混凝 - 中文百科知識

絮凝是指由高分子物質吸附架橋作用而使微粒相互黏結的過程；脫穩的膠粒相互聚結，稱為凝聚。

混凝劑主要用於生活飲用水的淨化和工業廢水，特殊水質的處理（如含油污水， ... 混凝 混凝現象是指微粒凝結現象。

凝聚和絮凝總稱為混凝。

凝聚是指在水中加入某些溶解鹽類，使水中細小懸浮物或膠體微粒互相吸附結合而成較大顆粒，從水中沉澱下來的過程。

絮凝是指由高分子物質吸附架橋作用而使微粒相互黏結的過程；脫穩的膠粒相互聚結，稱為凝聚。

混凝劑主要用於生活飲用水的淨化和工業廢水，特殊水質的處理（如含油污水，印染造紙污水、冶煉污水，含放射性特質，含Pb,Cr等毒性重金屬和含F污水等）。

混凝劑種類繁多，如何根據水處理廠工藝條件、原水水質情況和處理後水質目標選用合適的混凝藥劑，是十分重要的。

基本內容水中致濁雜質有大有小，細小的懸浮雜質沉降極慢，甚至近於不沉。

膠粒在水中保持分散，不能沉降。

通過混凝過程後，水中致濁的細小懸浮雜質和脫穩後的膠粒，以及藥劑反應物互相粘結成為尺寸較大、肉眼可見、易沉易濾的絮體。

混凝混凝過程可分為快速混合、凝聚和絮凝幾個階段。

在化學藥劑投入水中時，強烈攪拌，使兩者在瞬息間均勻混合，化學反應和膠粒的脫穩（稱凝聚）一般在數秒鐘內完成。

再經過適當強度的攪拌，在水流的紊動中使反應產物、膠粒凝聚物和懸浮雜質相互碰撞粘結即形成結實而粗大的絮體稱絮凝,一般在5～30分鐘左右完成。

攪拌試驗影響混凝過程的因素較多，主要有：水的pH值、濁度、溫度、化學成分和攪拌條件與混凝劑成分。

攪拌試驗目前仍是設計和管理混凝過程最常用的實驗方法（圖1）。

通過攪拌試驗可以確定:①化學藥劑的種類、用量、投加順序和地點；②凝聚和絮凝兩個階段的攪拌強度和時間；③pH值試驗。

在一組大小相同的燒杯中進行（也稱杯中試驗），每個燒杯中都有一個攪拌器。

攪拌器轉速可以調整，但全組攪拌器轉速相同。

混凝劑在混凝過程中，主要起膠粒脫穩作用的藥劑稱為混凝劑。

使懸浮細小雜質和脫穩後的膠粒互相粘結為絮體的藥劑稱為助凝劑。

混凝劑有金屬鹽類和聚合物兩大類，後者主要用做助凝劑。

①金屬鹽類。

鋁鹽包括明礬、硫酸鋁、鋁酸鈉。

鐵鹽包括三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵等。

金屬鹽類投入水中後先是溶解，形成離子，接著與水中鹼性離子反應形成沉澱，在反應過程中高價金屬離子有促使水中膠粒凝聚的作用。

②聚合物。

有天然的聚合物和人工合成的聚合物。

人工合成長鏈結構聚合物分子量從數萬至數百萬。

分為陽離子型、陰離子型和非離子型。

目前使用較多的是聚丙烯醯胺。

混凝混凝設備包括加藥、混合和絮凝設備。

①加藥設備。

混凝劑可直接以粉狀物投入水流，所用設備稱乾式加藥機。

但一般則將混凝劑配成溶液後再投入水流。

溶液的流量可以用水頭固定的孔口或堰口控制，也可以用定量泵控制，因此加藥量比干式加藥機容易控制。

②混合設備。

大多採用機械混合混凝劑和原水。

可以在進水泵前將混凝劑或其溶液投入水流，借泵的葉輪進行快速混合。

也可設定專用的水池，池中設攪拌器，水流在池中的停留時間約1分鐘。

③絮凝池。

也稱反應池。

水流中的顆粒借水流的紊動，在水池中進行絮凝。

水流的紊動可以藉助於提高水流動能或緩慢的機械攪拌(圖2)。

前者適用於中小型設備,如隔板絮凝池和罐形絮凝池；後者適用於大中型設備。

絮凝池中設定隔板，水流在隔板間流行，過水斷面較小，流速得以提高。

改變板的間距可以使水流的平均流速從0.4米/秒左右漸下降至0.2米/秒左右，以適應絮體形成的需要。

罐形池可以做成倒錐形，入口設在錐尖，入口流速常採用0.7米/秒；也可以做成圓柱形，入口設在底部，入流管與池壁相切，入口流速常採用2～3米/秒。

