關于污水處理技術第1頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.1污水物理法處理技術與設備

物理法處理技術：不改變污染物的化學形式而將其從水中分離。物理法設備簡單、運行費用低、工藝成熟，主要用于去除水中難溶解的大顆粒污染物，為污水一級處理的首選技術。物理法包括沉降、浮選、篩濾、過濾等。第2頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.1.1沉降法(Sedimentation)第3頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.1.1沉降法及其裝置1）原理利用廢水中懸浮顆?；蛞旱蚊芏缺人?，借助重力場作用產(chǎn)生下沉而實現(xiàn)固液分離的一種處理方法（一般適用于去除20～100μm以上的顆粒）。當懸浮物密度大于水時，懸浮物下沉與水分離。

——沉淀當懸浮物密度小于水時，懸浮物上浮與水分離。

——上浮第4頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三根據(jù)污水中可沉降物質(zhì)顆粒的大小、凝聚性能的強弱及其濃度的高低，按觀察到的現(xiàn)象可把沉降可分為四種類型：

※自由沉降(discretesettling)

※絮凝沉降(flocculentsettling)

※成層沉降(集團沉降、干涉沉降）(zone,settlinggroupsettling,hinderedsettling)

※壓縮沉降(compressionsettling)2）沉降類型第5頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三顆粒性質(zhì)和濃度對沉降類型的影響

自由沉淀絮凝沉淀成層（擁擠）沉淀壓縮沉淀沉淀分散顆粒強絮凝顆粒高值低值固體％第6頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

自由沉降絮凝沉降成層沉降壓縮沉降第7頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三3）間歇沉降實驗ABCDBACDAADD均勻懸浮液界面清晰臨界沉降點——過程表觀沉降速度A—澄清區(qū)；B—沉降區(qū)；C—過渡區(qū)；D—壓縮區(qū)第8頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三4）顆粒沉降速度Stokes公式第9頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三Stokes公式說明（1）顆粒與水的密度差（p－l）愈大，它的沉速也愈大，成正比關系。

當p>l時u>0，顆粒下沉；

當p<l時,u<0，顆粒上浮；

當p=l時，u=0，顆粒既不下沉也不上浮。

第10頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三Stokes公式說明（2）水的粘度愈小，沉速愈快，成反比關系。因粘度與水溫成反比，故提高水溫有利于沉降

第11頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三Stokes公式說明（3）顆粒直徑愈大，沉速愈快，成平方關系。因此隨粒度的下降，顆粒的沉降速度會迅速降低。實際水處理過程中，水流呈層流狀態(tài)的情況較少，所以一般沉降只能去除d>20m的顆粒。第12頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三5）沉降裝置作用：是污水進入生物處理前進行初次沉淀，去除進水中的懸浮固體，以及在生物處理后進行二次沉淀，將生化反應的微生物從水中分離，使水澄清。主要類型：平流式豎流式輻流式斜板式第13頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三擋板液面溢流堰出水沉降池排泥管污泥斗刮泥機進水平流式沉降裝置FLASH第14頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三擋板水流溢流堰出水沉降池排泥管中心管進水豎流式沉降裝置《動畫》第15頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三擋板溢流堰出水沉降池排泥管進水上升管（出水孔）進水輻流式沉降裝置FLASH第16頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三進水區(qū)分離區(qū)出水區(qū)污泥區(qū)配水區(qū)清水區(qū)斜板(管)沉淀池第17頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三淺池沉降理論對一深度為H、體積為V的平流式理想沉淀池，其處理水量：

第18頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三隔油池是用自然上浮法分離、去除含油污水中可浮油的處理筑物。污水從池的一端流入池內(nèi)，從另一端流出。在流經(jīng)隔油池的過程中，由于流速降低，密度小于1.0而粒徑較大的油類雜質(zhì)得以上浮到水面上，密度大于1.0的雜質(zhì)則沉于池底。在出水一側(cè)的水面上設集油管。6）隔油池(oilseparator)第19頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三20

平流式隔油池

FLASH第20頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三21

波紋斜板式隔油池

第21頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三自由沉降試驗1沉淀率2總顆粒去除率的計算自學內(nèi)容X第22頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.1.2氣浮法Flotation第23頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三一氣浮的基本原理

