混凝的原理
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第三节 混凝
第三节 混凝
混凝原理 混凝剂与助凝剂 混凝工艺过程及设备 操作管理 澄清池
钱意
一、混凝原理
混凝就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂）使水中 难以沉淀的细小颗粒（粒径大致在1~100μ m）及及胶体颗 粒脱稳并互相聚集成粗大的颗粒而沉降，从而实现与水分 离，达到水质的净化。
混凝的原理：双电层作用(低分子电解质对胶体微粒产生 电中和以引起胶体微粒凝聚)和化学架桥作用(胶体微粒对 高分子物质具有强烈的吸附作用，各微粒依靠高分子的连 接作用构成某种聚集体，结合成为絮状物)。
混凝机理简介
压缩双电层机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理
影响混凝效果的因素
PH值 水中pH值对混凝剂的水解及其形成的难溶盐溶解度、凝聚 效果等有直接影响，不同的混凝剂，对其产生混凝作用时 的最佳pH值有不同的要求。 水温 水温以 20℃~30℃ 为宜。水温低时，因无机盐类混凝剂 的水解是吸热反应，不利于混凝剂如硫酸铝的水解，且水 温低时水的粘度大，颗粒的布朗运动强度减弱，不利于胶 体脱稳和絮凝物的成长。铝盐作为混凝剂时，水温对混凝 效果有较大影响；铁盐作为混凝剂时，水温对混凝效果影 响不大。
胶体粒子的结构及其电位分布
电泳与电渗
电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向 移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶体微粒间 的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中透过多孔性 固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微粒是带电的。 当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运动，说明该类胶 体微粒带正电；向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电。
W—溶液池的容积，m³ a—混凝剂最大用量，mg/L Q—处理的水量，m³/h c—溶液浓度，一般用10％~20％ n—每昼夜配制溶液的次数，一般为2~6次 溶药池容积：W1=（0.2~0.3）W
混凝原理 混凝剂与助凝剂 混凝工艺过程及设备 操作管理 澄清池
钱意
一、混凝原理
混凝就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂）使水中 难以沉淀的细小颗粒（粒径大致在1~100μ m）及及胶体颗 粒脱稳并互相聚集成粗大的颗粒而沉降，从而实现与水分 离，达到水质的净化。
混凝的原理：双电层作用(低分子电解质对胶体微粒产生 电中和以引起胶体微粒凝聚)和化学架桥作用(胶体微粒对 高分子物质具有强烈的吸附作用，各微粒依靠高分子的连 接作用构成某种聚集体，结合成为絮状物)。
混凝机理简介
压缩双电层机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理
影响混凝效果的因素
PH值 水中pH值对混凝剂的水解及其形成的难溶盐溶解度、凝聚 效果等有直接影响，不同的混凝剂，对其产生混凝作用时 的最佳pH值有不同的要求。 水温 水温以 20℃~30℃ 为宜。水温低时，因无机盐类混凝剂 的水解是吸热反应，不利于混凝剂如硫酸铝的水解，且水 温低时水的粘度大，颗粒的布朗运动强度减弱，不利于胶 体脱稳和絮凝物的成长。铝盐作为混凝剂时，水温对混凝 效果有较大影响；铁盐作为混凝剂时，水温对混凝效果影 响不大。
胶体粒子的结构及其电位分布
电泳与电渗
电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向 移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶体微粒间 的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中透过多孔性 固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微粒是带电的。 当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运动，说明该类胶 体微粒带正电；向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电。
W—溶液池的容积，m³ a—混凝剂最大用量，mg/L Q—处理的水量，m³/h c—溶液浓度，一般用10％~20％ n—每昼夜配制溶液的次数，一般为2~6次 溶药池容积：W1=（0.2~0.3）W
混凝的原理
混凝的原理什么是混凝混凝，也称凝聚剂，是一种常见的建筑材料，被广泛用于混凝土、砂浆和其他建筑材料中。
混凝的主要作用是使液体混合物在适当条件下发生凝结，形成坚固的结构。
混凝的应用领域非常广泛，在建筑、道路、桥梁等工程中起到至关重要的作用。
混凝的原理混凝的原理主要涉及凝聚剂与液体材料之间的相互作用。
