混凝劑和混凝技術(shù)

第1章緒論1

1.1混凝劑的定義與分類(lèi)1

1.1.1無(wú)機(jī)混凝劑1

1.1.2有機(jī)絮凝劑2

1.1.3微生物絮凝劑3

1.2混凝劑在水處理中的應(yīng)用4

1.3混凝在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況4

1.3.1國(guó)內(nèi)混凝沉淀技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀4

1.3.2國(guó)外混凝沉淀技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀5

參考文獻(xiàn)5

第2章混凝的基本理論7

2.1膠體的基本知識(shí)7

2.1.1膠體的性質(zhì)7

2.1.2膠體的結(jié)構(gòu)9

2.1.3膠體的穩(wěn)定性與凝聚13

2.2混凝劑的作用機(jī)理17

2.2.1雙電層壓縮機(jī)理17

2.2.2吸附電中和作用機(jī)理18

2.2.3吸附架橋作用機(jī)理18

2.2.4卷掃(網(wǎng)鋪)機(jī)理19

2.3混凝動(dòng)力學(xué)19

2.3.1異向凝聚動(dòng)力學(xué)20

2.3.2同向凝聚動(dòng)力學(xué)22

2.3.3絮體形成過(guò)程動(dòng)力學(xué)27

2.4混凝效果的影響因素31

2.4.1絮凝劑的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)31

2.4.2水溫31

2.4.3pH值31

2.4.4水中雜質(zhì)的成分性質(zhì)和濃度31

2.4.5水力條件及混凝反應(yīng)的時(shí)間32

參考文獻(xiàn)32

第3章無(wú)機(jī)混凝劑33

3.1概述33

3.1.1無(wú)機(jī)混凝劑發(fā)展歷程33

3.1.2鐵系和鋁系絮凝劑的絮凝特征34

3.1.3鋁系混凝劑的優(yōu)缺點(diǎn)34

3.1.4鐵系混凝劑的優(yōu)缺點(diǎn)35

3.2鋁系無(wú)機(jī)混凝劑35

3.2.1硫酸鋁35

3.2.2三氯化鋁37

3.2.3鋁酸鈉39

3.2.4聚合氯化鋁40

3.2.5聚合硫酸鋁42

3.3鐵系混凝劑43

3.3.1硫酸亞鐵43

3.3.2三氯化鐵45

3.3.3高鐵酸鹽46

3.3.4聚合硫酸鐵49

3.3.5聚合三氯化鐵51

3.4無(wú)機(jī)復(fù)合型混凝劑的制備52

3.4.1聚硅鋁復(fù)合絮凝劑52

3.4.2聚硅酸鋁鐵54

3.4.3聚合硫酸鋁鐵55

3.4.4聚合氯化鋁鐵55

3.4.5聚合氯化硫酸鐵56

3.4.6聚磷硫酸鐵57

3.4.7聚磷氯化鋁58

3.4.8聚硅硫酸鐵58

參考文獻(xiàn)59

第4章合成有機(jī)高分子絮凝劑60

4.1概述60

4.2非離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑的制備61

4.2.1聚合型絮凝劑62

4.2.2縮合型絮凝劑66

4.3陰離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑的制備67

4.3.1聚合型絮凝劑67

4.3.2高分子反應(yīng)型絮凝劑72

4.4陽(yáng)離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑的制備74

4.4.1聚合型絮凝劑74

4.4.2高分子反應(yīng)型絮凝劑85

4.4.3縮合型絮凝劑89

4.5兩性型合成有機(jī)高分子絮凝劑的制備95

4.5.1聚合型絮凝劑95

4.5.2高分子反應(yīng)型絮凝劑103

4.5.3縮合型絮凝劑106

4.6應(yīng)用107

4.6.1非離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑的應(yīng)用107

4.6.2陰離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑的應(yīng)用110

4.6.3陽(yáng)離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑的應(yīng)用114

4.6.4兩性型合成有機(jī)高分子絮凝劑的應(yīng)用121

參考文獻(xiàn)125

第5章天然高分子改性絮凝劑130

5.1概述130

5.2非離子型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的制備131

5.2.1淀粉?丙烯酰胺接枝共聚物131

5.2.2β?環(huán)糊精改性產(chǎn)品133

5.2.3改性瓜爾膠產(chǎn)品134

5.2.4F691?丙烯酰胺接枝共聚物135

5.3陰離子型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的制備135

5.3.1改性淀粉類(lèi)絮凝劑136

5.3.2黃原膠及其改性產(chǎn)品144

5.3.3改性纖維素類(lèi)絮凝劑145

5.3.4海藻酸鈉149

5.3.5改性木質(zhì)素類(lèi)絮凝劑149

5.3.6植物單寧及其接枝共聚物152

5.3.7F691改性產(chǎn)品153

5.4陽(yáng)離子型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的制備153

5.4.1改性淀粉類(lèi)絮凝劑154

