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1、水厂混凝剂选择及使用水厂混凝剂选择及使用 陈国光陈国光 制水厂混凝剂选择要根据水源特点，浑浊度、藻类、制水厂混凝剂选择要根据水源特点，浑浊度、藻类、 pHpH值、水温、有机物等情况。选择合适的混凝剂和混凝方值、水温、有机物等情况。选择合适的混凝剂和混凝方 法才能确保控制水厂出厂水浑浊度。法才能确保控制水厂出厂水浑浊度。 凝聚原理凝聚原理 混凝的目的是去除直径在混凝的目的是去除直径在10-710-9m范围的胶范围的胶 体物质，胶体物质一般带有负电荷，相互排斥，呈现体物质，胶体物质一般带有负电荷，相互排斥，呈现 出布朗运动特征，形成稳定的悬浮。出布朗运动特征，形成稳定的悬浮。 凝聚原理凝聚原理 当
2、稳定的悬浮水体加入药剂使细小颗粒结成较大当稳定的悬浮水体加入药剂使细小颗粒结成较大 颗粒絮体的过程称混凝，混凝分为凝聚和絮凝两个阶颗粒絮体的过程称混凝，混凝分为凝聚和絮凝两个阶 段，水中细小颗粒即胶体失稳定性的过程称凝聚。段，水中细小颗粒即胶体失稳定性的过程称凝聚。 水中细颗粒在外力扰动下相互碰撞、聚结，形成水中细颗粒在外力扰动下相互碰撞、聚结，形成 较大絮状颗粒过程称絮凝。较大絮状颗粒过程称絮凝。 使胶体颗粒脱稳和相互聚结从而产生絮体的药剂使胶体颗粒脱稳和相互聚结从而产生絮体的药剂 叫做混凝剂。叫做混凝剂。 混凝剂作用混凝剂作用 一般有三种解释一般有三种解释： 1. 电性中和作用：破坏胶体电
3、性，在静电引力作用下电性中和作用：破坏胶体电性，在静电引力作用下 结合，使细小颗粒逐渐变成大的絮体。结合，使细小颗粒逐渐变成大的絮体。 2. 吸附架桥作用：不带电荷的高分子物质与胶体也有吸附架桥作用：不带电荷的高分子物质与胶体也有 吸附作用，由于高分子键的一端吸附某一胶体后，吸附作用，由于高分子键的一端吸附某一胶体后， 另一端又吸附另一胶体，形成胶粒另一端又吸附另一胶体，形成胶粒高分子高分子胶胶 粒的絮凝体，起到吸附桥架作用。粒的絮凝体，起到吸附桥架作用。 混凝剂作用混凝剂作用 3. 网捕或卷扫作用：当混凝剂投入很大量而形成大量网捕或卷扫作用：当混凝剂投入很大量而形成大量 氢氧化物沉淀时可以网
4、捕或卷扫水中胶粒以致产生氢氧化物沉淀时可以网捕或卷扫水中胶粒以致产生 沉淀分离，是一种机械作用。沉淀分离，是一种机械作用。 影响混凝的主要因素影响混凝的主要因素 1. 水温影响水温影响 水温降低，水解速度减慢；水温降低，水解速度减慢； 胶体运动速度降低；胶体运动速度降低； 低温时水粘度增大。低温时水粘度增大。 一般低温时要选择分子量较大的混凝剂。一般低温时要选择分子量较大的混凝剂。 影响混凝的主要因素影响混凝的主要因素 2. pH值影响值影响 铁盐、铝盐混凝受铁盐、铝盐混凝受pH值影响，值影响，pH6.5-7.5较理想；较理想； 聚合氯化铝聚合氯化铝pH值范围更大些。值范围更大些。 硫酸铝范围
5、：硫酸铝范围：pH5.5-8.0 聚合氯化铝范围：聚合氯化铝范围：pH5.0-9.0 铁盐范围：铁盐范围：5.0-11.0 影响混凝的主要因素影响混凝的主要因素 反应过程中消耗的碱度计算：反应过程中消耗的碱度计算： Al2(SO4)314H2O+6HCO3- Al(OH)3+6CO2+14H2O+3SO42- 消耗碱度同时水中 消耗碱度同时水中pH值是下降的值是下降的 如如200mg/L可完成混凝过程可完成混凝过程 200mg/L Al2(SO4)314H2O消耗消耗HCO3- 366/594200=123mg/L 因而一般碱度高于因而一般碱度高于100mg/L足够可以硫酸铝水解足够可以硫酸铝