（一）基本概念

利用高度分散的微小氣泡作為載體粘附于污水中的懸浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，從而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣設備自水面刮除泡沫，實現(xiàn)固液或液液分離的過程稱為氣浮。具體過程：通入空氣→產(chǎn)生微細氣泡→SS附著在氣泡上→上浮應用：自然沉淀或上浮難于去除的懸浮物，以及比重接近1的固體顆?；蛞后w第24頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（二）氣浮的理論基礎

（1）水中顆粒與氣泡粘附的條件親水性和疏水性物質(zhì)的接觸第25頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

水中懸浮固體顆粒能否與氣泡粘附主要取決于顆粒表面的性質(zhì)。顆粒表面易被水濕潤，該顆粒屬親水性；如不易被水濕潤，屬疏水性。

親水性與疏水性可用液、氣、固三相接觸時形成的接觸角大小來解釋。?W＝σL.G

(1-cosθ)第26頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三當θ→0?，即顆粒完全被水濕潤cosθ→l，?W→0，顆粒不與氣泡粘附，就不宜用氣浮法處理。

當θ→180?，顆粒完全不被水濕潤，cosθ→-1，?W→2σL.G，顆粒易于與氣泡粘附，宜于氣浮法處理。

此外如σL.G很小，?W亦小，也不利于氣泡與顆粒的粘附。第27頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

（2）泡沫的穩(wěn)定性

不穩(wěn)定的后果：氣泡浮到水面后，水分很快蒸發(fā)，泡沫容易破滅，會使已經(jīng)浮到水面的污染物又脫落回到水中。

方法：投加起泡劑（表面活性物質(zhì)）達到易起氣泡的穩(wěn)定的目的。

（3）改變疏水性能

向水中投加浮選劑，可以使顆粒由親水性物質(zhì)變?yōu)槭杷?。?8頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三實現(xiàn)氣浮分離的必要條件

A、必須向水中提供足夠數(shù)量的微細氣泡。

（氣泡理想尺寸為15～30μm）

B、必須使懸浮物呈懸浮狀態(tài)

C、必須使氣泡與懸浮物產(chǎn)生粘附作用，從而附著于氣泡上浮升。

（懸浮物具有疏水性質(zhì)）

CONCLUSION第29頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

（三）投加化學藥劑對氣浮效果的促進作用(1)投加表面活性劑維持泡沫的穩(wěn)定性(2)利用混凝劑脫穩(wěn)

以油的顆粒為例，表面活性物質(zhì)的非極性端吸附于油粒上，極性端則伸向水中，極性端在水中電離，使油粒被包圍了一層負電荷，產(chǎn)生了雙電層現(xiàn)象，增大了ζ-電位，不僅阻礙油粒兼并，也影響顆粒與氣泡粘附。(3)投加浮選劑改變顆粒表面性質(zhì)第30頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三二氣浮的分類與特點根據(jù)氣泡產(chǎn)生的方式氣浮法分為：

㊣電解氣浮法L；

㊣散氣氣浮法：擴散板曝氣氣浮、葉輪氣浮L

㊣加壓溶氣氣?。喝軞饬鞒?、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程L第31頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（一）電解氣浮法1工作原理

電解氣浮法是用不溶性陽極和陰極，通以直流電，直接將污水電解。陽極和陰極產(chǎn)生氫氣和氧氣的微細氣泡，將污水中的污染物顆?；蛳冉?jīng)混凝處理所形成的絮凝體粘附而上浮至水面，生成泡沫層，然后將泡沫刮除，實現(xiàn)分離去除污染物質(zhì)。

在直流電作用下，正負兩極產(chǎn)生的氫和氧的微氣泡，將污水中呈顆粒狀的污染物帶至水面以進行固液分離。

第32頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2電解氣浮法的氣浮裝置

豎流式電解氣浮池第33頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

平流式電解氣浮池第34頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（二）散氣氣浮法1微孔曝氣氣浮法第35頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2剪切氣泡氣浮法

葉輪氣浮設備構造依靠高速轉(zhuǎn)子的離心力所造成的負壓而吸入空氣，并與提升上來的污水充分混合后，在水的剪切作用下，氣體破碎成微氣泡而擴散于水中。FLASH第36頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（三）加壓溶氣氣浮法工作原理：在加壓條件下，使空氣溶于水，形成空氣過飽和狀態(tài)。然后減至常壓，使空氣析出，以微小氣泡釋放于水中，實現(xiàn)氣浮，此法形成氣泡小，約20～100μm，處理效果好，應用廣泛。第37頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（2）加壓溶氣氣浮工藝流程加壓溶氣氣浮可分為：全溶氣流程、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程。Ⅰ全溶氣流程FLASH第38頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三Ⅱ部分溶氣流程FLASH第39頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三Ⅲ