5.4.2改性木質(zhì)素類(lèi)絮凝劑164

5.4.3改性纖維素類(lèi)絮凝劑167

5.4.4殼聚糖及其季銨化產(chǎn)品170

5.4.5F691改性產(chǎn)品172

5.5兩性型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的制備174

5.5.1改性淀粉類(lèi)絮凝劑175

5.5.2改性木質(zhì)素類(lèi)絮凝劑184

5.5.3改性殼聚糖類(lèi)絮凝劑185

5.5.4改性纖維素類(lèi)絮凝劑187

5.5.5F691改性絮凝劑193

5.6應(yīng)用193

5.6.1非離子型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的應(yīng)用193

5.6.2陰離子型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的應(yīng)用198

5.6.3陽(yáng)離子型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的應(yīng)用203

5.6.4兩性型天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的應(yīng)用219

參考文獻(xiàn)225

第6章混凝的工藝與設(shè)備229

6.1混凝劑的配置和投加229

6.1.1藥液的配制229

6.1.2藥液的計(jì)量230

6.1.3藥液的投加233

6.2混合與攪拌設(shè)備235

6.2.1水泵混合器235

6.2.2管道混合器236

6.2.3多孔隔板混合器236

6.2.4槳板式機(jī)械混合器237

6.2.5渦流式混合器237

6.2.6射流混合器237

6.3反應(yīng)設(shè)備238

6.3.1水力式反應(yīng)池238

6.3.2機(jī)械反應(yīng)池241

6.4絮體固液分離設(shè)備242

6.4.1絮體固液分離設(shè)備242

6.4.2澄清器(池)245

6.4.3其他分離方法250

參考文獻(xiàn)251

第7章混凝技術(shù)在微污染原水處理中的應(yīng)用253

7.1微污染原水水質(zhì)概況253

7.1.1微污染原水的特征253

7.1.2微污染原水的危害253

7.1.3微污染原水的處理技術(shù)253

7.2混凝與強(qiáng)化混凝256

7.2.1混凝與強(qiáng)化混凝機(jī)理256

7.2.2影響強(qiáng)化混凝的主要因素258

7.2.3強(qiáng)化混凝的主要方法259

7.3混凝技術(shù)在微污染原水處理中的應(yīng)用261

參考文獻(xiàn)262

第8章混凝技術(shù)在城市污水處理中的應(yīng)用265

8.1城市污水水質(zhì)概況265

8.2城市污水處理工藝方法概述266

8.2.1城市污水處理方法266

8.2.2城市污水處理工藝267

8.2.3城市污水處理的典型流程269

8.3混凝技術(shù)在一級(jí)處理中的應(yīng)用269

8.4混凝技術(shù)在二級(jí)處理中的應(yīng)用271

8.5混凝技術(shù)在深度處理中的應(yīng)用271

8.6混凝技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用273

8.6.1污泥脫水劑(調(diào)理劑)的種類(lèi)273

8.6.2選擇使用污泥調(diào)理劑應(yīng)考慮的因素273

參考文獻(xiàn)275

第9章混凝技術(shù)在工業(yè)及工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用277

9.1混凝技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用277

9.1.1礦物加工277

9.1.2氧化鋁生產(chǎn)278

9.1.3造紙黑液分離木質(zhì)素278

9.1.4制糖與中藥提純279

9.2混凝技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用279

9.2.1造紙廢水279

9.2.2印染廢水281

9.2.3制革廢水284

參考文獻(xiàn)286

硫酸鋁含有不同數(shù)量的結(jié)晶水，Al2(SO4)3·18H2O，其中n=6、10、14、16，18和27，常用的是Al2(SO4)3·18H2O其分子量為666.41，比重1.61，外觀(guān)為白色，光澤結(jié)晶。

硫酸鋁易溶于水，水溶液呈酸性，室溫時(shí)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(huì)給處理后的水質(zhì)帶來(lái)不良影響。當(dāng)水溫低時(shí)硫酸鋁水解困難，形成的絮體較松散。

硫酸鋁在我國(guó)使用最為普遍，大都使用塊狀或粒狀硫酸鋁。根據(jù)其中不溶于水的物質(zhì)的含量，可分為精制和粗制兩種。硫酸鋁易溶于水，可干式或濕式投加。濕式投加時(shí)一般采用10-20%的濃度(按商品固體重量計(jì)算)。硫酸鋁使用時(shí)水的有效pH值范圍較窄，約在5.5-8之間，其有效pH值隨原水的硬度含量而異:對(duì)于軟水，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(shí)應(yīng)考慮上述特性。有時(shí)加入過(guò)量硫酸鋁，會(huì)使水的pH值降至鋁鹽混凝有效pH值以下，既浪費(fèi)了藥劑，又使處理后的水發(fā)混。

