懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)去除

關(guān)于懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)去除第1頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三篩濾沉降去除水流中分散穩(wěn)定性增強(qiáng)第2頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三水中雜質(zhì)分類雜質(zhì)溶解物（低分子、離子）膠體懸浮物顆粒尺寸

0.1nm1nm10nm100nm1μ10μ100μ1mm分辨工具電子顯微鏡超顯微鏡顯微鏡肉眼水的外觀透明渾濁渾濁

第3頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三環(huán)境納米-微米顆粒物(100nm~10μm）土壤：膠體、粘土礦物、團(tuán)粒

水體：懸浮物、沉積物、腐殖質(zhì)

大氣：可吸入微粒、氣溶膠、煙塵生物：大分子、細(xì)胞、細(xì)菌、藻類環(huán)境納米污染物ENP(1nm~100nm)無(wú)機(jī)：重金屬水合物,聚硫化物,聚磷酸,聚硅酸,碳黑,煙霧,微晶體有機(jī)：POPs,PTS(持久性,難降解)農(nóng)藥,染料,鹵代烴,多環(huán)芳烴,多氯聯(lián)苯,內(nèi)分泌干擾物生物：蛋白質(zhì),含氧酸,DNA,酶,病毒,藻毒素MW>1000,粒度>1nm第4頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三微界面特別巨大

結(jié)構(gòu)重復(fù)自組裝分子量粒度分散化學(xué)官能團(tuán)多種形態(tài)形貌多樣化反應(yīng)活性區(qū)各異結(jié)構(gòu)組成多變化電性或極性顯著聚合聚集趨勢(shì)明顯復(fù)合組合體系復(fù)雜界面反應(yīng)過(guò)程普遍生態(tài)干擾毒性強(qiáng)烈遷移擴(kuò)散范圍廣闊環(huán)境效應(yīng)功能深遠(yuǎn)環(huán)境納米污染物的特征第5頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三微界面體系

水體顆粒物-溶液大氣顆粒物-空氣土壤顆粒物-地下水大氣顆粒物-水膜動(dòng)植生物膜-溶液植物根系-土壤、固定濾層-水溶液空氣除塵-水溶液浮選氣泡-水溶液活性炭-廢水溶液高分子膜-水溶液活性污泥-污水溶液環(huán)境納米物質(zhì)構(gòu)成環(huán)境微界面體系的重要組成部分第6頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三水體納米污染物的界面過(guò)程與界面控制技術(shù)

水質(zhì)界面轉(zhuǎn)化過(guò)程溶解,沉淀絡(luò)合,螯合氧化,還原催化,光解吸附,解吸吸收,釋放降解,富集凝聚,絮凝聚合,解聚滲透,過(guò)濾擴(kuò)散,遷移沉積,蓄積

界面控制技術(shù)

混合,沉淀澄清,過(guò)濾吸附,絮凝氣浮,超濾化學(xué)沉淀生物過(guò)濾生物氧化離子交換濃縮脫水不平衡動(dòng)力學(xué)，環(huán)境毒性效應(yīng)決定性步驟第7頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三沉淀池絮凝池混合池過(guò)濾池原水投藥消毒后出水傳統(tǒng)工藝處理流程Cl2Cl2混凝過(guò)程第8頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三污水處理常規(guī)工藝第9頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三混凝過(guò)程膠體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性ζ電位和Ψ電位混凝劑混凝過(guò)程G值、GT值和GTρ混凝機(jī)理壓縮雙電層電中和架橋粘結(jié)網(wǎng)捕共沉淀混凝過(guò)程的影響因素膠體濃度混凝劑類型和投加量水體堿度pH值其他離子有機(jī)物水力條件等

混凝目標(biāo)