凝聚剂一般由粘合剂和添加剂组成，它们与液体材料中的颗粒发生化学反应或物理吸附，从而促进材料颗粒之间的结合。
物理作用物理作用是混凝的主要原理之一。
在液体材料中，颗粒会靠着分子间的引力相互靠拢。
凝聚剂中的添加剂会通过在颗粒表面形成吸附层的方式，使颗粒之间的距离进一步缩小，从而形成较为紧密的结构。
此外，物理作用还包括颗粒之间的电荷作用力、表面张力等。
化学作用化学作用是混凝的另一个重要原理。
凝聚剂中的粘合剂会与液体材料中的颗粒发生化学反应，形成新的物质，从而使颗粒之间的结合更加牢固。
例如，在混凝土中，粘合剂水泥与骨料中的矿物质发生水化反应，生成水化硬固体，从而使混凝土具有一定的强度和耐久性。
混凝的施工过程混凝的施工过程包括准备工作、配合比设计、材料拌和、浇注成型和养护等环节。
准备工作在进行混凝材料的施工之前，需要进行一系列的准备工作。
这包括确定混凝材料的种类和性能要求、施工场地的布置和清理、检查施工设备和工具的完好性等。
配合比设计配合比设计是混凝材料施工的关键环节之一。
通过根据材料的种类及其比例来确定混凝材料的配合比，以确保混凝材料具有所需的强度、可塑性等性能。
材料拌和在混凝材料施工过程中，不同的材料需要按照一定的比例进行拌和。
一般来说，先将颗粒状材料与粘结剂充分混合，再根据需要逐步加入水或其他添加剂进行搅拌。
搅拌的时间和速度也需要根据具体的材料类型和施工要求进行调整。
浇注成型材料拌和后，需要将其迅速浇注到预定的模具或施工区域中。
浇注的过程需要保证材料的均匀性和密实性，避免产生空洞或裂缝等缺陷。
养护材料浇注后，需要进行一定的养护，以确保混凝材料能够发生正常的凝固和硬化过程。
混凝剂原理
混凝剂原理
混凝剂是一种用于固液分离和浓缩的化学物质，常用于水处理、固废处理等方面。
混凝剂的作用是将悬浮在液体中的固体颗粒聚集起来形成较大的颗粒，以便于后续的分离处理。
混凝剂的原理是通过电化学或化学凝聚作用使颗粒之间发生相互作用。
一般情况下，混凝剂被添加到水中时，其会吸附在固体颗粒表面，改变颗粒的表面电荷性质。
这样一来，颗粒之间的排斥力减小，而吸引力增加，使固体颗粒之间发生相互作用，最终形成较大的沉淀物或浮渣。
除了表面电荷性质的改变外，混凝剂还可以通过化学反应的方式引起颗粒聚集。
例如，钙离子添加到水中可以与水中的碳酸根离子发生反应，生成难溶的碳酸钙沉淀，使水中的悬浮颗粒结合在一起。
需要注意的是，混凝剂的选择应根据待处理液体的性质和待达到的处理效果来确定。
不同的混凝剂有不同的适用范围和作用机制，因此在实际应用中需根据具体情况进行选择。
此外，混凝剂的投加量也需要控制，过量的投加会导致处理效果不佳，而过少的投加则不能达到预期的分离效果。
化学混凝法的原理和适用条件
化学混凝法的原理是：
（1）压缩双电层作用：投加电解质消除或胶粒的电位，使微粒碰撞聚结，失去稳定性；
（2）吸附架桥作用：三价铝盐、铁盐以及其它高分子絮凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。
因线性长度较大，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。
（3）网捕作用：三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物，这些沉淀物在自身的沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等颗粒，使胶体粘结。
城市污水的处理不宜用化学混凝法，因为城市污水成分复杂，废水量大，需投加大量的混凝剂，处理费用昂贵。
化学混凝的原理有哪三种
化学混凝的原理有哪三种
化学混凝是一种水处理技术，通过添加化学混凝剂以促使悬浮在水中的颗粒物凝聚成较大的离子聚合体。
常见的化学混凝剂包括有机聚合物和无机盐。
化学混凝的原理主要有以下三种：
1. 电荷中和原理：水中的悬浮物颗粒通常带有正负电荷，通过添加化学混凝剂，其可与悬浮物表面带有异性电荷的离子相互吸引，中和表面电荷，并聚合成较大的团块。
例如，阳离子混凝剂可以中和带有负电荷的悬浮物颗粒，使其凝聚成较大的团块。
2. 凝聚剂桥连作用：某些化学混凝剂能形成桥连剂，使颗粒物表面之间形成桥梁，使其凝聚为较大的群体。
这种原理常见于有机聚合物混凝剂，如聚丙烯酰胺等。
3. 管理凝聚剂原理：添加适量的化学混凝剂改变了水体的化学特性和pH值，使得悬浮物的溶解度发生变化，从而促进其凝聚。
此原理主要通过改变电解质平衡和溶解度来实现。
混凝技术在水处理中的应用探讨
混凝技术在水处理中的应用探讨水是生命之源，是人类生活和工业生产的重要基础。
随着工业化进程的加快和城市化进程的加速，水资源的污染和短缺问题变得日益突出。
为了保护水资源，改善水质，确保人民生活用水的安全，混凝技术成为了水处理领域中的重要手段之一。
本文将就混凝技术在水处理中的应用进行探讨，以期进一步加深对混凝技术的理解和应用。
一、混凝技术的基本原理混凝技术是指利用混凝剂将水中的悬浮物、絮状物、胶体等微小颗粒形成较大的凝聚体，使其沉降或浮于水面，并通过过滤、沉淀等方式将其分离出水体的一种水处理技术。
混凝技术的基本原理是通过给水加入混凝剂，使水中的细小颗粒在混凝剂作用下发生聚集，形成较大的凝聚体，这些凝聚体随后通过沉降、浮升等方式从水中分离出去。
混凝剂一般分为无机混凝剂和有机混凝剂两大类。
