子,称为电位离子层。电位离子 层构成了双电层的内层。电位离子所带的电荷称为胶体粒子的表面电荷,其电性正负和数量多少决 定了双电层总电位的符号和大小。

胶体粒子就整体而言是呈电中性的。为了平衡电位离子所带的表面电荷,液相一侧必然存在 众多电荷数与表面电荷相等而电性与电位离子相反的离子,称为反离子。反离子层构成了双电层的 外层,其中紧靠电位离子的反离子被电位离子牢固吸引着,并随胶核一起运动,称为反离子吸附层。 吸附层的厚度一般为几纳米,它和电位离子层一起构成胶体粒子的固定层。固定层外围的反离子由 于受电位离子的引力较弱,受热运动和水合作用的影响较大,因而不随胶核一起运动,并趋于向溶 液主体扩散,称为反离子扩散层。扩散层中,反离子浓度呈内浓外稀的递减分布,直至与溶液中的 平均浓度相等。 固定层与扩散层之间的交界面称为滑动面。当胶核与溶液发生相对运动时,肢体粒子就沿滑动 面一分为二,滑动面以内的部分是一个作整体运动的动力单元,称为胶粒。由于其中的反离子所带 电荷数少于表面电荷总数,所以胶粒总是带有剩余电荷。剩余电荷的电性与电位离子的电性相同, 其数量等于表面电荷总数与吸附层反离子所带电荷之差。胶粒和扩散层一起构成电中性的胶体粒子 (即胶团)。 胶核表面电荷的存在,使胶核与溶液主体之间产生电位,称为总电位或ψ电位。胶粒表面剩 余电荷,使滑动面与溶液主体之间也产生电位,称为电动电位或ζ电位。图4-1中的曲线AC和BC 段分别表示出ψ电位和ζ电位随与胶核距离的不同而变化的情况。ψ电位和ζ电位的区别是:对于 特定的胶体,ψ电位是固定不变的,而ζ电位则随温度、pH值及溶液中的反离子强度等外部条件而 变化,是表征胶体稳定性强弱和研究胶体凝聚条件的重要参数。 根据电学的基本定律,可导出ζ电位(SV)的表达式为: (4-1) 式中 q--胶体粒子的电动电荷密度,即胶粒表面与溶液主体间的电荷差(SC); δ--扩散层厚度,cm; ε--水的介电常数,其值随水温升高而减小。 可见,在电荷密度和水温一定时,ζ电位取决于扩散层厚度δ,δ值愈大,ζ电位也愈高,胶 粒间的静电斥力就愈大,胶体的稳定性愈强。 二、胶体的脱稳和凝聚 胶体因ζ电位降低或消除,从而失去稳定性的过程称为脱稳。脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的 过程称为凝聚。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳和凝聚。按机理,脱稳和凝聚可分为压 缩双电层、电性中和、吸附桥连和网罗卷带4种。 (一) 压缩双电层 压缩双电层是指在胶体分散系中投加能产生高价反离子的活性电解质,通过增大溶液中的反 离子强度来减小扩散层厚度,从而使ζ电位降低的过程。谈过程的实质是新增的反离子与扩散层内 原有反离子之间的静电斥力把原有反离子程度不同地挤压到吸附层中,从而使扩散层减簿。