強(qiáng)化混凝

優(yōu)化混凝第10頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第11頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三②難溶的離子型晶體與溶液離子之間有一平衡關(guān)系（由溶度積來(lái)確定），使得晶體表面有了一定符號(hào)的電荷。鐵、鋁氫氧化物顆粒表面電荷可以是依此機(jī)理產(chǎn)生的。由于金屬氧化物或氫氧化物的溶解沉淀反應(yīng)與溶液pH值有關(guān)，因此，這類顆粒的表面電荷和電勢(shì)受pH控制；①固相表面對(duì)水中某種離子的特異吸附；第12頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三③顆粒表面離子化官能團(tuán)的離解，特別是高分子有機(jī)物因其極性能團(tuán)的酸堿離解而使表面帶上電荷；（受pH控制）（如蛋白質(zhì)：COOH–R–NH2）④某些離子型晶體缺陷在晶體表面產(chǎn)生過(guò)量的陽(yáng)或陰離子，而在其表面層帶正電或負(fù)電。（粘土及其它鋁硅酸鹽礦物晶體的表面電荷成因）第13頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三0斥力引力d第14頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三±混凝＝混和＋凝聚＋絮凝吸附混和電中和凝聚絮凝絮體、絮團(tuán)投藥分離顆粒物混凝劑絮凝劑n－

+++++++++n－n－n－

n－n－n－n+±±±+++第15頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三目前研究混凝技術(shù)方法混凝劑元素測(cè)定、形態(tài)表征、形貌、設(shè)計(jì)、合成混凝過(guò)程混凝機(jī)理激光光散射PDA、形態(tài)表征、動(dòng)態(tài)測(cè)定、電鏡、原子力顯微鏡、zeta電位、絮體結(jié)構(gòu)特性表征、自動(dòng)投藥系統(tǒng)等混凝目標(biāo)

強(qiáng)化混凝TOC、GC、LC、GC－Ms等

優(yōu)化混凝綜合指標(biāo)（技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）工藝組合優(yōu)化預(yù)氧化、過(guò)濾、沉淀、氣浮、氧化、消毒、吸附、BAC、消毒等工藝組合涉及動(dòng)態(tài)檢測(cè)第16頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三混凝機(jī)理及主要影響因素壓縮雙電層吸附電中和粘結(jié)架橋網(wǎng)捕共沉淀主要影響因素：混凝劑、混凝劑濃度、水體顆粒物濃度和性質(zhì)、水力條件、溫度、堿度、pH值等混凝過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵性的控制因素是混凝劑的混凝結(jié)合效力和水力條件。

第17頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第18頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三0斥力引力d第19頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三吸附電中和

膠粒表面對(duì)異號(hào)離子、膠?；蜴湢铍x子帶異號(hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用而中和自身部分電荷，減少了靜電斥力，使之容易與其它顆粒接近、互相吸附而凝聚。膠粒吸附異號(hào)離子或膠粒，ξ電位降低，引力使該種膠粒相互靠近發(fā)生凝聚。混凝中，混凝劑一般為高價(jià)電解質(zhì)及其聚合離子，這些成分在有效壓縮雙電層的同時(shí)，發(fā)揮著吸附電中和的作用。第20頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

3、吸附架橋作用

吸附架橋主要是指投加的水溶性鏈狀高分子聚合物絮凝劑，在靜電力、范德華力和氫鍵力等的作用下，將膠體和懸浮顆粒吸附、架橋形成一串串絮體（礬花）相互融合聚結(jié)為大絮體而沉降的過(guò)程。第21頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第22頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

4、網(wǎng)捕作用三價(jià)鋁鹽或鐵鹽水解生成的沉淀物在自身沉降過(guò)程中，集卷、網(wǎng)捕水中的膠體微粒，使膠體凝結(jié)。第23頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

5、一些概念（1）凝聚——從作用機(jī)理來(lái)看，是指膠體和分散系雙電層壓縮、ζ電位破壞、電性中和而脫穩(wěn)并聚集為絮粒的過(guò)程。（2）絮凝——從工藝上看，是指絮粒通過(guò)吸附、交聯(lián)、網(wǎng)捕，聚結(jié)為大絮體沉降的過(guò)程。（3）混凝——凝聚和絮凝統(tǒng)稱為混凝。

