水处理工程混凝3 91页

第三章混凝CoagulationandFlocculation◆胶体的特性与结构◆胶体的脱稳与凝聚◆混凝剂与助凝剂◆影响混凝效果的因素◆混凝设备水处理工程\n第1节混凝的去除对象混凝—就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过程。凝聚和絮凝其涵义存在着四种不同用法：１.两者当作同义语，不加区别，可以互相通用。（胶体化学中应用）２．凝聚之胶体的脱稳阶段，絮凝指胶体脱稳后结成大颗粒絮体的阶段．（水处理工程）３．凝聚指压缩双电层所产生的脱稳过程，絮凝指由于胶体颗粒被吸附在长链状的有机高分子上面所引起的脱稳作用（即架桥作用）．（LaMer1964)４．凝聚指胶体脱稳及形成絮体的整个过程，絮凝仅指结成絮体这一阶段．（Ｗeber在‘水质控制污物理化学方法’一书中提出．\n混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种化学方法。范围在：1nm~0.1m（有时认为在1m）混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。水处理中主要杂质：粘土（50nm-4m）细菌（0.2m-80m）病毒（10nm-300nm）蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸1637年我国开始使用明矾净水1884年西方才开始使用混凝过程涉及到三个方面的问题：水中胶体的性质混凝剂在水中的水解与形态胶体与混凝剂的相互作用\n第2节胶体的特性与结构废水是以水为分散介质的分散体系。根据分散相的粒度不同，废水可分三类：粒度0.1～1nm称为真溶液粒度在1～100nm间的称为胶体溶液自然沉降速度0.154×10-6mm/s,沉降1米距离需要200年粒度大于100nm的称为悬浮液。粒度在100μm以上的悬浮液可采用沉淀或过滤处理，粒度在1～100μm间的部分悬浮液和胶体溶液可采用混凝处理。\n一、胶体的特性光学性质高度的分散性和多相不均匀性特征——丁达尔效应。动力学性质布郎运动—线度小于4×10-6m的粒子在分散介质中呈现不停息的、无规则的热运动状态既是不能自由沉淀原因，也是可能碰撞结成较大粒子沉淀的原因表面性能比表面积大，强烈的吸附能力和水化作用动电现象在外加电位差的作用下而引起的胶体溶液系统内固相与液相间产生的相对位移；电泳—在外加电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向移动的现象；电渗—液体在电场中透过多孔性固体现象胶体微粒可能带负电也可能带正电，产生排斥力，不能聚合的原因。天然水体中胶体多带负电。\n二、胶体的结构胶体的双电层理论：在粒子的中心是胶核，它由数百乃至数千个分散相固体物质分子组成。胶核表面吸附了某种离子而带有电荷。由于静电吸引力的作用，势必吸引溶液中的异号离子（反离子）到微粒周围—反离子层。电位离子层与反离子层组成了胶体粒子的双电层结构胶核与溶液主体间由于表面电荷的存在所产生的电位称为φ电位，而胶粒与溶液主体间由于胶粒剩余电荷的存在所产生的电位称为ζ电位。ζ电位可通过电泳或电渗测出，在水处理中有重要意义。动电位电位：决定了胶体的聚集稳定性一般粘土电位:-15~-40mV细菌电位:-30~-70mV\n胶粒间距斥力吸力合力胶粒间的作用力与距离的关系\n胶团的结构：按按照以上的描述胶体粒子的结构式可写为：{[胶核]电位形成离子，束缚反离子}自由反离子吸附层扩散层胶粒胶团{[Fe(OH)3]mnH+,(n-x)Cl-}x+x·Cl-吸附层扩散层胶粒胶团胶核电位形成离子，束缚反离子自由反离子以氢氧化铁为例，氢氧化铁是由三氯化铁水解形成，故水中的主要电解质为H＋和Cl-。FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl\n三、DLVO理论胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的相互作用和距离来评价。由下列两方面的力决定：静电斥力：ER－1/x2范德华引力：EA－1/x6（有些认为是1/x或1/x3）由此可画出两者的综合作用图。另一方面，胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kTk：波兹曼常数，T：温度Eboa，稳定以上称为DLVO理论。只适用于憎水性胶体。德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）\n第3节胶体的脱稳与凝聚胶体保持稳定原因：动力学稳定性：布朗运动对抗重力。聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）水化膜的阻碍（亲水性胶体）两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。脱稳—胶粒因ζ电位降低或消除，从而失去稳定性的过程。脱稳胶粒相互聚合为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大的颗粒，这种现象称为絮凝。混凝机理：压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。