混凝法

混凝法在造纸废水处理中的应用及研究发展 崔晓霞(四川理工学院材化系四川自贡643000) 摘要:随着现代化工业的高速发展,工业废水的综合利用处理显得日益重要,它严重的污染环境,威胁着人类的生存,目前,在造纸废水处理技术中,清洁生产技术是造纸废水处理的根本,但由于目前缺少成熟且经济可行的清洁生产技术,短期内通过工艺设备改造来减少或者杜绝污染物排放量是不切实际的。混凝法作为末端处理技术,在各中小型造纸厂中占有重要地位。本文综述了混凝法在造纸废水处理中的应用以及其发展。 关键词:混凝法造纸废水应用发展 0引言 随着造纸工业的迅速发展,造纸工业废水已经成为水环境的重要污染源之一。在造纸过程中,除纤维素和部分半纤维素之外的大量有机物要进入废水中,并且即使经过充分的废液回收利用,也还是或多或少地会有一些纤维素和半纤维素流失进入废水中。含有大量有机物的造纸废水排入水体,对水体会造成不同程度的污染。同时造纸过程中通常还需要加入一些必要的化学药剂和化学助剂,这些物质流失进入水体中更是加重了水体污染。 1废水处理方法 目前用于废水处理方法很多 ,根据不同行业所排放的污水和其中所含的不同物质可选用不同的处理方法。主要有机械物理法,生物化学法,物理化学法,化学法。 随着现代化工业的高速发展,工业废水的综合利用处理显得日益重要,它严重的污染环境,威胁着人类的生存,在废水处理中,利用投资少,效果好的混凝技术越来越受到重视。 2混凝法 目前,我国中小型企业造纸工业废水中含有大量的带负荷的木质素 ,细小纤维、填料等多种化学品。使用混凝法处理造纸废水是最简便易行、高效、经济的方法。混凝操作简便易行,效果好,设备费用低,可间歇或者连续运行。 混凝法处理是向废水中加入混凝剂,通过混合,反应凝聚,絮凝等几种综合作用,使废水中胶体或悬浮物沉淀下来,达到分离、净化的目的。 混凝法的关键是混凝剂和助凝剂种类。混凝剂包括无机、有机和高分子三种 ,选择混凝剂和助凝剂原则是价格便宜、易得、用量少、效率高、沉淀密实、沉淀速度快、易与水分离等。目前采用最多的是铝盐、铁盐、高分子 PAM、阳离子聚合物等。助凝剂有酸、碱、活性硅酸、活性炭和各种粘土、氧化剂、液氯等。 3影响混凝的主要因素 3.1水温

实验五 混凝法处理未知生活污水

实验五混凝法处理未知生活污水(4学时) 一实验目的 1.掌握常规水质分析操作。 2.熟悉混凝法操作。 二实验原理 生活污水是城市污水的主要来源,是污水厂处理的主要对象。混凝法适合去除污水中的悬浮物,这有利于富含有机物的悬浮物沉降,从而降低COD、色度和SS等指标。处理污水前,我们需要了解污水的常规指标。COD的测定通常采用国标法,即通过重铬酸钾、硫酸硫酸银消解法,比较耗时。色度的测定有铂钴比色法和稀释倍数法,铂钴比色法相对准确,但是试剂繁琐而且比较昂贵。稀释倍数法操作简单,基本不需要什么试剂,但是方法粗糙,测量结果不太准确。本实验中采用稀释倍数法测量色度变化。SS的测量可以采用浊度仪测量,在没有浊度仪的情况下,可以采用过滤法测量。过滤时使用一定孔径的玻璃滤膜抽滤,或者使用密实的滤纸过滤,然后采用烘干至恒重的方法测量过滤产物的重量。此外还可以通过分光光度计测量微生物含量和可(难)生化降解有机物含量。 三实验设备和仪器 分光光度计(配石英比色皿) 比色管 水里循环真空泵 布氏漏斗(慢速滤纸) 烘箱 分析天平 搅拌器(3台) 400ml烧杯(6个) 玻璃棒 移液管(1ml,5ml,10ml各一支) 洗耳球 四试剂 未知生活污水 硫酸铝(Al2(SO4).18H2O)10g/L 三氯化铁FeCl3.6H2O 10g/L 氢氧化钠NaOH 10%

五实验步骤 1.取原水用稀释倍数法测定色度,用光度计测定OD600、UV254,用过滤法测定SS等常规指标。 2.选择合适的混凝剂对未知生活污水进行混凝处理。 3.取处理后的上清液测定色度、OD600、UV254、SS等指标。 六实验结果整理 对比处理前后未知生活污水的指标变化,分析混凝处理的效果,求出对应指标去除率。

混凝法处理印染废水

混凝法处理印染废水 混凝沉淀是水处理过程中的重要单元,而混凝法最关键的是要选择合适的混凝剂。目前,主要有无机混凝剂、有机混凝剂、复合混凝剂及生物混凝剂四大类。近几年,许多研究者主要对高分子混凝剂和高效复合脱色混凝剂开展了较深入的研究,并在处理印染方面取得了进展。 印染主要含有染料、料浆、染色助剂及纤维杂质、油剂、酸、碱及无机盐等,成分复杂且排放量大,色度高、碱度大、PH较高,生物难降解物多及多变化,被公认为是最难治理的主要有害之一。混凝法处理印染废水具有处理效果良好,成本低等优点,因而成为处理工业废水的重要手段。 1、混凝法的机理 混凝法是通过向污水中投加混凝剂,使细小悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀,得以与水分离,使污水得到净化的方法。混凝法的机理主要是压缩双电层,吸附表面中和,吸附架桥和沉淀网捕四种机理。以上几种作用可能同时产生,在不同的条件下某种作用可能是主导因素。