（4）絮凝劑——是從化學(xué)角度看，是使膠體和懸浮顆粒凝聚和絮凝的藥劑，所以也稱為混凝劑。第24頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

二、影響混凝效果的因素

1、污水水質(zhì)（1）膠體雜質(zhì)濃度膠體濃度不同，所需投加金屬離子量也不同。（2）PH值不同混凝劑都有最佳PH值。（3）水溫一般水溫高有利于混凝，但水溫過(guò)高會(huì)使一些高分子混凝劑老化。（4）共存雜質(zhì)第25頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

2、混凝劑的影響

（1）混凝劑分子形態(tài)分子量應(yīng)適當(dāng)，不宜過(guò)高或過(guò)低（2）混凝劑的投加量經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定最佳投加量（3）混凝劑的投加順序第26頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三無(wú)機(jī)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、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵

適宜pH：5~11，但腐蝕性強(qiáng)有機(jī)人工合成陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合物陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）

天然淀粉、動(dòng)物膠、樹(shù)膠、甲殼素等。微生物絮凝劑第27頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三鋁的水解第28頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三無(wú)機(jī)高分子絮凝劑

InorganicPolymerFlocculants陽(yáng)離子型

聚合氯化鋁PAC,PACl

聚合硫酸鋁PAS

聚合硫酸鐵PFS

聚合氯化鐵PFC

聚合磷酸鋁PAP

聚合磷酸鐵PFP陰離子型

聚合硅酸PSi(活化硅酸)ASi復(fù)合絮凝劑聚合硫酸鋁鐵PAFS聚合氯化鋁鐵PAFC聚合硅酸鋁PASI聚合硅酸鐵PFSI聚合硅酸鋁鐵PAFSI無(wú)機(jī)+有機(jī)復(fù)合型聚合鋁-聚丙烯酰胺

聚合鋁-甲殼素聚合鋁-合成有機(jī)高分子第29頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

AlO4Al12(OH)24(H2O)127+(Al13)

分子量(1039)納米級(jí)高電荷(+7)電中和能力強(qiáng)鏈狀枝狀聚集架橋能力強(qiáng)界面吸附絮凝能力強(qiáng)穩(wěn)定性抗水解退化強(qiáng)

現(xiàn)有生產(chǎn)產(chǎn)品中只占40～50％第30頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三聚合氯化鋁(Al13)晶格AlO4Al12(OH)24(H2O)127+第31頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三DiameternmAl132-3nmAggregates40-400nm第32頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三MSNMRSpectrogramofPurifiedAl13第33頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三ElectronmicroscopyimageofAl13precursor第34頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三AtomicForceMicroscopyimageofPACmicro-flocs第35頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三絮凝劑的原子力顯微鏡三維圖像第36頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三Al13聚集體原子力顯微鏡(AFM)圖象第37頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三水處理中鋁鹽適用的pH范圍為6~8.5，以Al2(SO4)3·14H2O計(jì)的投量為：混凝+過(guò)濾10~100mg/L，直接過(guò)濾0.5~5mg/L。鐵鹽與鋁鹽有相似的水解過(guò)程。適用pH范圍6~8.5，以FeCl3計(jì)投量為：混凝+過(guò)濾7~70mg/L，直接過(guò)濾0.5~5mg/L。第38頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、助凝劑

可以參加混凝，也可不參加混凝。（1）pH值調(diào)整劑

：調(diào)整水的pH，如石灰、硫酸等（2）絮體結(jié)構(gòu)改良劑

：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨膠、高分子絮凝劑（3）氧化劑：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機(jī)物。如投加Cl2、O3等第39頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三4、水利條件的影響

混合階段：激烈紊動(dòng)，不超過(guò)2分鐘，使藥劑迅速均勻擴(kuò)散到水中反應(yīng)階段：紊動(dòng)程度逐漸減弱，13~15分鐘，使形成具有良好沉淀性能的絮凝體。第40頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三混凝設(shè)備混凝劑的配制溶解池容積W1：W1=（0.2-0.3）W2