\n第3节胶体的脱稳与凝聚混凝原理：根据胶体的特性，在水处理中，采取措施破坏胶体的稳定性。采用的方法：投加电解质投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产生此类胶体的电解质投加高分子物质接触凝聚上述投加的物质统称——混凝剂\n化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。双电层压缩机理吸附电中和机理吸附架桥机理沉淀物网捕机理\n一、压缩双电层机理1、憎水性胶体当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，扩散层的厚度将从图上的oa减小到ob。加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层厚度的减小，ξ电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。解释港湾处沉积现象单纯静电现象来说明电解质对脱稳的作用，对重新稳定现象无法解释。三价铁盐或铝盐作混凝剂，投加过多时，凝聚效果下降，甚至重新稳定。胶粒间距斥力吸力合力胶粒间的作用力与距离的关系\n2、亲水性胶体：水化作用是亲水性胶体聚集稳定性的主要原因。亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但ξ电位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。\n二、吸附电中和机理胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部分有强烈的吸附作用，异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，ξ电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。在水处理中，一般均投加高价电解质或聚合离子。再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附作用，使胶体重新带电（电荷异号），而出现的再稳现象。\n三、吸附架桥机理吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。\n第三节混凝原理三、吸附架桥机理胶体再稳现象：（1）高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生“胶体保护”作用。（2）胶粒较少时，高分子聚合物的缠绕作用；（3）长时间的剧烈搅拌。\n＋聚合物颗粒脱稳颗粒反应1：聚合物最佳投加量时的初始吸附脱稳颗粒绒体颗粒脱稳颗粒再稳定颗粒过量聚合物稳定颗粒（无吸附空位）颗粒绒体颗粒绒体碎片绒体碎片再稳绒体的碎片反应2：绒体的形成反应3：聚合物的二次吸附，不与另外颗粒表面上的空位接触反应4：聚合物投加过量时的初始吸附反应5：绒体的破裂，剧烈搅动或搅动过久反应6：聚合物的二次吸附＋\n四、沉淀物网捕机理当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物（Al(OH)3,Fe(OH)3)或带金属碳酸盐(CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。水中胶粒本身可作为这些沉淀所形成的核心时，凝聚剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。上述四种混凝机理在水处理中往往可能是同时或交叉发挥作用，只是在一定情况下以某种机理为主而已。\n五、絮凝动力学简介混凝速度不但取决于胶体的脱稳速度，而且取决于胶粒间的接触碰撞率异向絮凝—布朗运动引起的碰撞凝聚同向絮凝—布朗运动速度太慢,颗粒相碰凝聚逐渐长大后,布朗运动就会停止,及搅拌使胶体颗粒相碰后的凝聚作用,水流速度差及水流紊动性引起的碰撞异向絮凝：单一分散相的颗粒浓度n（每厘米3中颗粒的个数）由于布朗运动相碰而减少的速率可以表示为n的二级反应：N-时间t时悬浮液的颗粒总浓度，粒子数/毫升；η—碰撞效率系数，为有效碰撞次数与总碰撞次数的比值；K-Boltzmann常数；T-绝对温度；μ-液体粘度\ndxuud1d2uudydu=0dxuu+dud1d2uu+dudydu≠0速度梯度(a)表示在dy长度内，u没有增量，即du=0的情况，两个颗粒继续前进时，仍然保持dx距离，因此不能相碰；（b）表示在dy长度内,流速u增量du≠0的情况，d1颗粒的速度为u+du，du>0,因此当它们继续前进时，d1颗粒一定会追上d2颗粒，但要发生两个颗粒相碰的现象，还需dy≤(d1+d2)/2这个条件。\n同向絮凝：对均匀颗粒组成的胶体悬浮液，它的颗粒总浓度随时间变化率JOK用下式表示：设Ω为胶体颗粒的体积比，即单位体积悬浮液中胶体颗粒所占的体积，可用下式计算：积分得：代入上式得：\n由上式：同向絮凝的速度与颗粒浓度、速度梯度和胶粒的体积比成一次关系。将同向絮凝速率表达式与异向絮凝表达式相除：胶粒的碰撞是以异向絮凝为主还是以同向絮凝为主，主要取决于胶粒粒径和速度梯度，但粒径的影响要大得多。就整个混凝过程而言，微小颗粒一般总是先进行异向絮凝（混合阶段），待粒径增大后，随即进行同向絮凝（反应阶段）。