回流加壓溶氣流程FLASH第40頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（四）氣浮池●平流式氣浮池第41頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三●豎流式氣浮池第42頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三●反應——氣浮池●反應——氣浮——沉淀池●綜合式氣浮池第43頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三●反應——氣浮——過濾池第44頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三三氣浮法在含油污水處理中的應用乳化油（<10m，一般0.1-2m氣浮）第45頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.1.3過濾

Filtration第46頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三過濾法及其裝置1）過濾的分類過濾是利用過濾介質(zhì)將固體和液體分離的操作，

可分為濾餅過濾和深層過濾兩大類別。兩種不同的過濾方式示意圖a.濾餅過濾；b.深層過濾1－濾餅；2－過濾介質(zhì)懸浮液清液懸浮液清液第47頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2）過濾機理（1）遷移機理懸浮顆粒脫離流線而與濾材顆粒接觸的過程就是遷移過程。在遷移過程中，與物理的或水力學的各種因素有關的作用：攔截作用、慣性作用、擴散作用、沉降作用、水力作用。（2）附著機理由于上述遷移過程而與濾材顆粒接觸的懸浮顆粒，不再從濾材表面脫離，而達到去除水中懸浮顆粒的過程就是附著過程。它主要是通過以下幾種機理來實現(xiàn)的。絮凝作用、范德華引力、水合作用、互相吸附。（3）脫落機理當顆?；蝾w粒團與過濾介質(zhì)表面的結合力較弱時，它們就會從濾材表面是脫落下來。因此，附著及遷移是可逆的。致使顆粒脫落的主要原因是流體對附著的顆粒的剪切作用及運動的顆粒對附著的顆粒的碰撞。第48頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三反沖洗水排水排水出水進水EDCBA濾料層承托層配水系統(tǒng)水渠3）過濾裝置——快濾池快濾池構造示意圖第49頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三濾料及其級配常用的過濾介質(zhì)：

石英砂、無煙煤、大理石、白云石、花崗石，石榴石、磁鐵礦和鈦鐵礦等

濾料的級配（濾料的粒徑分布）單一濾料多級濾料第50頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三承托層承托層承托層出水出水出水石英砂石英砂石英砂無煙煤無煙煤鐵磁礦小大第51頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三壓力濾池第52頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三第53頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

使用核桃殼過濾器處理含油污水是污水處理技術發(fā)展的一種趨勢。與石英砂過濾器比較,有更為突出的優(yōu)點:核桃殼過濾器屬于輕質(zhì)濾料過濾器;這種過濾器的基本結構和過濾原理與石英砂過濾器相同,區(qū)別是作為濾料的核桃殼的密度較小,一般在1.2g/cm3左右;由于濾料較石英砂濾料輕,反沖洗時在水流作用下濾層成為沸騰床,由濾料間隙形成的微孔被解除,吸附的懸浮物得以脫附。因此,這種過濾器屬于非固定孔隙過濾器,反洗再生能力較強,過濾性能穩(wěn)定,適合于中高滲透率地層水質(zhì)要求的采出水過濾。但目前廣泛應用的攪拌式核桃殼過濾器存在以下一些問題,如反洗壓力過高,對過濾器內(nèi)部結構沖擊較大;濾料反洗不徹底,使出水水質(zhì)受到影響,容易出現(xiàn)堵罐和跑料等現(xiàn)象。核桃殼過濾器處理含油污水第54頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三泵循環(huán)再生式過濾器