常用的无机混凝剂有氧化铝、硫酸铁、氢氧化铁、氢氧化钙等；有机混凝剂一般为聚合物，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等。
这些混凝剂能够改变水中颗粒的表面电荷应力，使颗粒之间发生凝聚，从而实现净水目的。
二、混凝技术在污水处理中的应用1. 混凝前处理在污水处理过程中，混凝技术通常被用于污水的初级处理阶段。
当污水中存在大量的悬浮物、胶体和其他微小颗粒时，通过混凝技术可以将这些颗粒聚集成较大的凝聚体，便于后续的沉降、过滤等处理。
混凝前处理还可以有效减轻后续工艺的负担，提高处理效率。
2. 城市污水处理厂在城市污水处理厂中，混凝技术被广泛应用于污泥脱水和固液分离过程中。
混凝技术可以使污泥中的颗粒形成较大的凝聚体，有利于后续的脱水处理，减少能耗和处理成本。
3. 工业废水处理在工业生产过程中，常常会伴随着大量的废水排放。
这些废水中含有各种有害物质和固体颗粒，通过混凝技术可以将这些颗粒聚集成较大的凝聚体，便于后续的处理和处置。
三、混凝技术在饮用水处理中的应用1. 自来水厂在自来水处理过程中，混凝技术被用于除去水中的浊度和色度物质。
通过加入适量的混凝剂，使水中的悬浮物和胶体凝聚成较大的凝聚体，进而通过过滤等手段将其分离出去，从而提高水质。
混凝原理主要有
混凝原理主要有
混凝土是一种常见的建筑材料，它的主要成分是水泥、砂、石料和水。
混凝土的强度和稳定性对于建筑物的安全性至关重要，而混凝土的强度和稳定性与混凝原理密切相关。
混凝原理简单来说就是水泥和水混合后会发生化学反应，从而形成坚硬的胶状物质。
这个胶状物质会将砂、石料等骨料包裹起来，形成了混凝土，而这个过程叫做混凝。
混凝原理的关键是水泥和水的反应。
水泥在水中会逐渐水化，形成硅酸钙和水合硅酸钙等化合物。
这些化合物会与砂、石料等骨料反应，形成胶状物质。
这个过程是一个放热反应，也就是说，它会释放大量的热量，使混凝土快速凝固和硬化。
混凝原理还受到其他因素的影响。
混凝土中石料的大小、形状和分布均匀性会影响混凝土的强度和稳定性。
同时，混凝土的水胶比也是一个重要的因素。
水胶比指的是水的重量与水泥的重量的比值，它对混凝土的强度和稳定性有很大的影响。
水胶比过高会导致混凝土的强度低下，而水胶比过低则会导致混凝土的可塑性不足，难以施工。
除了水泥和水，混凝土中还会加入一些添加剂，如膨胀剂、减水剂、增强剂等。
这些添加剂可以改善混凝土的性能，如增加混凝土的可塑性、减少混凝土的收缩率、提高混凝土的强度等。
混凝原理不仅在建筑领域中有应用，还广泛应用于其他领域。
例如，混凝土可以用于制造桥梁、道路、隧道等公共基础设施，也可以用于制造船舶、航空器、火车等交通工具。
此外，混凝土还可以用于制造水坝、水库、水处理设备等水利工程。
混凝原理是混凝土的核心，它决定了混凝土的强度和稳定性。
通过了解混凝原理，可以更好地掌握混凝土的制造和应用。
水处理混凝工艺原理
水处理混凝工艺原理1、混凝的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。
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。
混凝原理是什么
混凝原理是什么
混凝原理是指通过加入某种混凝剂，混合搅拌后，使溶液中的悬浮物或胶体颗粒彼此结合，形成较大的沉淀物或凝胶体系的过程。
在这个过程中，混凝剂与悬浮物或胶体颗粒发生物理或化学反应，使其聚集在一起，从而方便沉淀或过滤分离。
混凝的目的主要是为了在水处理、污水处理、制药、食品加工等领域中，去除溶液中的浊度物质、悬浮物或杂质，提高液体的澄清度或减少污染物的含量。
常用的混凝剂有铝盐、铁盐、有机高分子物质等。
混凝原理是依靠混凝剂与悬浮物或胶体颗粒之间的相互作用力，使其迅速聚集、增大体积，并形成大的沉淀物或凝胶体系。
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的相对含量（曲线旁数字分别表示x和y）
(1) 铝总浓度为0.1mol/L ； （2）铝总浓度为10-5mol/L,水温25℃
6.1.5 混凝机理 1．电性中和作用机理 电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电 中和 作用机理，见图6-4。 （1）压缩双电层 加入电解质加入，形成与反离子同电荷离子，产 生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶体颗粒 失去稳定性，产生凝聚作用。 压缩双电层机理适用于叔采－哈代法则，即：凝 聚能力离子价数6。 该机理认为电位最多可降至0。因而不能解释以 下两种现象：①混凝剂投加过多，混凝效果反而 下降；②与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也 有良好的混凝效果。
6．2 混凝剂和助凝剂
6.2.1 混凝剂 混凝剂应符合以下要求：①混凝效果好；②对 人体无危害；③使用方便；④货源充足，价格低 廉。 目前混凝剂的种类有不少于200－300种，分为 无机与有机两大系列，见表6-1。 与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：①适 用的pH值范围较宽；②形成的絮凝体比铝盐絮凝 体密实；③处理低温低浊水的效果优于硫酸铝； ④但三氯化铁腐蚀性较强。 硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便 将二价铁氧化成三价铁。
