混凝沉淀原理及特性

2021-05-12

混凝沉淀原理:在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体,然后予以分离除去的水处理法。

混凝法的基本原理是在废水中投入混凝剂,因混凝剂为电解质,在废水里形成胶团,与废水中的胶体物质发生电中和,形成绒粒沉降。混凝沉淀不但可以去除废水中的粒径为10-3~10-6 mm的细小悬浮颗粒,而且还能够去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。

废水在未加混凝剂之前,水中的胶体和细小悬浮颗粒的本身质量很轻,受水的分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷,它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒;其次,带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用,形成一层水化壳,有阻碍各胶体的聚合。一种胶体的胶粒带电越多,其电位就越大;扩散层中反离子越多,水化作用也越大,水化层也越厚,因此扩散层也越厚,稳定性越强。

废水中投入混凝剂后,胶体因电位降低或消除,破坏了颗粒的稳定状态(称脱稳)。脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大得颗粒,这种现象称为絮凝。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、



凝聚或絮凝。按机理,混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网铺四种。

在废水的混凝沉淀处理过程中,影响混凝效果的因素比较多。其中有水样的影响:对不同水样,由子废水中的成分不同,同一种混凝剂的处理效果可能会相差很大。还有水温的影响,其影响主要表现在:a影响药剂在水中碱度起化学反应的速度,对金属盐类混凝影响很大,因其水解是吸热反应;b影响矾花地形成和质量。水温较低时,絮凝体型成缓慢,结构松散,颗粒细小;c水温低时水的粘度大,布朗运动强度减弱,不利于脱稳胶粒相互凝聚,水流剪力也增大,影响絮凝体的成长。该因素主要影响金属盐类的混凝,对高分子混凝剂影响较小。

混凝工艺混凝去除的对象

以地表水为例,水中含有的无机颗粒一般有粘土、粉砂、细砂;有机物有腐殖酸、蛋白质等,生物体物质一般有细菌,病毒等。虽然性质各有不同,但从尺寸大小可分为悬浮物、胶体和溶解物。

其中粒径大于100μm以上的颗粒,通过自然沉淀就可以从水中去除,但是一般不能通过沉淀去除胶体和悬浮物,这里就需要用到混凝工艺进行去除。

从而得出混凝的定义,混凝就是在水中投加混凝剂,使水中胶体粒子和微小悬浮物凝聚成具有可分离性的絮凝体(即矾花,英文Floc),以便在后续工艺(如沉淀)中能够被分离去除。

以上,混凝去除的主要对象是水中的胶体和部分细小悬浮物。

混凝沉淀工艺特点

(1)处理效率高、占地面积小、经济效益显著。

于混合迅速(3~30秒),反应时间短(5~10分钟),沉淀池上升流速度高(2.5~3.5mm/s),因此可大为缩短水在处理构筑物中的停留时间,大幅度提高处理效率,因而也就节省了构筑物的基建投资。工程实践证实:与传统工艺相比,采用新技术对旧水厂挖潜改造,在构筑物容积不增加的情况下,可使处理水量净增75%~,而改造投资仅相当于新建同等规模新水厂投资的30%~~wsn;用于新建水厂,主体工艺构筑物可节省投资20%~30%,并可大幅度减少主体构筑物占地面积。与平流沉淀池比较可节省80%,比斜管沉淀池可节省40%。

(2)处理水质优,社会效益好,水质效益可观。

几年运行实践证明,这项工艺可使沉后水浊度稳定在3NTU以下,滤后水接近0度,这就形成了水质效益。水质效益一方面就是社会效益,另一方面是潜在的经济效益。随着我国生活饮用水标准的将进一步提高,已逐渐要求出厂水达到1NTU,那么大部分城市现有处理设备和工艺是难以达到的,只有通过大幅度投资扩建新水厂,才能解决水质和水量的矛盾。而采用此工艺可稳定保持出厂水浊度底于1NTU。由此可见,其水质效益是相当可观的。

(3)抗冲击能力强,适用水质广泛。

实践证明,此项技术抗冲击能力较强,当原水浊度、进水流量、投加药量发生一些变化时,沉淀池出水浊度不象传统工艺那样敏感。其原因是,这项工艺的沉淀池上升流速按3.5mm/s设计时尚有很大潜力。运行实践表明,这项工艺对低温低浊、汛期高浊以及微污染等特殊原水水质的处理均非常有效。

(4)制水成本降低。

1.由于新技术采用的混合及反应设备,可节省投药量

2.由于新技术沉后水浊度在3度以下,减轻了滤池负担,因此滤池反冲洗水可节省左右,并可延长滤料更换周期;

3.对改造旧水厂,水量增加而管理人员无需增加,运行管理费用大为降低;

4.基建费用的大幅度节省,可较大程度减低投资折旧率。

从以上四个方面来看,新技术的使用可使制水成本显著降低。

(5)工期短、。

此项技术用于旧水厂挖潜改造,从设计到安装调试只需2~3个月,可以在短时间内解决城市供水不足的状况。



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