內(nèi)循環(huán)方式是利用泵將核桃殼濾料送入過濾器內(nèi)的搓洗器中,直接在過濾器內(nèi)完成對濾料的再生處理。該循環(huán)方式的特點是反洗再生充分,出水質(zhì)量穩(wěn)定且結構簡單,沒有附加的管路和閥件,簡化了控制系統(tǒng),使得設備的使用、維護方便,節(jié)省了設備投資。啟動循環(huán)再生泵,使得罐內(nèi)液體經(jīng)過循環(huán)再生泵進入再生器中心噴管對濾床進行噴射,將濾料翻起“液化”,使油和雜質(zhì)與濾料分離。再生器的獨特設計可使含油及雜質(zhì)的濾料在高速水流的作用下,從切線方向進入再生器,在再生器狹小的空間內(nèi)高速碰撞摩擦,保證介質(zhì)在無任何化學藥劑輔助的情況下達到充分的再生,其內(nèi)部高能流化的水流場可以使溶解物、油與核桃殼高效分離。過濾后的污水經(jīng)循環(huán)再生泵進入中心噴管的油和雜質(zhì)通過中心濾網(wǎng),從排污口排出,而進入中心噴管的濾料,由于中心濾網(wǎng)的截留,被保留在過濾器內(nèi)。再生泵停止工作后,分散的濾料由于重力的作用而沉降聚集成床。排除過濾器中的殘留污水,并用濾后水沖洗過濾器,從而濾床得以恢復。再生過程完成后,過濾器進入正常的過濾過程。第55頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三泵循環(huán)再生式過濾器第56頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.2化學法處理技術與設備

化學法處理技術：利用化學反應原理及方法分離廢水中的污染物，或改變其性質(zhì)，使之無害化的處理方法。處理對象：可溶解的無機物

難以生物降解的有機物

膠體物質(zhì)化學法處理技術包括中和、混凝、氧化還原法等。第57頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.2.1中和

NeutralizationProcess

第58頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.2.1中和法及其裝置1）中和原理

H＋＋OH－→H2O2）中和方法酸堿廢水相互中和投藥中和過濾中和第59頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三酸堿廢水相互中和法及設備若酸、堿廢水均為均勻排出，且所含酸堿能相互平衡，可直接在管道內(nèi)混合反應，不需設中和池。若排出的酸堿濃度和流量經(jīng)常波動變化，則應設置中和池以進行中和反應；如果廢水本身的酸、堿含量很難平衡，往往還需要補加中和劑；當出水水質(zhì)要求很高，或廢水中含有其他雜質(zhì)或重金屬離子時，連續(xù)流無法保證出水水質(zhì)，較穩(wěn)妥可靠的方法是采用間歇式中和池。第60頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三投藥中和法及設備常用藥劑酸性廢水的處理石灰石灰石苛性鈉蘇打堿性廢渣廢堿液堿性廢水的處理含酸廢水酸酸性廢氣第61頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三投藥中和法及設備工藝過程及設備

混合反應池沉淀池脫水或干化床酸（堿）性廢水投藥中和流程

投藥出水酸（堿）性廢水攪拌出渣中和劑制備第62頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三過濾中和法及設備過濾中和法：

將酸性廢水通過反應器中具有中和能力的堿性濾料層，在過濾的同時達到中和的目的。該法適用于處理：1）較清潔的、低濃度的酸性廢水；2）生成易溶鹽的酸性廢水。常用濾料常用堿性濾料石灰石（CaCO3）大理石（CaCO3）白云石（MgCO3·CaCO3）第63頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三過濾中和法常用設備固定床中和濾池a.升流式b.下降式固定床中和反應器1.穿孔底板2.配水管3.濾料4.集水槽第64頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三過濾中和法常用設備升流膨脹式中和濾池升流膨脹式中和濾池示意圖變速升流膨脹式中和濾池

1—出水；2—進水管φ80；3—穿孔底板第65頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.2.2氧化還原法

RedoxProcess

第66頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.2.2氧化還原法及其裝置氧化還原法：利用氧化還原反應將廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為不溶解的或無毒的新物質(zhì)，達到無害化的目的。

處理對象：氧化法有機污染物（如色、嗅、味、COD）還原性無機離子（如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等）還原法廢水中的重金屬離子（如汞、鎘、銅、鉻、鎳等）方法分類：

藥劑法光化學法電化學法

藥劑氧化——空氣、臭氧、次氯酸鈉、高錳酸鉀藥劑還原——活潑金屬置換第67頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三1）臭氧氧化原理臭氧是由三個氧原子組成的氧的同素異構體。通常為淡藍色氣體，高壓下可變成深褐色液體。臭氧在化學上極不穩(wěn)定，易分解，其反應式為：

臭氧在空氣中的分解速度隨溫度升高而加快，在270℃時立即分解。分解時放出的初生態(tài)氧[O]，很快就能和被氧化的物質(zhì)起反應，所以臭氧是一種很強的氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。臭氧在純水中的分解速度比在空氣中快得多。第68頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三臭氧與水中有機物反應機理