式中W2為溶液池容積。式中：W2——溶液池容積，m3Q——處理的水量，m3/ha——混凝劑最大投加量，mg/Lc——溶液濃度，一般取5%-20%n——每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過(guò)3次第41頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

混凝劑投加

混凝劑投加設(shè)備包括計(jì)量設(shè)備、藥液提升設(shè)備、投藥箱、必要的水封箱以及注入設(shè)備等。

1.計(jì)量設(shè)備計(jì)量設(shè)備有：轉(zhuǎn)子流量計(jì)；電磁流量計(jì)；計(jì)量泵等。

第42頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三（3）水射器投加：設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，溶液池高度限制小，但效率低，易磨損。（4）泵投加：不必另設(shè)計(jì)量設(shè)備，適合混凝劑自動(dòng)控制系統(tǒng)，有利于藥劑與水混合。第43頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三（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(jiǎn)單易行。第44頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三擴(kuò)散混合器，是在管式孔板混合器前加一個(gè)錐形帽，錐形帽夾角90°。順流方向投影面積為進(jìn)水管總截面面積的1/4，開(kāi)孔面積為進(jìn)水管總截面面積的3/4，流速為1.0-1.5m/s，混合時(shí)間2-3s。（3）機(jī)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(shí)間10-30s以內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是混合效果好，不受水質(zhì)影響，缺點(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備，增加維修工作。第45頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

1.隔板絮凝池隔板絮凝池分往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。

絮凝設(shè)備第46頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

隔板絮凝池的水頭損失由局部水頭和沿程水頭損失組成。往復(fù)式總水頭損失一般在0.3-0.5m，回轉(zhuǎn)式的水頭損失比往復(fù)式的小40％左右。隔板絮凝池特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便，但絮凝效果不穩(wěn)定，池子大。適應(yīng)大水廠。第47頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

2.折板絮凝池通常采用豎流式，它將隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰對(duì)波谷平行安裝稱“同波折板”，波峰相對(duì)安裝稱“異波折板”。與隔板式相比，水流條件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安裝維修較困難，折板費(fèi)用較高。第48頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

3.機(jī)械絮凝池?cái)嚢杵饔袧{板式和葉輪式，按攪拌軸的安裝位置分水平軸式和垂直軸式。第一格攪拌強(qiáng)度最大，而后逐步減小，G值也相應(yīng)減小，攪拌強(qiáng)度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板面積。

第49頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

設(shè)計(jì)參數(shù)

①絮凝時(shí)間10-15分。

②池內(nèi)一般設(shè)3～4擋攪拌機(jī)。

③攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速按葉輪半徑中心點(diǎn)線速度計(jì)算確定，線速度第一擋0.5m/s逐漸減小至末擋的0.2m/s。

④槳板總面積宜為水流截面積的10～20％，不宜超過(guò)75％，槳板長(zhǎng)度不大于葉輪半徑的75％，寬度宜取10～30cm。優(yōu)缺點(diǎn)機(jī)械絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)容易，效果好，大、中、小水廠均可，但維修是問(wèn)題。第50頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

4.穿孔旋流絮凝池由若干方格組成。分格數(shù)一般不少于6格。流速逐漸減小，G也相應(yīng)減小以適應(yīng)絮凝體形成，孔口流速宜取0.6～1.0m/s，末端流速宜取0.2～0.3m/s。絮凝時(shí)間15～25min。穿孔旋流絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低，可用于中、小型水廠或與其他形式的絮凝池組合應(yīng)用。