混凝剂可降低印染废水中的浊度、色度,去除多种高分子物质、有机物。以及某些重金属有毒物质。 2、实验室研究 混凝沉淀是水处理过程中的重要单元,而混凝法最关键的是要选择合适的混凝剂。目前,主要有无机混凝剂、有机混凝剂、复合混凝剂及生物混凝剂四大类。近几年,许多研究者主要对高分子混凝剂和高效复合脱色混凝剂开展了较深入的研究,并在处理印染废水方面取得了进展。 陈文松和韦朝海研究了低剂量Fenton氧化一混凝法对三种不同模拟水样和实际印染废水的处理效果,结果表明,Fenton氧化一混凝法特别适合于处理成分复杂(同时含有亲水性和疏水性染料)的染料废水。实际印染废水的处理结果令人满意,CODcr和色度的去除率分别达到84%和95%。Fenton氧化一混凝法处理印染废水效果好,成本低,操作简单,便于推广。混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能,提高混凝效果。姚晓亮采用镁盐与亚铁盐混合复配对活性染料印染废水进行脱色处理,并与单一组分混凝剂的脱色效果作比较。结果表明:复合混凝剂MgSO4-FeSO4·7H2O的脱色效果明显优于单一组分,表现出显著的协同效应。祝社民和陈英文等将若干廉价的天然和废弃无机粉料(如粉煤灰,黏土等矿物,其中主要含硅、镁、钙和铁等)按一定比例

混凝澄清法

第四章混凝澄清法 第五节混凝澄清设备及工艺 一、混合设备 混合反应器指完成混凝剂与原水混合和反应过程的混合槽和反应池;澄清设备是指完成水与絮凝体分离的沉降池或同时兼有以上三种功能的澄清池。 对混合器的基本要求是,在强烈的水流紊动中迅速完成混凝剂和原水的均匀混合。按动力来源的不同,混合器可分为水力混合器和机械搅拌混合槽两类。混合器的结构形式主要有以下几种。 (1)水泵混合将混凝剂溶液在输水泵的吸入管加入,利用叶轮旋转产生的涡流达到混合。这种方式简便易行,能耗低,且混合均匀。但水泵离反应器不能太远,否则容易在输水管内形成细碎絮凝体。 (2)管道混合将混凝剂溶液加入压力管,利用管内紊流使药剂扩散于水中。管道混合的结构有如图4-5 所示的几种,管内水速宜采用1.5~2.0m/s,投药后的管内水头损失不小于0.3~0.4m。为了提高混合效果,可在管内增设孔板或2~3块交错排列的挡板(如图4-5(c)和(d))。管道混合无活动部件,结构简单,安装使用方便。 (3)机械搅拌混合槽这种混合槽由搅拌桨快速旋转造成的紊流完成混合,槽体结构如图4-6

槽体与搅拌桨的比例尺寸如表4-2。为了提高混合效果,槽内宜设壁挡板。当混合与反应在同一槽内完成时,为了控制物料流向和一定的回流比,还应增设导流筒。壁挡板和导流筒的比例尺寸如表4-3。 槽体有效容积按水力停留时间为10~30s计算,有时还乘以l.2的放大系数。桨叶外缘线速度,若为桨式取1.5~3.0m/s,推进式取5~15m/s。机械传动功率的计算可查有关设计手册。 二、反应设备 混凝反应设备也有机械搅拌和水力搅拌两类。 机械搅拌反应池多为长方形,用隔板分为数格,每格装一搅拌叶轮,叶轮半径中点线速由第一格的0.5~ 0.6m / s 依次递减到最后一格的0.1~ 0.2m / s 15~2075%

