第三章凝聚與絮凝創(chuàng)作：歐陽學(xué)時間：2021.03.03創(chuàng)作：歐陽學(xué)名詞解釋凝聚:膠體脫穩(wěn)并生成微小絮凝體的過程；絮凝：脫穩(wěn)的膠體或微小懸浮物聚結(jié)成大的絮凝體的過程；混凝：凝聚和絮凝的總稱，分別解釋。勢壘：聚沉值：在指定情形下使一定量的膠體顆粒聚沉所需的電解質(zhì)的最低濃度。臨界電位：將卍電位降至某一數(shù)值使膠體顆?？倓菽芮€上的勢壘處E=O,膠體顆粒即可產(chǎn)生凝聚作用，此時的E電位稱為臨界電位。鹽基度：B=[OH]/3[Al]=n/6其比值表示水解和聚合反應(yīng)的程度。Stern層：在與膠體表面附近一、兩個分子厚的區(qū)域內(nèi)，反離子由于受到膠體表面電荷強烈的舲電引力而與膠體緊密吸附在一起，這一固定吸附層為stern層?？键c總結(jié)?膠體定義：尺寸在lnmlpm之間顆粒，包括濁質(zhì)，天然有色成分，病毒，細(xì)菌類，藻類。去除原因：使水產(chǎn)生渾濁的原因；水中細(xì)菌、病毒、污?染物的載體；為專項雜質(zhì)去除的前驅(qū)工藝，減輕后部負(fù)荷。膠體帶電原因：1)同晶魚換，膠體顆粒結(jié)晶中的晶格取代f吏膠體表面產(chǎn)生電荷；2)電離，膠體顆粒表面某些彳匕學(xué)基團在水中電離丁吏膠體帶點；3)膠體顆粒表面與水作用后溶解并電解使膠體帶點；4)膠體顆粒對水中某些離子的吸附使膠體帶電。膠體雙電層結(jié)構(gòu)：受弟爭電引力、熱運動擴散、溶劑化力的共同作用^ '膠核電位形成離子束縛反粒子自由反粒子吸附層 擴散層Stern模型卩0電位：雙電層內(nèi)層與外層之間的電位差；少$電位：又稱Stem電位，為stern平面相對溶液內(nèi)部的電位差；g電位：膠粒在滑動面上相對溶液內(nèi)部的電位差。該電位為膠體體系穩(wěn)定性的指示，其絕對值越大，膠體越穩(wěn)定，越難處理。膠體穩(wěn)定的原因動力穩(wěn)定性：膠體尺寸較小，布朗運動可以客服童力，使膠體穩(wěn)定；帶電穩(wěn)定性：兩個帶相同電荷的膠體顆粒存在舲電斥力；溶劑化穩(wěn)定性：膠體顆粒周圍有一層水分子規(guī)律定向排列的水化層，膠體靠近時，水化層中水分子披擠壓變形產(chǎn)生反彈力；膠體§昆凝機理1） 壓縮雙電層作用：高價態(tài)離子替換低價態(tài)離子使雙電層變??；2） 吸附一電中和作用：膠體顆粒表面吸附異號離子、異號膠體顆?；驇М愄栯姾傻母叻肿?，從而中和了膠體顆粒本身所帶部分電荷，減少了膠體顆粒間的舲電斥力,使膠體更易于聚沉。3） 吸附一架橋作用：高分子物質(zhì)與膠粒也產(chǎn)生吸附作用，起膠粒與膠粒之間的橋梁作用。4） 網(wǎng)捕一卷掃作用：當(dāng)鋁（鐵）鹽混凝劑投量很大而形成大量氫氧化物沉淀時，會像多孔的網(wǎng)一樣，將水中的膠體顆粒和懸浮濁質(zhì)捕獲、卷掃下來，稱網(wǎng)捕或卷掃作用。（都不可過量投加，吸附電中和會導(dǎo)致帶異號電荷再次穩(wěn)定，高分子絮凝劑會產(chǎn)生類似水化膜的高分子層產(chǎn)生反彈力）PAC主要利用水解縮合過程中產(chǎn)生的高價多核配合物的壓縮雙電層作用和吸附電中和作用。絮凝影響因素影響水混凝的主要因素有：水溫、pH值、破度、水中濁質(zhì)顆粒濃度、水中有機污染物、混凝劑種類與投加量、混凝劑投加方式、水利條件。水溫：影響§昆凝劑水解效果，水的黏度，水的布朗運動。對于低溫水處理，可以采用助凝劑，回流泥渣或采用接觸過濾的形式。