第51頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

5.網(wǎng)格、柵條絮凝池網(wǎng)格、柵條絮凝池設(shè)計(jì)成多格豎井回流式。每個(gè)豎井安裝若干層網(wǎng)格或柵條，各豎井間的隔墻上、下交錯(cuò)開(kāi)孔，進(jìn)水端至出水端逐漸減少，一般分3段控制。前段為密網(wǎng)或密柵，中段為疏網(wǎng)或疏柵，末段不安裝網(wǎng)、柵。網(wǎng)格絮凝池效果好，水頭損失小，絮凝時(shí)間較短，但還存在末端池底積泥現(xiàn)象，小數(shù)水廠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格上滋生藻類、堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。第52頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

6.不同形式絮凝池組合應(yīng)用每種形式的絮凝池各有其優(yōu)缺點(diǎn)。不同形式的絮凝池組合應(yīng)用可以相互補(bǔ)充，取長(zhǎng)補(bǔ)短。往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池在豎向組合是常用方式之一，穿孔旋流與隔板絮凝池也往往組合應(yīng)用。不同形式絮凝池配合使用，效果良好，但設(shè)備形式增多，應(yīng)根據(jù)具體情況決定。第53頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三AlCl3絮凝體的流動(dòng)電流特性流動(dòng)電流膠體擴(kuò)散層中反離子在外力作用下隨著流體流動(dòng)（膠粒固定不動(dòng)）而產(chǎn)生的電流。與膠體zeta電位有正相關(guān)第54頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三聚合鋁凝聚形態(tài)的流動(dòng)電流特性PACAlCl3第55頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三PAC絮凝體粒度成長(zhǎng)絮凝指數(shù)圖譜SO4/Al第56頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三聚合鋁在顆粒物的吸附第57頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三聚合鋁的除濁效果第58頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三混凝目標(biāo)及強(qiáng)化混凝混凝技術(shù)與強(qiáng)化混凝研究前沿

混凝重要性

混凝研究概況

消毒劑/消毒副產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)及法規(guī)制定

強(qiáng)化混凝的提出

強(qiáng)化混凝與優(yōu)化混凝

研究進(jìn)展和發(fā)展前景我國(guó)強(qiáng)化混凝與優(yōu)化混凝國(guó)家目標(biāo)

第59頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三強(qiáng)化混凝與其他工藝強(qiáng)化混凝處理的目標(biāo)體系----混凝過(guò)程對(duì)幾乎所有的水體雜質(zhì)都有一定的去除作用

廣義顆粒物

有機(jī)物

DOM（DissolvedOrganicMatter）

部分無(wú)機(jī)離子銜接與匹配

預(yù)氧化

沉淀與氣浮

過(guò)濾與吸附

深度處理

消毒第60頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮什么是氣浮？氣浮的實(shí)質(zhì)和功能氣浮過(guò)程作用機(jī)理和影響因素氣浮工藝的構(gòu)成運(yùn)行和維護(hù)與上下游工藝的聯(lián)系研究動(dòng)向和發(fā)展前景第61頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮的基本概念利用高度分散的微小氣泡作為載體粘附于廢水中的懸浮污染物，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(shè)備自水面刮除泡沫，實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過(guò)程稱為氣浮。更專業(yè)的定義：氣浮處理技術(shù)是借鑒礦物浮選過(guò)程的機(jī)理，應(yīng)用于水處理過(guò)程中的一個(gè)工藝。使用上浮氣泡與絮體或污染物異相絮凝，產(chǎn)生密度低于水的氣泡絮體共聚體，通過(guò)上浮過(guò)程與主水體分離，在此過(guò)程中吸附、攔截其他污染物，以達(dá)到去除水體污染物、凈化水質(zhì)的目的。

第62頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮實(shí)質(zhì)是利用外加氣泡的方法促進(jìn)不易沉降物質(zhì)上浮分離的一種工藝。功能特點(diǎn)*分離效果去除率高、時(shí)間短*工藝多參數(shù)調(diào)控適應(yīng)性好*種類多樣選擇性好*設(shè)備化、可自動(dòng)控制*占地面積小、基建投資小第63頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮過(guò)程氣泡的產(chǎn)生氣泡的歷程顆粒物和絮體的形成復(fù)合體的形成和破碎復(fù)合體的上浮形成浮渣浮渣的刮除出水水質(zhì)控制第64頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮機(jī)理懸浮顆粒與氣泡粘附的原理：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(rùn)，顆粒屬親水性；

