混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂及助凝剂),使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合,长大至能自然沉淀的程度。这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。
混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒;在絮凝阶段这些微粒互相聚结(或由于高分子物质的吸附架桥作用相助)形成大颗粒絮体,这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。
常用的无机盐类混凝剂见下表。 常用的无机盐类混凝剂 名称 分 子 式 一 般 介 绍 精制 硫酸铝 Al2(SO4)3·18H2O (1)含无水硫酸铝50%~52% (2)适用于水温为20~40℃ (3)当pH=4~7时,主要去除水中有机物 pH=5.7~7.8时,主要去除水中悬浮物 pH=6.4~7.8时,处理浊度高、色度低 (小于30度)的水 (4)湿式投加时一般先溶解成10%~20%的溶液 工业 硫酸铝 Al2(SO4)3·18H2O (1)制造工艺较简单 (2)无水硫酸铝含量各地产品不同,设计时一般可采用20%~25% (3)价格比精制硫酸铝便宜 (4)用于废水处理时,投加量一般为50~200mg/L (5)其他同精制硫酸铝 明矾 Al2(SO4)3· K2SO4·24H2O (1)同精制硫酸铝 (2)现已大部分被硫酸铝所代替 硫酸 亚铁 (绿矾) FeSO4·7H2O (1)腐蚀性较高(2)矾花形成较快,较稳定,沉淀时间短(3)适用于碱度高,浊度高,pH=8.1~9.6的水,不论在冬季或夏季使用都很稳定,混凝作用良好,当pH值较低时(<8.0),常使用氯来氧化,使二价铁氧化成三价铁,也可以用同时投加石灰的方法解决 三氯 化铁 FeCl3·6H2O (1)对金属(尤其对铁器)腐蚀性大,对混凝土亦腐蚀,对塑料管也会因发热而引起变形 (2)不受温度影响,矾花结得大,沉淀速度快,效果较好 (3)易溶解,易混合,渣滓少 (4)适用最佳pH值为6.0~8.4 聚合 氯化铝 [Aln(OH)mCl3n-m] (通式) 简写PAC (1)净化效率高,耗药量少,过滤性能好,对各种工业废水适应性较广 (2)温度适应性高,pH适用范围宽(可在pH=5~9的范围内),因而可不投加碱剂 (3)使用时操作方便,腐蚀性小,劳动条件好 (4)设备简单,操作方便,成本较三氯化铁低 (5)是无机高分子化合物 常用的有机合成高分子混凝剂(又称絮凝剂)及天然絮凝剂见下表。 常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂 名 称 分子式或代号 一 般 介 绍 聚丙烯酰胺 代号PAM (1)目前被认为是最有效的高分子之一,在废水处理中常被用作助凝剂,与铝盐或铁盐配合使用 (2)与常用混凝剂配合使用时,应按一定的顺序先后投加,以发挥两种药剂的zui大效果 (3)聚丙烯酰胺固体产品不易溶解,宜在有机械搅拌的溶解槽内配制成0.1%~0.2%的溶液再进行投加,稀释后的溶液保存期不宜超过1~2周 (4)聚丙烯酰胺有极微弱的毒性,用于生活饮用水净化时,应注意控制投加量 (5)是合成有机高分子絮凝剂,为非离子型;通过水解构成阴离子型,也可通过引入基团制成阳离子型;目前市场上已有阳离子型聚丙烯酰胺产品出售 脱色絮凝剂 代号脱色I号 (1)属于聚胺类高度阳离子化的有机高分子混凝剂,液体产品固含量70%,无色或浅黄色透明粘稠液体 (2)贮存温度5~45℃,使用pH值7~9,按1:50~1:100稀释后投加,投加量一般为20~100mg/L,也可与其他混凝剂配合使用 (3)对于印染厂、染料厂、油墨厂等工业废水处理具有其他混凝剂不能达到的脱色效果 天然植物改性高分子絮凝剂 (1)由691化学改性制得,取材于野生植物,制备方便,成本较低 (2)宜溶于水,适用水质范围广,沉降速度快,处理水澄清度好 (3)性能稳定,不易降解变质 (4)安全无毒 天然絮凝剂 F691 刨花木、白胶粉 F703 绒稿(灌木类、皮、根、叶亦可) 常用的助凝剂见下表。 常用的助凝剂 名 称 分 子 式 一 般 介 绍 氯 Cl2 (1)当处理高色度废水及用作破坏水中有机物或去除臭味时,可在投混凝剂前先投氯,以减少混凝剂用量 (2)用硫酸亚铁作混凝剂时,为使二价铁氧化成三价铁可在水中投氯 生石灰 CaO (1)用于原水碱度不足 (2)用于去除水中的CO2,调整pH值 (3)对于印染废水等有一定的脱色作用 活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱 Na2O·xSiO2·yH2O (1)适用于硫酸亚铁与铝盐混凝剂,可缩短混凝沉淀时间,节省混凝剂用量 (2)原水浑浊度低、悬浮物含量少及水温较低(约在14℃以下)时使用,效果更为显著 (3)可提高滤池滤速,必须注意加注点 (4)要有适宜的酸化度和活化时间
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