6、水解 影响混凝的主要因素影响混凝的主要因素 因而一般碱度较小时混凝效果就差，因而一般碱度较小时混凝效果就差，pH值降低值降低 速度过快需要投加石灰水或调高速度过快需要投加石灰水或调高pH值。值。 影响混凝的主要因素影响混凝的主要因素 3. 原水水质的影响原水水质的影响 水中有机物含量过高，混凝效果差和过滤效果也不水中有机物含量过高，混凝效果差和过滤效果也不 好，一般预氧化可以提高混凝效果。好，一般预氧化可以提高混凝效果。 根据出厂水浊度要求，如长江水源含有机物相对少，根据出厂水浊度要求，如长江水源含有机物相对少， 滤池去除浊度一般滤池去除浊度一般95%以上，出厂水浊度要达到以上，出厂水浊度要达
7、到 0.1NTU，沉淀池出口浊度可以做到，沉淀池出口浊度可以做到12NTU。 太湖水源含有机物相对多些，滤池去除浊度一般在太湖水源含有机物相对多些，滤池去除浊度一般在 70-80%，如出厂水浊度要达到，如出厂水浊度要达到0.1NTU，沉淀池出口，沉淀池出口 浊度要做到浊度要做到0.7NTU左右。左右。 混凝剂加注设置需注意的问题混凝剂加注设置需注意的问题 1. 混凝剂加注点一般不设置进水总管加注，而是设混凝剂加注点一般不设置进水总管加注，而是设 置各组沉淀池进口，因各组沉淀池水利条件不同。置各组沉淀池进口，因各组沉淀池水利条件不同。 2. 混凝剂加注点离絮凝池不能太远，一般不超过混凝剂加注点离
8、絮凝池不能太远，一般不超过 100米，不然已形成的矾花进絮凝池前已破碎，米，不然已形成的矾花进絮凝池前已破碎， 再形成就很困难。再形成就很困难。 混凝剂加注设置需注意的问题混凝剂加注设置需注意的问题 3. 混凝剂要稀释后使用，一般液体硫酸铝含氧化铝混凝剂要稀释后使用，一般液体硫酸铝含氧化铝 7.5%左右，折算成硫酸铝约左右，折算成硫酸铝约45%左右，水厂使左右，水厂使 用的一般是用的一般是10%的硫酸铝，这样的浓度有利于的硫酸铝，这样的浓度有利于 水解。水解。 混和、絮凝是降低浊度的关键混和、絮凝是降低浊度的关键 混凝是混凝剂与水快速充分混和，目前水厂混凝是混凝剂与水快速充分混和，目前水厂 有
9、三种混凝方式：有三种混凝方式： 水泵充分混凝水泵充分混凝 管道静态混凝管道静态混凝 机械混凝（可调速）机械混凝（可调速） 三种混凝方式各有优缺点三种混凝方式各有优缺点 絮凝池絮凝池 1. 机械絮凝机械絮凝 机械加速澄清池：适用较小规模水厂。机械加速澄清池：适用较小规模水厂。 机械絮凝体积小、水质变化影响较小，絮凝充分，机械絮凝体积小、水质变化影响较小，絮凝充分， 其缺点是泥渣循环使用，管理要求高，停用后再其缺点是泥渣循环使用，管理要求高，停用后再 启用需要较长时间，氯量调节需要较长时间才能启用需要较长时间，氯量调节需要较长时间才能 反应。反应。 絮凝池絮凝池 2. 水平面隔板絮凝池水平面隔板絮
10、凝池 平回式平回式 回流式回流式 水平面隔板絮凝池水量变化影响较大，运行较方水平面隔板絮凝池水量变化影响较大，运行较方 便，停用后再启用较快。便，停用后再启用较快。 3. 垂直折板絮凝池垂直折板絮凝池 目前新水厂应用较多，混凝更充分，效果较目前新水厂应用较多，混凝更充分，效果较 好，停用后再启用较快。好，停用后再启用较快。 总结一下影响混凝和絮凝效果总结一下影响混凝和絮凝效果 Gamp和和Stein在在1943年发表了计算速度梯度公式：年发表了计算速度梯度公式： h h T T - -水的密度（水的密度（kg/mkg/m3 3) ) h h - -水头损失（水头损失（m)m) - -水的动力粘
11、度（水的动力粘度（kgskgs）/m/m2 2) ) T T 絮凝时间（絮凝时间（s)s) 总结一下影响混凝和絮凝效果总结一下影响混凝和絮凝效果 管道絮凝管道内流速一般采用管道絮凝管道内流速一般采用0.81.0m/s，停留，停留 时间不易超过时间不易超过2min。 折板絮凝过程中的速度应逐段降低，分段数一般不折板絮凝过程中的速度应逐段降低，分段数一般不 宜少于三段，各段分别为：第一段：宜少于三段，各段分别为：第一段：0.250.35m/s， 第二段：第二段：0.150.25m/s，第三段：，第三段：0.100.15m/s， 絮凝时间一般定为絮凝时间一般定为615min。 机械搅拌时间为机械搅拌