D反應直接反應直接氧化有機物、微生物等，可產(chǎn)生直接氧化產(chǎn)物，反應速度慢，有選擇性R反應間接反應通過OH●自由基和有機物、微生物、CO32-、HCO32-的反應，生成次自由基反應CO32-●、HCO32-●，次自由基也能和有機物反應（但反應速度慢）；反應速度快，無選擇性第69頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2）臭氧氧化特點臭氧可使廢水中的污染物氧化分解，常用于降低BOD、COD，脫色、除臭、除味，殺菌、殺藻，除鐵、錳、氰、酚等。臭氧氧化的優(yōu)點是氧化能力強；處理后廢水中的臭氧易分解，不產(chǎn)生二次污染；制備臭氧用的空氣和電不必貯存和運輸，操作管理也較方便；處理過程中一般不產(chǎn)生污泥。其缺點是造價和處理成本高。第70頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三3）主要設備臭氧發(fā)生器

無聲放電法制備臭氧管式（臥式）臭氧發(fā)生器1－空氣或氧氣進口；2－臭氧出口；3－冷卻水進口；4－冷卻水出口；5－不銹鋼管；6－放電間隙；7－玻璃管；8－變壓器第71頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三臭氧接觸反應設備

多孔擴散板式鼓泡塔、填料塔、噴霧塔1—出水；2—布水器；3—尾氣；4—尾氣分解罐；5—進水；6—微孔擴散板；7—臭氧化氣1—臭氧化空氣；2、3、5、6—廢水；4—尾氣1—尾氣；2—泡沫分離器；3—進水；4—填料；5—支撐板；6—臭氧化空氣；7—出水第72頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三臭氧接觸反應設備

塔板式反應器（篩板塔和泡罩塔）(a)1—尾氣；2—進水；3—塔板；4—堰；5—降液管；6—進氣；7—出水；(b)1—塔板；2—外殼；3、5—液流；4—氣流；6—液流堰；7—外殼；8—將液管；(c)1—升氣管；2—泡罩；3、5—液流；4—氣流；6—液流堰；7—外殼；8—將液管；9—塔板第73頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三電化學污水處理技術的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應或間接電化學轉(zhuǎn)化，即直接電解和間接電解。直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從污水中去除。直接電解可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機物無機化，從而達到削減、去除污染物的目的。陰極過程就是污染物在陰極表面還原而得以去除，主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。4）電化學污水處理技術第74頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三間接電解是指利用電化學產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。間接電解分為可逆過程和不可逆過程。可逆過程是指氧化還原物在電解過程中可電化學再生和循環(huán)使用。不可逆過程是指利用不可逆電化學反應產(chǎn)生的物質(zhì)，如具有強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、H2O2和O3等氧化有機物的過程，還可以利用電化學反應產(chǎn)生強氧化性的中間體，包括溶劑化電子、?HO、?HO2、O2-等自由基。第75頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

光化學反應就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產(chǎn)生分子激發(fā)態(tài)，之后才會發(fā)生化學變化到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，或者變成引發(fā)熱反應的中間化學產(chǎn)物。利用光化學反應治理污染，包括無催化劑和有催化劑參與的光化學氧化。5）光化學污水處理技術第76頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三2.2.3混凝(Coagulation)第77頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三一、混凝原理和用途混凝的主要對象是污水中的細小懸浮顆粒和膠體微粒（colloidalmatters)，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去?；炷峭ㄟ^向污水中投加混凝劑(coagulant)，破壞膠體的穩(wěn)定性，使細小懸浮顆粒和膠體微粒聚集(aggregation)成較粗大的顆粒而沉降與水分離，使污水得到凈化?；炷ㄊ俏鬯幚碇谐２捎玫姆椒ā？梢杂脕斫档臀鬯臐岫群蜕?，去除多種高分子有機物、某些重金屬和放射性物質(zhì)。P78

第78頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三第79頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱。凝聚：膠體失去穩(wěn)定性的過程稱為凝聚。絮凝：脫穩(wěn)膠體相互聚集稱為絮凝。

混凝過程涉及：①水中膠體的性質(zhì)；②混凝劑在水中的水解；③膠體與混凝劑的相互作用。第80頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三81