辭彙定義混凝是指在水中加入某些溶解鹽類，使水中細小懸浮物或膠體微粒互相吸附結合而成較大顆粒，從水中沉澱下來的過程。

影響混凝效果的主要因素：（1）水溫：水溫對混凝效果有明顯的影響。

（2）pH：對混凝的影響程度，視混凝劑的品種而異。

（3）水中雜質的成分、性質和濃度。

（4）水力條件。

混凝絮凝混凝影響混凝效果的主要因素：（1）水溫：水溫對混凝效果有明顯的影響。

（2）pH：對混凝的影響程度，視混凝劑的品種而異。

（3）水中雜質的成分、性質和濃度。

（4）水力條件。

絮凝混凝則包括凝聚與絮凝兩種過程。

把能起凝聚與絮凝作用的藥劑統稱為混凝劑。

混凝機理：（1）雙電層壓縮機理當向溶液中投入加電解質，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度將減小。

當兩個膠粒互相接近時，由於擴散層厚度減小，ζ電位降低，因此它們互相排斥的力就減小了，膠粒得以迅速凝聚。

（2）吸附電中和作用機理吸附電中和作用指膠粒表面對帶異號電荷的部分有強烈的吸附作用，由於這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其他顆粒接近而互相吸附。

（3）吸附架橋作用原理吸附架橋作用主要是指高分子物質與膠粒相互吸附，但膠粒與膠粒本身並不直接接觸，而使膠粒凝聚為大的絮凝體。

（4）沉澱物網捕機理當金屬鹽或金屬氧化物和氫氧化物作混凝劑，投加量大得足以迅速形成金屬氧化物或金屬碳酸鹽沉澱物時，水中的膠粒可被這些沉澱物在形成時所網捕。

當沉澱物帶正電荷時，沉澱速度可因溶液中存在陽離子而加快，此外，水中膠粒本身可作為這些金屬氫氧化物沉澱物形成的核心，所以混凝劑最佳投加量與被除去物質的濃度成反比，即膠粒越多，金屬混凝劑投加量越少。

廢水處理是廢水化學處理法之一種。

通過向廢水中投加混凝劑，使其中的膠粒物質發生凝聚和絮凝而分離出來，以淨化廢水的方法。

混凝系凝聚作用與絮凝作用的合稱。

前者系因投加電解質，使膠粒電動電勢降低或消除，以致膠體顆粒失去穩定性，脫穩膠粒相互聚結而產生；後者系由高分子物質吸附搭橋，使膠體顆粒相互聚結而產生。

混凝劑可歸納為兩類；①無機鹽類，有鋁鹽（硫酸鋁、硫酸鋁鉀、鋁酸鉀等）、鐵鹽（三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等）和碳酸鎂等；②高分子物質，有聚合氯化鋁，聚丙烯醯胺等。

處理時，向廢水中加入混凝劑，消除或降低水中膠體顆粒間的相互排斥力，使水中膠體顆粒易於相互碰撞和附聚搭接而形成較大顆粒或絮凝體，進而從水中分離出來。

影響混凝效果的因素有：水溫、pH值、濁度、硬度及混凝劑的投放量等。

工業廢水：用於處理一些特殊的廢水，脫色、去除懸浮物等印染廢水處理：適用於含顏料、分散染料、水溶性分子量較大的等染料廢水處理。

混凝劑的選擇與染料種類有關，需做混凝試驗。

可以單獨用無機混凝劑，也可和有機高分子絮凝劑聯用。

採用PAC混凝劑，投加量為140mg/L時，TOC去除率為68%。

含油廢水處理：乳化油顆粒小、表面帶電荷，加混凝劑，壓縮雙電層。

通常採用混凝氣浮工藝。

混凝劑作為水處理藥劑的具體用途：1、不需加其它助劑，絮凝體形成快而粗大，活性高，沉性高，沉澱快。

因而對高濁度水的淨化效果特別明顯。

2、適應PH值範圍寬，降低原水中PH值小，因而對管道設備無腐蝕作用。

3、脫色、去污力強。

淨水效果是AL2(SO4)3的4-6倍，ALCL3的3-5倍。

用量小，效力大;成本低，效益高。

混凝藥劑硫酸鋁硫酸鋁含有不同數量的結晶水：Al2(SO4)3·18H2O?其中n=6、10、14、16、8和27，常用的是Al2(SO4)3·18H2O其分子量為666.41，比重1.61，外觀為白色，光澤結晶。