pH值：影響混凝劑的水解效果，對高分子絮凝劑影響相對較小。堿度：起到緩沖作用，保證絮凝狀態(tài)的最優(yōu)酸堿度，并保證管網(wǎng)水質(zhì)。水中濁質(zhì)顆粒濃度：濁質(zhì)顆粒濃度過低時，顆粒間的碰撞幾率大大減小，混,凝效果變差。濁質(zhì)過高時，所需的混凝劑量也將大幅度增加。水中有機污?染物：水中有機物對人交體有保護(hù)穩(wěn)定作用，將膠體顆粒保護(hù)起來，阻礙膠體顆粒之間的碰撞，阻礙§昆凝劑與X交體顆粒之間的脫穩(wěn)凝集作用?！炖ツ齽┓N類與投加量；5昆凝劑投加方式；水力條件。硫酸鋁作用機理弄口預(yù)先水解原因硫酸鋁不斷水解過程中，吸附架橋作用不斷增強，壓縮雙電層作用不斷減少。預(yù)先水解同向絮凝和異向絮凝及影響因素異向絮凝：由布朗運動引起的顆粒碰撞聚集稱為異向絮凝。布朗運動所造成的顆粒碰扌童速率與水溫成正上匕，與顆粒的數(shù)量濃度平方成正比，而與顆粒尺寸無關(guān)。同向絮凝：由水力或機械攪拌所造成的流體運動引起的顆粒碰扌童聚集稱為同向絮凝。顆粒同向碰扌童速率與顆粒濃度平方成正比，與粒徑的三次方（即體積）成正比，與速度梯度G成正比?；旌虾托跄^程參數(shù)混合絮凝攪拌強度G=7001000slG=2070slGT=l*104105時間1020s1030min控制原因使膠體顆粒迅速脫穩(wěn)，超過水解反應(yīng)時間水解產(chǎn)物自身會聚合產(chǎn)生沉淀物，壓縮雙電層和吸附電中和能力隆低使細(xì)小顆粒之間產(chǎn)生速度梯度；有足夠的反應(yīng)時間使顆粒逐漸增長到可以重力沉降的顆粒尺寸。

設(shè)施水力混合、水泵混合、管式混合、機械混合機械絮凝池/隔板絮凝池/折板絮凝池/柵條網(wǎng)格絮凝池、穿孔流絮凝池12.往復(fù)式隔板絮凝池與回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池類型往復(fù)式回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)折處能星消耗大，絮體碰撞避免絮體破碎，減少顆粒碰撞，但進(jìn)水特點機會大，易引起絮體破碎，施管在池底，施工困難工容易混凝劑投加方式、優(yōu)缺點及其適用條件。投加方式重力投加壓力投加加藥泵優(yōu)點操作簡單，投加安全可靠設(shè)備簡單，使用方便，不受藥液池高程所限可以定量投加，不受壓力管壓力所限缺點必須建造高位藥熔池，增加加藥間高層效率較低，如藥液濃度不當(dāng)，可能引起堵塞價格較貴，泵易引起堵塞，養(yǎng)護(hù)較麻煩中小型水廠；考慮輸適用條件液管線的水損，輸液各種規(guī)模均適用適用于大中型水廠管線不宜過長第四章沉淀自由沉降：發(fā)生在水中懸浮固體濃度不高的情況下，顆粒各自單獨進(jìn)行沉降，顆粒的沉淀軌跡呈直線。整個過程中，顆粒的物理性質(zhì)不發(fā)生變化。（顆粒離器壁距離＞50d,溶液體積濃度小于0.002）擁擠沉降：當(dāng)水中有大量顆粒在有限的水體中沉降時，由于顆粒相互之間會產(chǎn)生影響，致丁吏顆粒沉速較自由沉降時小，這種現(xiàn)象稱為擁擠沉降。（渾液面、沉降層、過渡層、淤積層）界面沉降：當(dāng)水中懸浮物濃度較高（5000mg/L以上），粒徑分布較均勻時，擁擠沉降會在上部澄清水和下部渾水出現(xiàn)明顯界面。清渾水之間的界面稱為渾液面。