如不易被水濕潤(rùn)，屬疏水性。

親水性與疏水性可用氣、液、固三相接觸時(shí)形成的接觸角大小來(lái)表示。

在氣、液、固三相接觸時(shí)，氣、液界面張力線和氣固張力線之間的夾角(對(duì)著水的一側(cè))稱為濕潤(rùn)接觸角以θ表示。第65頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

接觸角第66頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第67頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第68頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三如在氣、液、固相接觸時(shí)，三個(gè)界面張力總是平衡的。以γ表示界面張力，有：

γ1.3=γ1.2cos(180?－θ)+γ2.3(1-1)

式中：γ1.3——水、固界面張力；

γ1.2——液、氣界面張力；

γ2.3——?dú)?、固界面張力?/p>

θ——接觸角。

水中氣泡與顆粒粘附之前單位界面面積上的界面能為W1=γ1.3+

γ1.2，而粘附后則減為W2=γ2.3界面能減少的數(shù)值為：

?W＝W1—W2＝γ1.3+γ1.2-γ2.3

（1—2)

將式(1—1)代入式(1—2)得；

?W＝γ1.2

(1-cosθ)

當(dāng)θ→0?，即顆粒完全被水濕潤(rùn)cosθ→l，?W→0，顆粒不與氣泡粘附，就不宜用氣浮法處理。

θ<90?為親水性顆粒，不易與氣泡粘附，

θ>90??為疏水性顆粒，易于與氣泡粘附。

θ→180?，顆粒完全不被水濕潤(rùn)，cosθ→-1，?W→2γ1.2，顆粒易于與氣泡粘附，宜于氣浮法處理。此外如γ1.2很小，?W亦小，也不利于氣泡與顆粒的粘附。

第69頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮的主要影響因素氣泡的大小和表面性質(zhì)絮體或顆粒物的性質(zhì)氣泡和絮體的相互作用氣、水流向溫度、水質(zhì)等浮選藥劑的應(yīng)用第70頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三(1)投加表面活性劑促進(jìn)氣泡形成，維持泡沫的穩(wěn)定性(2)利用混凝劑脫穩(wěn)。(3)投加浮選劑改變顆粒表面性質(zhì)

以油微滴為例，表面活性物質(zhì)的非極性端吸附于油滴上，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(fù)電荷，產(chǎn)生了雙電層現(xiàn)象，增大了ζ-電位，不僅阻礙油滴兼并，也影響油滴與氣泡粘附浮選藥劑的作用第71頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三工藝構(gòu)成氣泡的形成設(shè)備浮選劑選擇和投加設(shè)備浮選接觸和分離設(shè)備混凝浮選過(guò)濾組合工藝第72頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮的分類與特點(diǎn)根據(jù)氣泡產(chǎn)生的方式氣浮法分為：電解氣浮法；散氣氣浮法：擴(kuò)散板曝氣氣浮、葉輪氣浮。溶氣氣浮法：溶氣真空氣浮、加壓溶氣氣浮：全溶氣流程、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程。按流向分為：順流氣浮和逆流氣浮第73頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三1、布?xì)鈿飧≡O(shè)備(1)葉輪氣浮設(shè)備(2)射流式空氣擴(kuò)散裝置

第74頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第75頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第76頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第77頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第78頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三（三）壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)1、壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成與主要工藝參數(shù)(1)壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣系統(tǒng)包括加壓水泵、壓力溶氣罐、空氣供給設(shè)備(空壓機(jī)或射流器)及其他附屬設(shè)備。加壓水泵的作用是提升污水，將水、氣以一定壓力送至壓力溶氣罐，其壓力的選擇應(yīng)考慮溶氣罐壓力和管路系統(tǒng)的水力損失二部分。影響填料溶氣罐效率的主要因素為：填料特性、填料層高度、罐內(nèi)液位高、布水方式和溫度等。填料溶氣罐的主要工藝參數(shù)為：過(guò)流密度2500～5000m3／m2.d