混凝法去除废水中COD的探究

环境科学与工程学院 综合实验论文 题目:混凝法去除废水中COD的探究 小组成员:黄柳英刘忠正廖品茗张存款 杨振东欧奕霏宁诗婷车冰氚 吕良好邓美丽林舒康覃丽燕 陈炜潘霏易洋平 作者姓名:廖品茗 学号:3110207216 学院:环境科学与工程学院 指导老师:宋颖 完成时间:2014年7月5日

目录 摘要 (3) 关键词:混凝法混凝剂自配废水 COD (3) 前言 (3) 1、混凝沉淀法 (4) 1.1常用混凝剂 (4) 1.1.1无机混凝剂 (4) 1.1.2有机混凝剂 (5) 2、实验材料及方法 (6) 2.1实验材料及水样 (6) 2.2分析方法 (6) 3、实验结果与分析 (6) 3.1最佳COD浓度水样的确定 (6) 3.2最佳混凝剂的确定 (7) 3.3混凝剂最佳PH的确定 (8) 3.4混凝剂最佳投药量的确定 (9) 3.5实验所得主要结论 (10) 4、结论与建议 (10) 5、实验心得体会 (11) 参考文献 (13)

摘要:环境监控力度的加大导致废水的排放指标越来越严格,尤其是2009年5月1日以后,实施的新标准(GB3544-2008)中增加了氮、磷、色度等指标,变化最大的是CODcr,由原来旧标准的250ml/L降到120mg/L,因此,因此寻找一种可行、经济的深度处理工艺已经迫在眉睫。 本实验在经过查阅了影响污水 COD 去除效果的各个因素,着重于混凝剂选择、投加量的确定以及水力条件等方面进行了实验验证,提出有效提高污水中COD去除率的可能措施。实验探讨了:(1)无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝在处理废水中对COD去除率的影响;(2)无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝的投加量对废水COD去除率的影响;(3)废水PH值对无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝在处理废水时对COD去除率的影响;(4)废水COD浓度在无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝处理废水时对其去除率的影响。 关键词:混凝法混凝剂自配废水 COD 前言 水是宝贵的自然资源,是人类赖以生存的必要条件。人类在活和进行生产活动的过程中,从自然界取用水资源,经过一系列的生产活动后,又把受污染的水排向自然界。这些由于生产活动而改变了原来组成,甚至丧失了使用价值的水称为废水。由于废水中混进了各种各样的污染物,如果排进自然界水体,日积月累,最终给环境带来巨大的破坏。而且由于工业的发展及人口的不断增长,排入自然

混凝沉淀技术在污水处理中的应用

混凝沉淀技术在污水处理中的应用 摘要:水是生命之源,它孕育和滋养了地球上的一切生命.并从各个方面为人类社会服务。水资源的短缺和水环境污染已经严重威胁着人类的健康和安全,制约着经济的进一步发展。水资源保护和水污染防治已成为人类能否实施可持续发展战略的关键问题,引起全世界的普遍关注。 关键词: 水环境污染混凝沉降混凝剂资源利用 1前言 随着我国经济的迅速发展,人口的增加,人民生活水平的逐步提高,工业化和城市化步伐的加快,用水量急剧增加,污水排放量也相应增加,加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染,使地表水,尤其是城市河流水水质逐年变差,水质恶化失去了水源水的利用价值。为保证水资源的可持续利用,解决水环境污染问题,国内外在水处理方面做了大量工作,开发了多种水处理工艺,如生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法和污水生态处理技术等。与这些方法相比,混凝沉淀法以其处理效率高、经济、简便的特点成为世界各国普遍使用的一种水质处理技术。 2混凝沉淀的应用 2.1混凝沉淀的基本原理 废水中的胶体物质具有巨大的比表面积,可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等,使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布,在界面两边产生电位差,这就是胶体微粒的双电层结构。形成双电层结构的微粒的整个胶体结构就称为胶团,整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本