12、时间为1520min，线速度一般从第，线速度一般从第 一档的一档的0.5m/s逐渐减少至末挡的逐渐减少至末挡的0.2m/s。 净水工艺有机物去除情况净水工艺有机物去除情况 常规处理工艺溶解性有机物的去除常规处理工艺溶解性有机物的去除 DOC(mg/L) 30K 30K-10K 10K-3K 3K-1K 1K 原水原水 0.840 0.646 1.287 0.388 3.032 沉淀沉淀 0.361 0.573 0.561 0.605 3.043 滤后滤后 0.350 0.524 0.833 0.384 2.920 去除率（去除率（%） 58.3 18.9 35.3 1.0 3.7 净水工艺有机
13、物去除情况净水工艺有机物去除情况 以上数据分析，分子量大去除效果好，分子量小难以以上数据分析，分子量大去除效果好，分子量小难以 去除，前后臭氧还增加小分子量有机化合物，但经活性炭去除，前后臭氧还增加小分子量有机化合物，但经活性炭 降解，小分子量有机物有明显降低，下降降解，小分子量有机物有明显降低，下降37 %左右。左右。 混凝效果对水质的影响混凝效果对水质的影响 2014、2015年上海出厂水平均浊度为年上海出厂水平均浊度为0.8NTU，管，管 网水平均浊度网水平均浊度0.11NTU，这和水厂混凝剂选择、混凝效，这和水厂混凝剂选择、混凝效 果有密切关系。果有密切关系。 混凝效果对水质的影响混凝
14、效果对水质的影响 水厂混凝、过滤可以去除大部分细菌、病毒，水厂混凝、过滤可以去除大部分细菌、病毒，WHO 明确指出水厂在混凝过滤过程明确指出水厂在混凝过滤过程90%以上细菌和病毒可以以上细菌和病毒可以 去除，因而水厂混凝、过滤是确保水厂重要保障。去除，因而水厂混凝、过滤是确保水厂重要保障。 混凝效果对水质的影响混凝效果对水质的影响 适当提高混凝剂投加量可以提高有机物去除率，一适当提高混凝剂投加量可以提高有机物去除率，一 般提高般提高10%的混凝剂投加量可以增加的混凝剂投加量可以增加5-10%的有机物的有机物 去除，但不可无限增加。去除，但不可无限增加。 混凝效果对水质的影响混凝效果对水质的影响
15、 混凝剂对部分金属有一定的去除：铁、铝混凝剂在混凝剂对部分金属有一定的去除：铁、铝混凝剂在 不同不同pH值对镉、铅、镍、铜、锌、银、钴、汞、钛、锑、值对镉、铅、镍、铜、锌、银、钴、汞、钛、锑、 钡、砷、硒有一定的去除。钡、砷、硒有一定的去除。 提高混凝效果的方法提高混凝效果的方法 投加一定量氧化剂也能起到助凝作用，提高混凝效投加一定量氧化剂也能起到助凝作用，提高混凝效 果，对水源中微量有机物较多的原水，投加适当氧化剂果，对水源中微量有机物较多的原水，投加适当氧化剂 可以提高混凝效果。可以提高混凝效果。 氧化剂有高锰酸钾、氯、臭氧等。氧化剂有高锰酸钾、氯、臭氧等。 混凝剂使用注意事项混凝剂使用注
16、意事项 1.使用聚合氯化铝时，输送管道不能使用不锈钢材使用聚合氯化铝时，输送管道不能使用不锈钢材 料，不然氯离子对不锈钢腐蚀很严重。料，不然氯离子对不锈钢腐蚀很严重。 2.使用铁混凝剂，使用泵和输送管道不能铜材料，使用铁混凝剂，使用泵和输送管道不能铜材料， 不然铁对铜的腐蚀也很严重。不然铁对铜的腐蚀也很严重。 出厂水铝控制出厂水铝控制 水源水源pH值高时，使用铝盐混凝剂会出现出厂水铝偏值高时，使用铝盐混凝剂会出现出厂水铝偏 高或超标情况。高或超标情况。 铝是两性物质，在弱碱性情况下有一定溶解度，并铝是两性物质，在弱碱性情况下有一定溶解度，并 不是加注铝混凝剂量增加而造成的。不是加注铝混凝剂量增加而造成的。 出厂水铝控制出厂水铝控制 解决铝偏高或超标方法解决铝偏高或超标方法 1.调节原调节原pH值，一般水源值，一般水源pH值值8.0以下，出厂水铝以下，出厂水铝 不会偏高或超标。不会偏高或超标。 2.降低混凝剂降低混凝剂pH值。值。 3.水源中加注二氧化