填料層高度0.8～1.3m

液位的控制高0.6～1.0m(從罐底計(jì))

溶氣罐承壓能力大于0.6MPa第79頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三溶氣系統(tǒng)：第80頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三(2)空氣釋放系統(tǒng)空氣釋放系統(tǒng)是由溶氣釋放裝置和溶氣水管路組成。溶氣釋放裝置的功能是將壓力溶氣水減壓，使溶氣水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來(lái)，并能迅速、均勻地與水中的顆粒物質(zhì)粘附。常用的溶氣釋放裝置有減壓閥、溶氣釋放噴嘴、釋放器等。(3)氣浮池氣浮池的功能是提供一定的容積和池表面積，使微氣泡與水中懸浮顆粒充分混合、接觸、粘附，并使帶氣顆粒與水分離。常用的氣浮池有平流式和豎流式二種。

第81頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮池：第82頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三氣浮池的有效水深通常為2.0—2.5m，一般以單格寬度不超過(guò)10m，長(zhǎng)度不超過(guò)15m為宜。廢水在反應(yīng)池中的停留時(shí)間與混凝劑種類、投加量、反應(yīng)形式等因素有關(guān)，一般為5～15min。為避免打碎絮體，廢水經(jīng)擋板底部進(jìn)入氣浮接觸室時(shí)的流速應(yīng)小于0.11m/s。廢水在接觸室中的上升流速一般為10～20mm/s,停留時(shí)間應(yīng)大于60s。廢水在氣浮分離室的停留時(shí)間一般為10～20min，其表面負(fù)荷率約為6～8m3／m2.h，最大不超過(guò)10m3／m2.h。第83頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第84頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第85頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三運(yùn)行和維護(hù)通氣量和氣泡性能的控制絮體形成控制絮凝劑投藥量氣水回流比的控制及時(shí)刮渣第86頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三與上下游工藝的聯(lián)系

絮凝池

濾池研究動(dòng)向和發(fā)展前景

浮選劑的研發(fā)

氣泡的啟動(dòng)和控制

高效接觸反應(yīng)器

去除率更高

控制特殊污染物

效率更高，高負(fù)荷

節(jié)能、環(huán)保第87頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三澄清池

澄清池是能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)混凝劑與原水的混合、反應(yīng)和絮體沉降三種功能的設(shè)備。它利用的是接觸凝聚原理，即為了強(qiáng)化混凝過(guò)程，在池中讓已經(jīng)生成的絮凝體懸浮在水中成為懸浮泥渣層(接觸凝聚區(qū))，當(dāng)投加混凝劑的水通過(guò)它時(shí)，廢水中新生成的微絮粒被迅速吸附在懸浮泥渣上，從而能夠達(dá)到良好的去除效果。所以澄清池的關(guān)鍵部分是接觸凝聚區(qū)。保持泥渣處于懸浮、濃度均勻穩(wěn)定的工作條件已成為所有澄清池共同特點(diǎn)。

第88頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三

根據(jù)泥渣與廢水接觸方式的不同，澄清池可分為兩大類：一類是懸浮泥渣型，它的泥渣懸浮狀態(tài)通過(guò)上升水流的能量在池內(nèi)形成的，當(dāng)水流從下往上通過(guò)泥渣層時(shí)，截留水中夾帶的小絮體，主要形式有懸浮澄清池、脈沖澄清池等；另一類是泥渣循環(huán)型，即讓泥渣在豎直方向上不斷循環(huán)，通過(guò)該循環(huán)運(yùn)動(dòng)捕集水中的微小絮粒,并在分離區(qū)加以分離，主要形式有機(jī)械加速澄清池和水力循環(huán)加速澄清池。在廢水處理中，應(yīng)用最廣泛的機(jī)械加速澄清池。