身,称为胶核。胶核所带电荷的符号就是胶体所带电荷的符号。胶体微粒之所以能在水中保持稳定性,原因在于 胶体粒子之间的静电斥力(胶体常 常带有同种电荷而具有斥力)、胶 体表面的水化作用及胶粒之间相互 吸引的范德华力共同作用。胶体微 粒带电越多,其电位就越大,带电 荷的胶粒和反离子与周围水分子发 生水化作用越大,水化壳也越厚,越具有稳定性。向水中投加药剂,使胶体失去稳定性而形成微小颗粒,而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒,从液体中沉淀下来,这个过程称为凝聚。这种过程一般分为3种作用形式:压缩双电层作用、吸附电性中和、吸附架桥作用和沉析物网捕作用 2.1.1压缩双电层作用 水中粘土胶团含有吸附层和扩散层,合称双电层。双电层中正离子浓度由内向外逐渐降低,最后与水中的正离子浓度大致相等。因此双电层有一定的厚度。如向水中加入大量电解质,则其正离子就会挤入扩散层而使之变薄;进而挤入吸附层,使胶核表面的负电性降低。这种作用称压缩双电层。(胶体双电层结构) 也就是说通过加入电解质压缩扩散层而导致胶粒脱稳凝聚的作用机理。脱稳:胶粒因ζ电位降低而失去稳定性的过程;凝聚:脱稳胶体相互凝结形成微小絮凝体的过程。【1】 2.1.2 吸附-电中和作用:

加磁混凝沉淀澄清池用于污水深度处理化学除磷

加磁絮凝净水技术由美国麻省理工皮特博士等在90年代初针对污水深度处理化 学除磷而开发(化学法除磷中形成的铝、铁等磷酸盐沉淀性能很差,传统沉淀池分离困难),并获得美国环保署推广,美国剑桥水务皮特博士等于2006年在中国青岛设立公司推广加磁絮凝净水技术,限于当时国内尚未严格执行一级A 排放标准,无需生化后污水的深度处理,故最初未能应用于市政和工业园污水处理厂,主要用于了油田、石化、食品、化工等的工业污水处理中。 青岛太平洋化工装备公司作为中国最早参与美国剑桥水务磁混凝净水技术装备的开发合作者,历经十年并通过20多个M +FLO 加磁絮凝净水项目的设计/制造/安装/调试和持续改进,至今已有数十项技术改进并申报了部分相关专利,包括加磁快混絮凝系统;超高速斜管沉淀池系统;磁粉污泥回流系统;磁粉污泥剪切和分离回收系统;药剂制备投加系统;控制系统,特别是最关键的磁粉回收率≥99.5%(或磁粉损耗率≤1g/m 3)已远优于美国技术,磁泥絮体剪切机也有重大改进,具有剪切和破碎离散双重作用,其优点是磁粉污泥离散效果好/低转速/长寿命。 锦州西海污水处理厂,污水主要来源为锦州光伏产业园工业污水,一期工程由东北市政院设计,设计处理能力为400003m /d ,工艺流程和二沉池出水水质设计指标为: 由于园区新的工业项目的进入和投产,其进水水质发生了一定变化,特别是总磷偏离原设计指标,二沉池出水TP 有时可达5.2mg/L 。为适应政府污水排放提标(一级A )的要求,由东北市政院负责总体设计,选用青岛太平洋化工装备有限公司 加磁混凝沉淀澄清池 用于污水深度处理/化学除磷

FLO M+加磁絮凝沉淀澄清池(专利技术),对二沉池出水进行深度处理,去除目标污染物为TP、SS和COD,重点是TP,并由青岛太平洋化工装备公司提供FLO M+沉淀池系统工艺包及设计、设备制造、安装及调试(项目EPC),提标改造后的新工艺流程为: 该项目在100天内完成了设备制作和安装,并在10天内完成了现场单机试运和全系统运行调试,二沉池出水经FLO M+加磁絮凝沉淀池处理后, 其出水水质远优于设计要求(一级A排放标准),所有设备运转正常,出水指标稳定,其FLO M+三沉池出水水质数值为: M+FLO加磁絮凝沉淀池用于污水深度处理运行消耗指标为: 混凝剂PAC:25-35g/m3 助凝剂PAM(阴离子):0.5-0.8g/m3 磁粉消耗: 1.0g/m3 电耗:0.015-0.02KW·h/m3 附件:FLO M+加磁絮凝沉淀池净水系统