二、污水中膠體顆粒的穩(wěn)定性及脫穩(wěn)機理1.膠體的特點：粒徑小，一般直徑為10-3－10-8mm；布朗運動，顆粒在污水中受水分子熱運動的碰撞而作無規(guī)則的布朗運動；帶電，同類膠體微粒帶有同性電荷。水化膜，許多水分子被吸引在膠體微粒周圍，形成水化膜。第81頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核ξ電位Ψ電位膠體的結構

第82頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三83

[Fe(OH)3]mnH＋

(n－x)Cl－x+Cl－

[膠核]電位形成離子，束縛反離子自由反離子膠核(nuclear)膠粒(colloidalparticle)吸附層stationarylayer擴散層diffuselayer膠團(colloidalmicelle)第83頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

3水中膠體的穩(wěn)定性膠體穩(wěn)定性：是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。膠體穩(wěn)定性分“動力學穩(wěn)定性”和“聚集穩(wěn)定”兩種。動力學穩(wěn)定性：無規(guī)則的布朗運動強，對抗重力影響的能力強。聚集穩(wěn)定性包括：①膠體帶電相斥（憎水性膠體）；②水化膜的阻礙（親水性膠體）在動力學穩(wěn)定性和聚集穩(wěn)定兩者之中，聚集穩(wěn)定性對膠體穩(wěn)定性的影響起關鍵作用?；瑒用嫔系碾娢唬悍Q為電位，決定了憎水膠體的聚集穩(wěn)定性。也決定親水膠體的水化膜的阻礙，當ξ電位降低，水化膜減薄及至消失。第84頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三85

4.膠體的脫穩(wěn)機理膠體因電位降低或消除，從而失去穩(wěn)定性的過程稱為脫穩(wěn)(destabilization)，脫穩(wěn)的膠粒相互聚集為較大顆粒的過程稱為凝聚(coagulation)?；炷臋C理：混凝可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕四種機理。第85頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三86

（1）壓縮雙電層機理

(modificationoftheelectricaldoublelayer)雙電層的厚度與溶液中的反離子的濃度有關。當向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高時，則擴散層的厚度將減小。該過程的實質(zhì)是加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。由于擴散層厚度的減小，膠粒得以迅速凝聚。第86頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三87

溶液中離子濃度與擴散層厚度的關系

溶液中離子濃度低溶液中離子濃度高BA離顆粒表面的距離反離子濃度第87頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三88

（2）吸附電中和機理

(electricalneutralization)膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。第88頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三89

（2）吸附電中和機理

(electricalneutralization)膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。第89頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三90

（3）吸附架橋（橋連）機理

(polymerbridgingofcolloids)吸附架橋作用主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的過程。本機理能解釋當污水濁度很低時有些混凝劑效果不好的現(xiàn)象。因為污水中膠粒少，當聚合物伸展部分一端吸附一個膠粒后，另一端因粘連不著第二個膠粒，只能與原先的膠粒粘連，就不能起架橋作用，從而達不到混凝的效果。第90頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三91

高分子聚合物對膠體或微粒的吸附架橋作用示意圖

＋＋＋脫穩(wěn)膠體絮凝體膠體高分子聚合物脫穩(wěn)膠體第91頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

高分子絮凝劑投加后，通常可能出現(xiàn)以下兩個現(xiàn)象：

①高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；②但投加過多，會出現(xiàn)“膠體保護”現(xiàn)象。吸附架橋模型示意膠體保護示意第92頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三93

（4）沉淀物網(wǎng)捕機理

(entrapmentintheflocstructure)沉淀金屬氫氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3)或帶金屬的碳酸鹽(如CaCO3)時，水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質(zhì)所網(wǎng)捕。以上介紹的混凝的四種機理，在水處理中往往可能是同時或交叉發(fā)揮作用的，只是在一定情況下以某種機理為主而已。第93頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

e.g.硫酸鋁的混凝機理

不同pH條件下，鋁鹽可能產(chǎn)生的混凝機理不同。何種作用機理為主，決定于鋁鹽的投加量、pH、溫度等。實際上，幾種可能同時存在。pH<3.75簡單的水合鋁離子起壓縮雙電層作用；pH=3.75~6.75多核羥基絡合物起吸附電性中和；pH>7.5氫氧化鋁起吸附架橋；pH產(chǎn)物<3.75Al3+、Al(OH)2+3.75<pH<5.5Al7(OH)174+、Al2(OH)24+5.5<pH<6.75Al13(OH)345+6.75<pH<7.75Al13(OH)345+，出現(xiàn)多核聚集體或Al(OH)3溶膠pH>7.75Al(OH)3溶膠、Al(OH)4-第94頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三P95