第89頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三廢水從進(jìn)水管進(jìn)入環(huán)形配水三角槽,混凝劑通過(guò)投藥管加在配水三角槽中，再一起流入混合室，進(jìn)行水與藥劑和回流污泥的混合、絮凝。由于渦輪的提升，混合后的泥被提升到反應(yīng)室，繼續(xù)進(jìn)行混凝反應(yīng),并溢流到導(dǎo)流室。導(dǎo)流室中有導(dǎo)流板，使廢水平穩(wěn)地沿傘形罩進(jìn)入分離室，分離室中設(shè)有排氣管，將廢水中帶入的空氣排出，減少對(duì)泥水分離的干擾，泥渣便靠重力自然下沉，清液由集水槽和出水管流出池外。第90頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三第91頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三過(guò)濾基本概念一、過(guò)濾過(guò)程混合物的分離：液體或氣體混合物什么現(xiàn)象屬于過(guò)濾？混合物中的流體在推動(dòng)力（重力、壓力、離心力）的作用下通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，固體粒子被截留，而流體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)流體與顆粒物的分離。液－固分離，氣－固分離如砂濾池、袋式除塵器、口罩……

過(guò)濾分離的對(duì)象？粗大顆粒、細(xì)菌、病毒、高分子物質(zhì)和微細(xì)離子等

第92頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、過(guò)濾介質(zhì)粒狀顆粒：具有一定形狀的固體顆粒，包括天然的和人工合成的。天然：石英砂、無(wú)煙煤、磁鐵礦粒等人工：聚苯乙烯發(fā)泡塑料球等。粒狀顆粒過(guò)濾介質(zhì)在水處理中的各類濾池中應(yīng)用廣泛，通常稱為濾料。第93頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三織物介質(zhì)：又稱濾布，如棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編制成的濾布。多孔固體介質(zhì)：如素?zé)沾砂寤蚬?、燒結(jié)金屬板或管等。多孔膜：由高分子有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料制成的薄膜，根據(jù)分離孔徑的大小，可分為微濾、超濾等。第94頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三表面過(guò)濾的基本理論

一、表面過(guò)濾過(guò)程被過(guò)濾的顆粒粒徑較小的情況表面過(guò)濾通常發(fā)生在過(guò)濾流體中顆粒物濃度較高的情況。給水處理：慢濾池污泥脫水：使用的各類脫水機(jī)（如真空過(guò)濾機(jī)、板框式壓濾機(jī)等）濾餅過(guò)濾多孔性介質(zhì)第95頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三濾膜慢濾池水第96頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三表面過(guò)濾主要特征：隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，懸浮液中的固體顆粒被截留在過(guò)濾介質(zhì)表面并逐漸積累成濾餅層。濾餅層厚度：隨過(guò)濾時(shí)間的增長(zhǎng)而增厚，其增加速率與過(guò)濾所得的濾液的量成正比。過(guò)濾速度：由于濾餅層厚度的增加，因此在過(guò)濾過(guò)程中是變化的。

過(guò)濾速度是描述過(guò)濾過(guò)程的關(guān)鍵！推動(dòng)力其它因素第97頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三過(guò)濾過(guò)程的主要參數(shù)：處理量：處理的懸浮液流量或分離得到的純凈濾液量V(m3).過(guò)濾推動(dòng)力：由流體位差、壓差或離心力場(chǎng)造成的過(guò)濾壓差p。過(guò)濾面積：表示過(guò)濾設(shè)備的大小A(m2)。過(guò)濾速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位面積的濾液量第98頁(yè)，講稿共109頁(yè)，2023年5月2日，星期三某一過(guò)濾時(shí)間t時(shí)的過(guò)濾狀態(tài)p

過(guò)濾壓差

相應(yīng)的過(guò)濾濾液為V過(guò)濾速度u定義為：

dt——微分過(guò)濾