第四节混凝动力学

第四节、混凝动力学 影响混凝效果的因素中,水力条件是个重要因素,要达到最佳的混凝效果,应该创造良好的水力条件,即设计合理的混合池和絮凝池,而混凝动力学正是其设计的基础。 一、基本概念 1、异向絮凝(perikinetic flocculation ) 异向絮凝指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象。 异向絮凝主要对微小颗粒d <1m μ起作用。 2、同向絮凝(orthokinetic flocculation ) 同向絮凝指借助于水力或机械搅拌使胶体颗粒相碰撞而凝聚的现象。 同向絮凝主要对大颗粒d >1m μ起作用。 说明: (1)在混合和絮凝初期,主要表现为异向絮凝,形成微絮凝体; (2)在絮凝初期以后,则主要表现为同向絮凝,形成粗大絮凝体; (3)两者在时间上没有严格区分,在任何阶段都可能同时存在,只是程度不同。 3、碰撞速率 碰撞速率指单位时间、单位体积内颗粒的碰撞次数。 4、絮凝速率 絮凝速率指单位时间、单位体积内颗粒总数量浓度的减少速率。 [絮凝速率]=-1/2[碰撞速率] 因为: (1)在计算颗粒i 和颗粒j 碰撞次数时,是将两个颗粒相互碰撞数计算了两次,即i 向j 碰撞一次,j 又向i 碰撞一次。而实际上两个颗粒一次相碰就相互凝聚成一个大的颗粒,故絮凝速率为总计算碰撞数的1/2。 (2)负号表示颗粒总数量随絮凝时间而减少,这是小颗粒相互结成大颗粒的结果。 二、异向絮凝 布朗运动为一种无规则的热运动,将导致水中颗粒相互碰撞。 假设:①水中胶体颗粒已完全脱稳;②颗粒每次碰撞都是有效碰撞,都会导致颗粒相互聚集,使小颗粒变成大颗粒;③颗粒为均匀球体。根据费克扩散定律,可导出颗粒碰撞速率为: 28n dD N B P π= (2-7) 式中,N P —— 单位体积中的颗粒在异向絮凝中碰撞速率(1/cm 3·s ); D B —— 布朗运动扩散系数(cm 2/s ); d —— 颗粒直径(cm ); n —— 颗粒数量浓度(个/cm 3)。 扩散系数D B 用斯笃克斯-爱因斯坦公式表示:

混凝沉淀实验报告

实验名称:混凝沉淀实验 一、实验目的 1、通过实验观察混凝现象、加深对混凝沉淀理论的理解; 2、掌握确定最佳投药量的方法,选择和确定最佳混凝工艺条件; 3、了解影响混凝条件的相关因数。 二、实验原理 1.混凝作用原理包括三部分:1)压缩双电层作用;2)吸附架桥作用;3)网捕作用。这三种混凝机理在水处理过程中不是各自孤立的现象,而往往是同时存在的,只不过随不同的药剂种类、投加量和水质条件而发挥作用程度不同,以某一种作用机理为主。对高分子混凝剂来说,主要以吸附架桥机理为主。而无机的金属盐混凝剂则三种作用同时存在。 胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示,又称为Zeta电位。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上,投加混凝剂之后,只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。相反,当电位降到零,往往不是最佳混凝状态。因为水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒。胶体间存在着静电斥力,胶粒的布朗运动,胶粒表面的水化作用,使胶粒具有分散稳定性,三者中以静电斥力影响最大,若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子,能加速胶体的凝结和沉降。 2.混凝剂向水中投加的能使水中胶体颗粒脱稳的高价电解质,称之为“混凝剂”。混凝剂可分为无机盐混凝剂和高分子混凝剂。水处理中常用的混凝剂有:三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝(简称PAC)、聚丙烯酰胺等。本实验使用PAC,它是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物,化学通式为[Al2(OH)nCl(6-n)]m其中m代表聚合程度,n表示PAC产品的中性程度。 3.投药量单位体积水中投加的混凝剂量称为“投药量”,单位为mg/L。混凝剂的投加量除与混凝剂品种有关外,还与原水的水质有关。当投加的混凝剂量过小时,高价电解质对胶体颗粒的电荷斥力改变不大,胶体难以脱稳,混凝效果不明显;当投加的混凝剂量过大时,则高价反离子过多,胶体颗粒会吸附过多的反离子而使胶体改变电性,从而使胶体粒子重新稳定。因此混凝剂的投加量有一个最佳值,其大小需要通过试验确定。 4.影响混凝作用的因素投药量、水中胶体颗粒的浓度、水温、水的pH值等。 5.浊度仪浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中含有泥土、粉尘、微细有机物、浮游动物和其他微生物等悬浮物和胶体物都可使水中呈现浊度。浊度仪采用90°散射光原理。由光源发出的平行光束通过溶液时,一部分被吸收和散射,另一部分透过溶液。与入射光成90°方向的散射光强

