1、第二章 水的物理化學處理方法機械各種沉淀池的比較第二節 水中懸浮物質和膠體物質的去除一、沉淀根據不同廢水的性質以及沉淀池的形式，可參考以下設計參數：沉淀池的設計參數（一）混凝過程的理論基礎1、膠體的穩定性和膠體結構 雙電層理論：Stern于1924年提出膠核：由不溶于水的分散相物質分子組成電位離子反離子層固定層（反離子吸附層+電位離子）擴散層雙電層二、混凝去除對象：自然沉降法不能去除的懸浮微粒及膠體污染物。混凝包括兩個步驟：P115凝聚：使膠體脫穩并聚集為微絮粒；絮凝：微絮粒通過吸附、卷帶和橋連而成長為更大的絮體。2、膠體的脫穩 不同的化學藥劑能使膠體以不同的方式脫穩。 根據4位學者的DLVO

2、理論，脫穩機理可歸結為以下四種：壓縮雙電層：投加電解質，降低電動電位，縮小擴散層厚度；吸附電中和作用：中和部分或全部電荷，減小靜電斥力；吸附架橋作用網捕作用：金屬離子水解和聚合，形成氫氧化物膠體狀沉淀物。（二）混凝劑、助凝劑 在濃度相同的條件下，電解質離子破壞膠體穩定性的能力隨離子價的增高而加大。（一價：二價：三價1：8：500）1、鋁鹽和鐵鹽 在水處理工程中，最常用的混凝劑是鋁鹽（硫酸鋁，明礬，聚合氯化鋁）和鐵鹽（硫酸亞鐵，三氯化鐵，聚合硫酸鐵，聚合氯化鐵）。2、有機合成高分子絮凝劑 多為人工合成的線性高分子聚合物，分子呈鏈狀。 如：聚丙烯酰胺PAM，常作為助凝劑發揮吸附架橋作用。 天然高分

3、子絮凝劑：淀粉類、纖維素衍生物類、微生物多糖類等。3、助凝劑酸堿類（調整水的pH）絨粒核心類（改善礬花結構）氧化劑類（去除干擾混凝作用的有機物）。（三）混合與反應設備 P1221、混凝劑的配制與投配多采用濕投法；混凝劑在溶解時需進行攪拌；設備、管道等需考慮防腐；溶液池通常設兩個，交替使用。2、混合設備混合的目的：使藥劑迅速均勻地擴散到水中，溶解并形成膠體，與水中的懸浮微粒接觸，生成細小的礬花；要求攪拌強度要大，使水流產生激烈的湍流；混合流速大（1.5 m/s以上），但混合時間要短（一般2 min）。3、反應設備反應設備的任務：使細小礬花逐漸絮凝成較大顆粒，以便于沉淀除去；要求水流有適宜的攪拌強

4、度，為細小絮體的逐漸長大創造良好的碰撞機會和吸附條件，防止已形成的較大礬花被碰撞打碎；攪拌強度比在混合設備中小，但反應時間比較長。側視立面圖俯視平面圖三、澄清 P126 澄清池是同時完成混合、反應以及絮凝體與水的分離這三個過程的一種專門設備。澄清池中起到截留分離雜質顆粒作用的介質是呈懸浮狀態的泥渣；微小絮體在運動過程中與相對巨大的懸浮泥渣接觸碰撞后，被吸附在泥渣顆粒表面而被迅速除去；保持懸浮狀態的、濃度穩定且均勻分布的泥渣區是決定澄清處理效果的關鍵所在。 根據泥渣與水的接觸方式，可分為兩大類：泥渣循環分離型：機械加速澄清池，水力循環澄清池；懸浮泥渣過濾型：普通懸浮澄清池，脈沖澄清池；（一）機械

5、加速澄清池 五個主要組成部分： 一次混合反應區；二次混合反應區；導流筒；分離室；泥渣濃縮區優點：效率較高，運行比較穩定，對原水水質和水量的變化適應性較強，操作較方便。配水槽（二）水力循環澄清池 主要組成部分：噴嘴混合室喉管第一反應室第二反應室集水槽污泥斗優點：無需機械攪拌設備，運行管理較方便；錐底角度大，排泥效果好。缺點：反應時間短，運行不夠穩定，不能適應于大水量。（三）懸浮澄清池（四）脈沖澄清池先充水后排空四、過濾 P128（一）過濾機理 水和廢水通過粒狀濾料（如石英砂）床層時，其中的懸浮顆粒和膠體就被截留在濾料的表面和內部空隙中粒狀介質過濾。 既可用于化學混凝和生化處理之后的后續處理，也可

6、用于活性炭吸附和離子交換等深度處理之前的預處理。 粒狀介質的過濾機理可概括為三方面：1、阻力截留2、重力沉降3、接觸絮凝 粒徑較大的顆粒，以阻力截留為主表面過濾； 細微懸浮物，以重力沉降和接觸絮凝為主深層過濾。粒狀介質的過濾機理：1、阻力截留（篩濾作用）由被截留的固體顆粒所構成的一層濾膜起主要的過濾作用；懸浮物粒徑越大，表層濾料和濾速越小，濾膜的截污能力越強；2、重力沉降濾料層中眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積，形成無數小沉淀池；濾料越小，沉降面積越大；濾速越小，水流越平穩；均利于沉降；3、接觸絮凝濾料具有巨大的表面積，容易與懸浮物發生物理吸附或靜電吸附作用。（二）普通快濾池過濾：截留污染物

7、；反洗：把被截留的污染物從濾料層中洗去，使之恢復過濾能力。濾料：濾料必須滿足以下要求：有足夠的機械強度；有較好的化學穩定性；有適宜的級配和足夠的孔隙率。濾料的性能指標：有效直徑、不均勻系數；濾料的納污能力；濾料的孔隙率和比表面積。（三）虹吸濾池優點：利用虹吸作用，便于實現自動控制；缺點：池深較大，沖洗水頭受池深限制，有時沖洗效果不理想；適用于：中小型水廠。五、氣浮 P141（一）氣浮理論基礎 氣浮法：利用高度分散的微小氣泡作為載體去黏附水中的懸浮顆粒，使其隨氣泡浮升到水面，從而加以分離去除。分離對象：疏水性細微固體或液體懸浮物質，如細沙、纖維、藻類及乳化油滴等。 藥劑浮選法：在廢水中投加浮選藥

8、劑，選擇性地將親水性的污染物變為疏水性物質，從而將其去除。分離對象：親水性固體懸浮物及重金屬離子等。浮選劑種類很多，如松香油、煤油產品、脂肪酸鹽等表面活性劑等。應根據被處理水的性質通過試驗選擇。（臥式）（二）氣浮設備1、加壓溶氣氣浮溶氣壓力越大，空氣在水中的溶解度越大，氣泡分散度也越高、越均勻。空氣的溶解度還與進水的加壓時間有關，加壓時間越長，溶解度越高。加壓溶氣氣浮的效率可達90%以上。2、葉輪氣浮溶氣效率較差，適用于懸浮物濃度高的廢水；設備不易堵塞。其他氣浮法： 曝氣氣浮 射流氣浮 電解氣浮 也有將氣浮與斜板沉淀、氣浮與過濾相結合的工藝形式氣浮法應用： 廢水處理中用于洗煤水、石油、造紙、食品和電鍍等工業廢水的處理； 給水處理中，常用來作為飲用水的前處理措施，如含藻的湖水或水庫水，低溫低濁水等。氣浮法優點： 處理效率高，一般只需1020min