（二次沉淀夕也后期與污泥濃縮夕也初期沉降均屬此類）壓縮沉降：由于懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團塊結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下披擠出，T吏污泥得到濃縮。二沉池污泥斗及污泥濃縮池中污泥的濃縮過程厲此類沉淀。臨界點：在渾液面沉降過程線中由直線段轉(zhuǎn)入曲線段的分界點。接觸絮凝：利用高濃度泥渣層進(jìn)行接融絮凝，同時利用泥渣層良好的固液分離特性，在一個構(gòu)筑物中同時完成“絮凝''和“沉淀"兩個過程，將泥渣層作為接觸介質(zhì)的過程實際上也是絮凝過程。截留沉速：在沉淀區(qū)始端位于水表面的顆粒處于最不利位宣，如果這個顆粒的運動軌跡恰與池底末端相交，那這一粒徑的顆粒恰在此時芳邑全部沉淀，這個恰能沉淀的速度稱為戳留速度。&截留沉速與表面負(fù)荷率：顆粒的截留沉速U與沉淀池表面負(fù)荷Q/A相等。但含義不同，表面負(fù)荷代表單位沉淀面積上承受的水量；而截留沉速u反映了沉淀池所能全部去除的顆粒中的最小顆粒沉速。淺5也理論：按照理想沉淀池^原理，在保持截留5冗速Uo和水平流速V都不變的條件下，減少沉淀池的深度，相應(yīng)3電減少沉淀時間和縮短沉淀池的長度。即為淺池理論。耗?。簩㈦s質(zhì)顆粒黏附于氣泡上，加快分離速度，在較短實現(xiàn)固、液分離。理想沉淀池的假定條件（1） 顆粒處于自由沉淀狀態(tài)。即在沉淀過程中，顆粒之間互不干擾，顆粒的大小、形狀誹口密度不變，因此，顆粒的沉速始終不變。（2） 水流沿水平方向流動。在過水?dāng)嗝嫔?，各點流速相等，并在流動過程中流速始終不變。（3） 顆粒沉到池底即認(rèn)為已被去除，不再返回水流中。上向流、下向流和水平流斜板斜管沉淀夕也的適用條件由于渾水異童流對于斜板斜管沉淀池的影響，平流沉淀池用于濁度較低的水的沉淀，上向流斜板、斜管沉淀池，可用于懸浮物濃度很高的水，應(yīng)用最廣，下向流斜板沉淀只適宜用于濁度很低的水的沉淀。3?機械攪拌澄清池的工作原理澄清池利用泥渣加速了絮凝過程，T吏結(jié)成的絮體粗大，沉降速度增大，從而提高其處理的表面負(fù)荷，一般上升流速可達(dá)1.01.2m/s,,遠(yuǎn)高于沉淀池表面符合。由于澄清池內(nèi)泥渣老彳匕會影響處理效果，應(yīng)保證原水的濁度，確保泥渣的更新速度。高密度澄清池的工作原理第五章過濾變速過濾：水頭損失保持不變，則濾速減小，這叫變速（減速）過濾。濾速隨時間而逐漸減彳、的過濾過程稱“變速過濾"或“減速過濾"等速過濾：保持濾池進(jìn)水流量不變，即濾速保持不變，則水頭損失增大，這叫等速（恒速）過濾。有效直徑和不均勻系數(shù)：C110,表示通過濾料走量10%的肺孔孔徑（mm）,它反映濾料中細(xì)顆粒的尺才。d80,指通過濾料童量80%的殊孔孔徑（mm）。它反映濾料中粗顆粒的尺寸。d80與dlO的比值稱為濾料的不均勻系數(shù)。通常希望K不大于2?？紫抖龋嚎紫对跒V層中所占比例。粒徑，這個均勻濾料的比表面積與世紀(jì)的不均勻濾料的比表面積相等。當(dāng)量粒徑：一假象均勻濾料的粒徑，這個均勻濾料的表面積與實際的不均勻濾料的比表面積相等。沖洗強度：以cm/s計的反沖洗強度，換算成單位面積濾層所通過的沖洗流量。以L/（s?m2）計。濾層膨脹度：反沖洗時，濾層膨脹后所增加的厚度與膨脹前厚度之比。級酉己：濾料粒徑級酉己是指^濾料中各種粒徑顆粒所占的童量比例。，濾料的粒度分布常用級配曲線表示。