硫酸鋁易溶於水，水溶液呈酸性室溫時溶解度大致是50%?pH值在2.5以下。

沸水中溶解度提高至90%以上。

硫酸鋁使用便利，混凝效果較好不會給處理後的水質帶來不良影響。

當水溫低時硫酸鋁水解困難形成的絮體較鬆散。

硫酸鋁在我國使用最為普遍大都使用塊狀或粒狀硫酸鋁。

根據其中不溶於水的物質的含量可分為精製和粗製兩種。

硫酸鋁易溶於水可乾式或濕式投加。

濕式投加時一般採用10—20%的濃度(按商品固體重量計算)。

硫酸鋁使用時水的有效pH值範圍較窄?約在5.5—8之間，其有效pH值隨原水的硬度含量而異，對於軟水pH值在5.7—6.6，中等硬度的水為6.6—7.2，硬度較高的水則為7.2—7.8。

在控制硫酸鋁劑量時應考慮上述特性。

有時加入過量硫酸鋁會使水的pH值降至鋁鹽混凝有效pH值以下既浪費了藥劑，又使處理後的水發混。

三氯化鐵三氯化鐵(FeCl3·6H2O)是一種常用的混凝劑，是黑褐色的結晶體，有強烈吸水性，極易溶於水，其溶解度隨溫度上升而增加，形成的礬花，沉澱性能好，處理低溫水或低濁水效果比鋁鹽好。

我國供應的三氯化鐵有無水物、結晶水物和液體。

液體、晶體物或受潮的無水物腐蝕性極大，調製和加藥設備必須考慮用耐腐蝕器材(不鏽鋼的泵軸運轉幾星期也即腐蝕，用鈦制泵軸有較好的耐腐性能)。

三氯化鐵加入水後與天然水中鹼度起反應，形成氫氧化鐵膠體.三氯化鐵的優點是形成的礬花比重大，易沉降，低溫、低濁時仍有較好效果，適宜的pH值範圍也較寬，缺點是溶液具有強腐蝕性，處理後的水的色度比用鋁鹽高。

硫酸亞鐵硫酸亞鐵（FeS04·7H20）是半透明綠色結晶體，俗稱綠礬，易於溶水，在水溫20℃時溶解度為21%。

硫酸亞鐵通常是生產其他化工產品的副產品，價格低廉，但應檢測其重金屬含量，保證其在最大投量時處理後水中重金屬含量不超過國家有關水質標準的限量。

固體硫酸亞鐵需溶解投加，一般配置成10%左右的重量百分比濃度使用。

當硫酸亞鐵投加到水中時，離解出的二價鐵離子只能生成簡單的單核絡合物，因此，不如三價鐵鹽那樣有良好的混凝效果。

殘留於水中的Fe2+會使處理後的水帶色，當水中色度較高時，Fe2+與水中有色物質反應，將生成顏色更深的不易沉澱的物質(但可用三價鐵鹽除色)。

根據以上所述，使用硫酸亞鐵時應將二價鐵先氧化為三價鐵，然後再起混凝作用。

通常情況下，可採用調節pH值、加入氯、曝氣等方法使二價鐵快速氧化。

當水的pH值在8.0以上時，加入的亞鐵鹽的Fe2+易被水中溶解氧氧化成Fe3+，當原水的pH值較低時，可將硫酸亞鐵與石灰、鹼性條件下活化的活化矽酸等鹼性藥劑一起使用，可以促進二價鐵離子氧化。

當原水pH值較低而且溶解氧不足時，可通過加氯來氧化二價鐵：6FeSO4+3Cl2=2Fe(SO4)3+2FeCl3根據以上反應式，理論上硫酸亞鐵與氯生物的投量之比約為8:1，但實際生產中，為使亞鐵氧化迅速充分氧化，可根據實際情況略增加氯的投加量。

當水的pH值<8.0時，則可加入石灰去除水中CO2，石灰用量可按下式估算：[CaO]=0.37a+1.27CO2(1.18)式中a——FeSO4的投加量(毫克/升)；CO2——水中CO2的含量(毫克/升)。