污水混凝劑混合反應沉降（澄清）出水污泥三、混凝的工藝過程混合目的是使混凝劑盡快與水混合，需要短時間高強度攪拌反應階段的目的是使藥劑與水中的細小顆?；蚰z體物質(zhì)作用生成盡可能大的絮體，為沉降分離創(chuàng)造條件，需要低強度長時間攪拌。許多因素影響反應過程澄清的目的是使所生成的絮體與水分離，完成凈化過程第95頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三四、混凝劑與助凝劑凝聚、絮凝和混凝這三個詞常引起混淆。凝聚(coagulation)是指膠體被壓縮雙電層而脫穩(wěn)聚集為較大顆粒的過程；絮凝(flocculation)則指脫穩(wěn)粒子聚結成大絮體的過程；混凝（coagulation-flocculation）則包括凝聚與絮凝兩種過程。P96

第96頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三

凝聚是瞬時的，所需的時間是將化學藥劑擴散到全部水中的時間。

絮凝則與凝聚作用不同，它需要一定的時間讓絮體長大，但在一般情況下兩者難以截然分開。

混凝劑(coagulant)：一般把能起凝聚與絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。

助凝劑(coagulantaids)：當單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某類輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。P97

第97頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三1.混凝劑P98

無機鋁系硫酸鋁明礬聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（PAS）適宜pH：5.5~8鐵系三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸鐵（國內(nèi)生產(chǎn)少）聚合硫酸鐵聚合氯化鐵適宜pH：5~11，但腐蝕性強有機人工合成陽離子型：含氨基、亞氨基的聚合物國外開始增多，國內(nèi)尚少陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非離子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）兩性型：使用極少天然淀粉、動物膠、樹膠、甲殼素等微生物絮凝劑見第三章第98頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三99

2.助凝劑（1）pH調(diào)整劑常用的pH調(diào)整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等。（2）絮體結構改良劑如活性硅酸、粘土等。（3）氧化劑可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來破壞有機物，以提高混凝效果。第99頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三100

五、投藥方法及設備投藥方法有干(dry)投法和濕(wetted)投法。干投法是把經(jīng)過破碎易于溶解的藥劑直接投入污水中。干投法占地面積小，但對藥劑的粒度要求較嚴，投加量較難控制，對機械設備的要求較高，同時勞動條件也較差。目前應用的較少。濕投法是將混凝劑和助凝劑配成一定濃度的溶液，然后按處理水量大小定量添加?；炷齽┑臐穹ㄍ都影ㄋ巹┑呐渲啤⑺巹┑挠嬃亢退巹┑耐都尤齻€過程。第100頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三101

六、混合與反應(mixingandreaction)1.混合污水與混凝劑和助凝劑進行充分混合，是進行反應和混凝沉淀的前提。對混合要求是速度快和均勻。一般有兩種混合型式：一種是借水泵的吸水管或壓水管混合。另一種是在混合槽內(nèi)進行混合?；旌喜刍旌铣Ｓ玫挠袡C械混合槽，分流隔板式混合槽，多孔隔板式混合槽。第101頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（1）水泵混合投藥投加在水泵吸水口或管上?；旌闲Ч?，節(jié)省動力，各種水廠均可用，常用于取水泵房靠近水廠處理構筑物的場合，兩者間距不大于150m。（2）管式混合管式靜態(tài)混合器：流速不宜小于1m/s，水頭損失不小于0.3-0.4m，簡單易行。第102頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三（3）機械混合在池內(nèi)安裝攪拌裝置，攪拌器可以是槳板式、螺旋槳式或透平式，速度梯度700-1000s-1，時間10-30s以內(nèi)，優(yōu)點是混合效果好，不受水質(zhì)影響，缺點是增加機械設備，增加維修工作。第103頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三104

（4）分流隔板式混合槽

第104頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三105

（5）多孔隔板式混合槽

第105頁，講稿共120頁，2023年5月2日，星期三106

2.反應(reaction)水與藥劑混合后進入反應池進行反應。反應池內(nèi)水流特點是流速由大到小。在較大的反應流速時，使水中的膠體顆粒發(fā)生碰撞吸附，在較小的反應流速時，使碰撞吸附后的顆粒結成更大的礬花。反應池的型式有機械攪拌、隔板反應池，