濾池工作周期：濾池從開始工作到?jīng)_洗結(jié)束。（工作周期一般選取壓力周期，容易控制且可以保障出水水質(zhì)）水質(zhì)周期：濾池從開始進(jìn)入有效過濾器到出水濁度達(dá)到泄露值，稱為水質(zhì)周期。壓力周期：隨澄清過程的進(jìn)行，濾層的水頭損失h逐漸増加，當(dāng)增至最大值時，便需對濾層進(jìn)行反沖洗，這時濾夕也的過濾周期稱為壓力周期。12?作用水頭：濾前水的最高水位與濾后水水位（常為清水池水位）之差。13?工作層：能使水中懸浮物濃度不斷減小的濾層稱為工作層。泄漏點：濾層工作層移至濾層下緣時，濾池的出水濁度便開始升高，出現(xiàn)懸浮物穿透濾層的現(xiàn)象，即達(dá)到泄漏點。?水力分級：由相對密度不同的濾料組成的濾層，芳2夠在反沖洗時互不勺昆雜而保持各自的分層狀態(tài)，這種在上升水流中使濾料分層的現(xiàn)象為水力分級。?含污能力：單位面積濾層在一個過濾周期里截留的懸浮物量。17.均質(zhì)濾料：是指整個濾層深度方向任何一個斷面上濾料組成和平均粒徑均勻一致。18.反粒度過濾：理想濾層是濾料的粒徑沿過濾水流方向由粗變細(xì)，使水流經(jīng)過粗濾料再經(jīng)過細(xì)濾料。1.慢濾池與快濾池類型慢濾池快濾池利用濾層中粒狀材料所提供的表面積截定義留水中已經(jīng)過混凝處理的懸浮固體的設(shè)備濾速0.10.3m/h(m3/h-m2)812m/h(m3/h?m2)池深3.54.0ma)濾料截留、a)濾料起一定機械截留作用；機理b)微生物代謝作用、b)濁質(zhì)顆粒在濾料表面的黏附作用；c)微生物代謝產(chǎn)物接觸絮凝c)濾料顆粒提供接觸絮凝作用；優(yōu)點不用預(yù)處理，出水水質(zhì)好，對氨氮有一定的去除作用濾速快，運行周期短，自動化程度好缺點占地大，需要人工刮砂，難以滿足大水星。必須加藥混凝，水質(zhì)受預(yù)處理影響大注：快濾池的除濁作用主要依靠表面的吸附作用，故對除濁起作用的主要是濾料的表面積而不是粒徑。2.初濾水成因快濾池反沖洗結(jié)束后恢復(fù)過濾時，出水濁度較高，這部分出水稱為初濾水。濾層反沖洗后殘留在濾層中及濾層上部的反沖洗水濁度較高，開始過濾時殘留水泄露流入底部與底普卩低濁水摻W昆所致。處理方式有須E放、投加W昆凝劑、濾料改進(jìn)。3?顆粒濾料使用要求a） 具有足夠的機械強度。不會摩擦變碎，產(chǎn)生濾料損耗；b） 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。不溶于水，產(chǎn)生濾料損耗并影響水質(zhì)；c） 具有用戶要求的顆粒尺寸和粒徑組成?？刂茷V料厚徑比的原因單位面積濾層的濾料表面積在球度系數(shù)和孔隙度相等的4青況下只與濾料的粒徑比有關(guān)，且快濾夕也的過濾效果與濾料的表面積關(guān)系。對于城市自來水廠，一般控制厚徑比為8001000o水力分級導(dǎo)致的后果與解決辦法負(fù)水頭：當(dāng)過濾進(jìn)行到一定時刻時，上部細(xì)濾料披堵塞，從濾料表面到某一深度處的濾層的水頭損失超過該深度處的水深，該深度處就出現(xiàn)負(fù)水頭。負(fù)水頭會導(dǎo)致水中溶解氣體大量析出產(chǎn)生氣泡，使濾層過濾面積減小，同時使水頭損失增大。產(chǎn)生負(fù)水頭時可以提高清水池水位，降低作用水頭，或采用水封井。若要消除水力分級有以下辦法：采用均質(zhì)濾料，利用氣水反沖洗，使用無煙煤和石英砂搭配的雙層濾料，上向流過濾