當水中沒有足夠溶解氧時，則可加氯或漂白粉予以氧化，理論上1毫克/升FeSO4需加氯0.234毫克/升。

鐵鹽使用時，水的pH值的適用範圍較寬，在5.0—11間。

碳酸鎂鋁鹽與鐵鹽作為混凝劑加入水中形成絮體隨水中雜質一起沉澱於池底，作為污泥要進行適當處理以免造成污染。

大水廠產生的污泥量甚大，因此不少人曾嘗試用硫酸回收污泥中的有效鋁、鐵，但回收物中常有大量鐵、錳和有機色度，以致不適宜再作混凝劑。

碳酸鎂在水中產生Mg(0H)2膠體和鋁鹽、鐵鹽產生的A1(OH)3與Fe(OH)3膠體類似，可以起到澄清水的作用。

石灰蘇打法軟化水站的污泥中除碳酸鈣外，尚有氫氧化鎂，利用二氧化碳氣可以溶解污泥中的氫氧化鎂，從而回收碳酸鎂。

藥劑選用由於混凝劑的水解產物向極鄰近部擴散的速度非常慢，在高濁度期水中膠體顆粒數量非常多，因此沒等混凝劑水解產物在極鄰近部位擴散，就被更靠近它的膠體顆粒接觸與捕捉。

這樣就形成高濁時期有些地方混凝劑水解產物局部集中，而有些地方還根本沒有。

混凝劑局部集中的地方礬花迅速長大，鹼式氯化鋁形成鬆散的礬花顆粒，遇到強的剪下力吸附橋則被剪斷，出現了局部過反應現象。

藥劑沒擴散到的地方膠體顆粒尚未脫穩，這部分絮凝反應勢必不完善。

這一方面是因為它們跟不上已脫穩膠體顆粒的反應速度，另一方面是因為混凝劑集中區域礬花迅速不合理長大，也使未脫穩的膠體顆粒失去了反應碰撞條件。

這樣就導致了高濁時期污泥沉澱性能很差，水廠出水水質不能保證。

按傳統工藝建造的水廠，在特大高濁時都需大幅度降低其處理能力，以保證出水水質，也大大地節省了投藥量。

混凝劑種類繁多，如何根據水處理廠工藝條件、原水水質情況和處理後水質目標選用合適的混凝藥劑，是十分重要的。

混凝劑品種的選擇應遵循以下一般原則：（1）混凝效果好。

在特定的原水水質、處理後水質要求和特定的處理工藝條件下，可以獲得滿意的混凝效果。

（2）無毒害作用。

當用於處理生活飲用水時，所選用混凝劑不得含有對人體健康有害的成分；當用於工業生產時，所選用混凝藥劑不得含有對生產有害的成分。

（3）貨源充足。

應對所選用的混凝劑貨源和生產廠家進行調研考察，了解貨源是否充足、是否能長期穩定供貨、產品質量如何等。

（4）成本低。

當有多種混凝藥劑品種可供選時，應綜合考慮藥劑價格、運輸成本與投加量等，進行經濟比較分析，在保證處理後水質前提下儘可能降低使用成本。

（5）新型藥劑的衛生許可。

對於未推廣套用的新型藥劑品種，迎娶的當地衛生部門的許可。

（6）借鑑已有經驗。

查閱相關文獻並考察具有相同或類似水質的水處理廠，借鑑其運行經驗，為選擇混凝劑提供參考。

對於各種混凝藥劑混凝效果的比較及混凝劑投加量最佳化，混凝試驗是最有效的方法之一。

混凝用途混凝劑主要用於生活飲用水的淨化和工業廢水，特殊水質的處理（如含油污水，印染造紙污水、冶煉污水，含放射性特質，含Pb,Cr等毒性重金屬和含F污水等）。

此外在精密鑄造、石油鑽探、製革、冶金造紙等方面也有廣泛用途。

混凝劑就是在水處理過程中可以將水中的膠體微粒子相互粘結和聚集在一起的物質，通常混凝劑分為有機混凝劑和無機混凝劑兩大類。

混凝的過程就是在水處理的過程中加入藥劑，使雜質產生凝聚、絮凝的過程。

混凝劑主要用於生活飲用水的淨化和工業廢水，特殊水質的處理(如含油污水，印染造紙污水、冶煉污水，含放射性特質，含Pb,Cr等毒性重金屬和含F污水等)。

此外在精密鑄造、石油鑽探、製革、冶金造紙等方面也有廣泛用途。

給水處理以地面水為水源時，去除濁度和細菌。

經混凝沉澱後一般濁度小於10度。

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