粗制硫酸鋁中有效氧化鋁含量基本與精制相同，主要是不溶于水的物質(zhì)含量高，廢渣較多，最好用熱水并拌以攪拌，才能完全溶解，因含有游離酸，酸度較高，腐蝕性強(qiáng)，溶解與投加設(shè)備應(yīng)考慮防腐。

三氯化鐵(FeCl3·6H2O)是一種常用的混凝劑，是黑褐色的結(jié)晶體，有強(qiáng)烈吸水性，極易溶于水，其溶解度隨溫度上升而增加，形成的礬花，沉淀性能好，處理低溫水或低濁水效果比鋁鹽好。我國(guó)供應(yīng)的三氯化鐵有無(wú)水物、結(jié)晶水物和液體。液體、晶體物或受潮的無(wú)水物腐蝕性極大，調(diào)制和加藥設(shè)備必須考慮用耐腐蝕器材(不銹鋼的泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)幾星期也即腐蝕，用鈦制泵軸有較好的耐腐性能)。三氯化鐵加入水后與天然水中堿度起反應(yīng)，形成氫氧化鐵膠體，當(dāng)被處理水的堿度低或其投加量較大時(shí)，在水中應(yīng)先加適量的石灰。水處理中配制的三氯化鐵溶液濃度宜高，可達(dá)46%。

三氯化鐵的優(yōu)點(diǎn)是形成的礬花比重大，易沉降，低溫、低濁時(shí)仍有較好效果，適宜的pH值范圍也較寬，缺點(diǎn)是溶液具有強(qiáng)腐蝕性，處理后的水的色度比用鋁鹽高。

《混凝劑和混凝技術(shù)》共分9章，主要介紹了混凝的基本理論、無(wú)機(jī)混凝劑、合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然高分子改性絮凝劑、混凝的工藝與設(shè)備，以及混凝技術(shù)在微污染原水、城市污水及工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。全書(shū)力求做到理論與實(shí)踐有效結(jié)合，同時(shí)反映當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究成果和發(fā)展趨勢(shì)，具有較強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)用性。

《混凝劑和混凝技術(shù)》可供環(huán)境科學(xué)與工程、市政工程、化學(xué)工程等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生參閱。

混凝劑在污水處理中的應(yīng)用:顆粒中較大的粗粒懸浮物可以利用自然沉淀去除，但是更微小的懸浮物，甚至是某些有害的化學(xué)離子，特別是膠體粒子沉降得很慢，甚至能在水中長(zhǎng)期保持分散的懸浮狀態(tài)而不能自然下沉，難以用自然沉淀的方法從水中分離除去?；炷齽┑脑硎瞧茐倪@些細(xì)小顆粒的穩(wěn)定性，使其互相接觸而凝聚在一起，形成絮狀物，并下沉分離。

利用混凝劑治理污水綜合了混合、反應(yīng)、凝聚、絮凝等九個(gè)過(guò)程。由于混凝劑投入水中，大多可以提供大量的正離子。正離子能把膠體顆粒表面所帶的負(fù)電中和掉，使其顆粒間排斥力減小，從而容易靠近并凝聚成絮狀細(xì)粒，實(shí)現(xiàn)了使水中細(xì)小膠體顆粒脫穩(wěn)并凝聚成微小細(xì)粒的過(guò)程。微小的細(xì)粒通過(guò)吸附、卷帶和架橋形成更大的絮體沉淀下來(lái)，達(dá)到了可從水中分離出來(lái)的目的。

污水治理中常用的混凝劑大致可以分為三類(lèi):有機(jī)混凝劑、無(wú)機(jī)混凝劑和高分子混凝劑。有機(jī)混凝劑有陰陽(yáng)離子型之分;無(wú)機(jī)混凝劑有無(wú)機(jī)類(lèi)、堿類(lèi)、固體細(xì)粉類(lèi)等區(qū)別;高分子混凝劑根據(jù)聚合度的不同可分為高聚合度混凝劑和低聚合度混凝劑，不同聚合度下又有陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型，高分子混凝劑也有有機(jī)與無(wú)機(jī)類(lèi)之分。選用混凝劑的品種、數(shù)量應(yīng)根據(jù)處理對(duì)象，即不同的廢水的試驗(yàn)資料和條件而定，必須從價(jià)廉、易得、投用量少、處理效率高且生成的絮狀物容易沉淀分離等方面考慮。當(dāng)投加單個(gè)混凝劑處理效果不理想時(shí)，還可以投加助凝劑或者可以考慮兩種混凝劑按比例混合投加。