水处理的混凝工艺原理

水处理混凝原理 1、混凝定义 向原水中投加混凝剂,破坏水中胶体颗粒的稳定性,通过胶粒间以及其他微粒疸的互相碰撞和聚焦,形成易于从水中分离的絮状物质的过程,称为混凝。 混凝是去除天然水中浊度的最主要的方法。水中浊度是由细微悬浮物所造成的,分散度处于胶体状态时将产生最大的光散射,因而胶体物质是形成浊度的主要因素。 混凝也是去除天然色度的重要方法。水中天然色度来源于腐败的有机植物,主要是土壤中所含的腐殖质。腐殖质是成分十分复杂的物质,分子量从几百到数万。有一部分天然色度属于高分子真溶液,但投加混凝剂可以使天然色度分子与铝或铁形成难溶的络合物,或者是通过混凝剂带的正电荷的水解产物与色度分子的负电荷中和而形成凝絮。 混凝对某些无机物和某些有机污染物,也有一定的去除效果。 水中的铁、硅可以以有机物、亚铁盐的形式,也可以胶体络合物的形式存在于水中。当以胶体形式存在时,可以用混凝的方法去除。如上海黄浦江原水总硅量约16.8毫克/升,溶解性硅为5.6毫克/升,采用混凝-沉淀-过滤处理后,总硅量可降到6.7毫克/升。如果用加强混凝的方法,胶体硅可下降到0.2-0.4毫克/升。 生活饮用水中规定的十种无机物和重金属污染,除了硝酸盐和氟化物外,混凝对常见八种重金属污染都有一定的去除效果。 2、混凝过程 混凝常见分为凝聚和絮凝两个阶段。 胶体颗粒具有十分巨大的比表面积,胶核表面的电位离子吸收相反的离子,形成内外两个电离层。胶体核心外是扩散层和吸附层,当同号电荷颗粒接近到扩散层时同电荷会产生斥力,这是胶体颗粒不会聚集的主要原因。当原水投加混凝剂时,随着采用混凝剂的品种、投加量、胶体颗粒的性质以及介质环境温度等多种因素发生以下变化: ⑴压缩扩散层。当向水中投加电解质盐类时,水中的离子浓度增加,扩散层厚度减少。 ⑵吸附和电荷中和。当采用铝盐或铁盐作为混凝剂时,随着PH值的不同,会有不同的水解产物。当pH较低时,带正电荷。与多数为负电荷的胶体(胶核)颗粒起中和作用,从而导致颗粒相互聚集。 ⑶凝絮网捕。以原沉淀物为网状核心,水中的胶体颗粒可被这些析出的沉析物捕获,水中有胶体越多,沉降分离速度越快。 ⑷粘结架桥。投加高分子物质时,胶体颗粒对高分子物质产生吸附作用,通过高分子链状物吸附胶体,从而减少投加混凝剂的量。 凝聚过程可分为混凝剂投加混合、胶体脱稳、异向絮凝。胶体脱稳是混凝剂水解和杂质胶体脱稳聚集,异向絮凝主要是颗粒的布朗布朗运动聚集,同向絮凝是液体运动聚集。 絮凝是指同向絮凝是液体运动聚集成大片状的凝絮物。 3、影响因素 ⑴混凝剂的影响 聚铝、聚铁为常见水解阳离子的无机盐炎。聚丙烯酰胺,处理高浊度的水以及污泥脱水有一定应用。天然骨胶与三氧化铁同时使用,也有较好效果。活化硅酸经常使用为低温度低浊度水的常用助凝剂。 当水的pH值非常低时,如小于3,此时通过铝离子或铁离子的阳离子浓度增加,压缩胶体颗粒的扩散层使胶体失稳,这种絮凝作用非常有限,起不到效果。 铝盐或铁盐水解产物溶解度非常的低,当投加量超过溶解度时,将产生氢氧化铝或氢氧化铁沉淀,在沉淀过程中形成了一系列的金属羟基聚合物。如溶液的pH值较低时,低于金

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