第六章 混 凝
6．1混凝机理.
6.1.1 基本概念 混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集 过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。 凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。 絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。 混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝 剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作 用。
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 量，由下式决定：
pV gQh V QT
则采用水力絮凝池时，
(6-8)
G
gh T
(6-9)
△ Δ Δ Δ
τ Δ x·Δ y
Δ
△θ
Δ
扭 转 方 向
Δ
图 6-7 层流条件下颗粒碰撞示意
图 6-8 速度梯度计算图示
6．3
凝聚动力学
6.3.1 基本概念 混凝动力学：研究颗粒碰撞速率属于混凝动 力学范畴。 颗粒相互碰撞的动力来自两个方面：颗粒在 水中的布朗运动；在水力或机械搅拌所造成的流 体运动。 异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集 称为异向絮凝。 同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体 运动引起的颗粒碰撞聚集称同向絮凝
胶粒 高分子 胶粒 排斥 胶粒
高分子 排斥
高分子
图 6-5 架桥模型示意
图 6-6 胶体保护示意
3．网捕或卷扫 金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的 网捕与卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含 量成反比，即当原水胶体含量少时，所需 混凝剂多，反之亦然。
6.1.6 硫酸铝的混凝机理 不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机 理不同。何种作用机理为主，决定于铝盐 的投加量、pH、温度等。实际上，几种可 能同时存在。 pH<3 简单的水合铝离子起压缩双电 层作用； pH=4~5 多核羟基络合物起吸附电性中 和； pH=6.5-7.5 氢氧化铝起吸附架桥；
6.4 影响水混凝的主要因素
6.4.1 概述 影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：
①原水性质，包括水温、水化学特性、杂质性质 和浓度等；
②投加的凝聚剂种类与数量； ③使用的絮凝设备及其相关水力参数。
6.4.2水温影响
水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗 粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有： ①无机盐水解吸热； ②温度降低，粘度升高――布朗运动减弱； ③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍 凝聚； ④水温与水的pH值有关
6.1.2 水中胶体的稳定性 胶体稳定性：是指胶体粒子在水中长期保持分散 悬浮状态的特性。 胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定” 两种。 动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力 影响的能力强。 聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水性胶 体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体） 在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳 定性对胶体稳定性的影响起关键作用。胶体颗粒 的双电层结构见图6-1。 滑动面上的电位：称为电位，决定了憎水胶体 的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍， 当ξ电位降低，水化膜减薄及至消失。
铝系 无 机 铁系 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯 （PEO） 两性型： 使用极少 适宜pH：5.5~8
6.5.2 混凝剂投加
混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必 要的水封箱以及注入设备等。。 1.计量设备 计量设备有：转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。 2.投加方式 （1）泵前投加 ：安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近 者，图中水封箱是为防止空气进入，见图6-9。。 （2）高位溶液池重力投加：适用取水泵房距水厂较远者，安 全可靠，但溶液池位置较高，见图6-10。 （3）水射器投加：设备简单，使用方便，溶液池高度不会受 太大限制，但效率低，易磨损，见图6-11。 （4）泵投加：不必另设计量设备，适合混凝剂自动控制系统， 有利于药剂与水混合，见图6-12。
6.3.3 同向絮凝 1.层流理论 层流条件下颗粒的碰撞示意见图6-7。 颗粒的碰撞速率按下式计算：
4 2 3 N0 n d G 3
(6-3)
在被搅动的水流中，考虑一个瞬间受煎而扭转的隔 离体，x y z 见图6-8。设在时间 内，隔离体扭 t 转了 角度，于是角速度 为：
6.3.2 异向絮凝 颗粒的碰撞速率可按下式计算：
(6-1) KT D 式中：DB： 布朗运动扩散系数， 3d T为温度， 为水的运动粘度，为水的密度； 因此： 8 (6-2) Np KTn 2 3
B
N p 8dDB n
2
故Np只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无 关。但当颗粒的粒径大于1m，布朗运动消失。
2.同向紊流理论 同向紊流理论： ①外部施加的能量形成大涡 旋；②大涡旋将能量输送给不涡旋；③小涡旋将 能量输送给更小的涡旋；④只有尺度与颗粒尺寸 相近的涡旋才会引起颗粒碰撞；
（6-10） u为相应于尺度的 式中，紊流扩散系数 D u， 脉动速度，为 1 u （6-11） 15 故 8 3 2 N0 d n （6-12）
6.4.4水中悬浮物浓度的影响
杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效 果差。可采取的对策有： ①加高分子助凝剂； ②加粘土 ③投加混凝剂后直接过滤 如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的 用量，通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水 常需投加有机高分子絮凝剂作为助凝剂。
6．5
混凝剂的配制与投加
6.5.1 混凝剂的溶解和溶液配制 溶解池容积W1：
W1=（0.2~0.3）W2
（6-14）
式中W2为溶液池容积。
24 100aQ aQ W2 1000 1000cn 417cn
（6-15）
式中：W2——溶液池容积，m3 Q——处理的水量 m3/ h a——混凝剂最大投加量，mg/L c——溶液浓度，一般取5%~20% n——每日调制次数，一般不超过3次
排 斥 势 能 ER
r
Er E Emax
r
(a)
0
a
c
间距x
吸 引 势 能 EA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱEa
图 6-2
相互作用势能与颗粒距离关系
（a)双电层重叠； (b)势能变化曲线
6.1.4 硫酸铝在水中的化学反应
硫酸铝Al2（SO4）· 18H2O溶于水后，立 即离解出铝离子，通常是以[Al(H2O)6]3+存 在，但接着会发生水解与缩聚反应，形成不 同的产物。产物包括：未水解的水合铝离子、 单核羟基络合物、多核羟基络合物、氢氧化 铝沉淀等。各种产物的比例多少与水解条件 （水温、pH、铝盐投加量）有关，见图6-3
l 1 u G t t z z
(6-4)
转矩 J 为：
J xy z
于是单位体积水所耗功率p为：
p J xyz G G x y z xyz
p
(6-5)
(6-6) (6-7)
由于 G ，故
Φ （-） 负离子 滑动面 原有正离子 投加的正离子 Φ （-）
滑动面
滑动面
电位Φ
电位Φ
Ⅱ Ⅰ δ Ⅲ δ δ δ
Ⅰ δ
Ⅱ 距离 Ⅲ
（1）
距离
（2）
距离
（3）
图 6-4 压缩双电层和吸附-电中和作用
（2）吸附－电性中和 这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直 接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶 粒等，来降低电位。其特点是：当药剂投加量 过多时，电位可反号。 2．吸附架桥 吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒 与胶粒之间的架桥，架桥模型示意见图6-5。 高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现 象： ①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥； ②但投加过多，会出现“胶体保护”现象，见 图6-6；
100 1.0 1.4 80 13.32
100 1.0 1.3 80 1.4
A1(Ⅲ)（％）
60
A1(Ⅲ)（％）
60 1.2
40
40
20 1.1 6 PH 8 10
1,3 3.4 2.2 2 4
20
1.1
13.32
12
2 (3x-y)+
4
6 PH
8
10
12
图 6-3 在不同PH值下，铝离子水解产物[AL（OH） ]y x
滑动面
胶 核
の
Ⅱ
δ
ζ
d
图 6-1 胶体双电层结构示意