\n第4节混凝剂与助凝剂区别凝聚、絮凝和混凝凝聚—胶体被压缩双电层而脱稳的过程；絮凝—胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作用聚结成大颗粒絮体的过程；混凝—包括凝聚与絮凝两种过程一、混凝剂要求：混凝效果好，对人类健康无害，价廉易得，使用方便\n\n1.硫酸铝含有不同的结晶水，Al2(SO4)3·nH2O，其中n＝6、10、14、16、18和27,常用的是18,比重1.61,外观为白色，光泽结晶。易溶于水，溶液呈酸性，室温时溶解度大致是50%，pH值在2.5以下。废水中溶解度提高到90%以上。使用便利，混凝效果好，不会给处理后水质带来不良影响。当水温低时硫酸铝水解困难，形成的絮体松散。投加方式：干式或湿式，湿式投加10%-20%浓度pH值范围较窄，软水5.7-6.6;中等硬水6.6-7.2;硬度较高的水7.2-7.8\n2.聚合氯化铝一种无机高分子混凝剂我国1973年成都市召开全国新型混凝剂技术经验交流会，提出质量要求：含氧化铝10%以上，碱化度50-80%，不溶物1%以下聚合氯化铝称为碱式氯化铝[Aln(OH)mCl3n-m]，对基本化学公式理解不同聚合氯化铝化学式表示为[Al2(OH)nCl6-n]m,n可取1-5整数，m为<10的整数聚合氯化铝中OH与Al的比值对混凝效果有很大关系，可用碱化度B表示一般要求B为40-60%优点：应用范围广形成大的矾花，沉淀性能好适宜的pH值范围大（5-9）水温的是，仍可保持稳定的混凝效果碱化度比其它铁盐铝盐高\n3.三氯化铁黑褐色的结晶体，有强烈的吸水性，极易溶于水，其溶解度随温度上升而增加，形成的繁华，沉淀性能好，处理低温水和低浊水效果比铝盐好。适宜的pH值比较宽，缺点是溶液具有强腐蚀性，处理后的水色度比铝盐高。4.聚合硫酸铁无机高分子聚合物，与聚合铝作用机理相似。适宜水温10-15℃，pH5.0-8.5，但在pH4-11范围内可用与铝盐相比：投加剂量少，絮体生成快，对水质适应范围广以及水解时消耗水中碱度少等优点\n5.高分子混凝剂根据高分子聚合物所带基团能否离解及离解后所带粒子的电性，有机高分子混凝剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型。阴离子型主要是含-COOM（M为H或金属离子）或-SO3H的聚合物阳离子型主要是含有-NH3+、-NH2+、和-N+R4的聚合物高分子聚合物以聚丙烯酰胺应用最为普遍废水浊度低时，易先投加其它混凝剂，在投加聚丙烯酰胺，使胶体颗粒先脱稳到一定程度为聚丙烯酰胺的絮凝作用创造有利条件废水浊度高时，先投加聚丙烯酰胺，再投加其他混凝剂\n\n\n\n生物凝聚剂由微生物所产生的生物体高分子物质—生物树脂所组成红胞红球菌属和诺卡氏放线菌属及棒状杆菌属等都有产生生物凝聚剂的能力具有凝聚作用和产生沉淀的作用—属于生物分解性、无二次公害的安全型凝聚发展方向：无机复合聚合物混凝剂：聚合硫酸铝铁（PFAS）、聚合氯化铝铁（PFAC）、聚合硫酸氯化铁（PFSC）、聚合硫酸氯化铝（PASC）、聚合铝硅（PASi）、聚合铁硅（PFSi）、聚合硅酸铝（PSA）、聚合硅酸铁（PSF）无机－有机复合：聚合铝/铁-聚丙烯酰胺、聚合铝/铁-甲壳素、聚合铝/铁-天然有机高分子、聚合铝/铁-其它合成有机高分子有机高分子絮凝剂：阳离子有机化合物天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，如甲壳素等多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻微生物絮凝剂\n二、助凝剂(一)定义当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。(二)作用（调节或改善混凝的条件）改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。调整废水的pH和碱度，使其达到最佳的混凝条件。\n(三)助凝剂分类A、pH调整剂：调节废水的pH符合混凝处理工艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。B、絮凝结构改良剂：投加絮体结构改良剂以增大絮体的粒径、密度。常用骨胶、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、水玻璃、PAM等。C、氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机物，使胶体脱稳，还可将Fe2+转化成Fe3+,以提高混凝效果。\n第5节影响混凝的因素絮凝作用是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括：1.浊度浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝剂用量也不同。低浊水缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混合池入口，以促进反应过程。示例：澄清池----泥渣循环型澄清池\n37泥渣循环型澄清池为了充分发挥泥渣接触絮凝作用，可使泥渣在池内循环流动。回流量约设计流量的3-5倍。泥渣循环可借机械或水力抽升造成。泥渣循环型澄清池中大量高浓度的回流泥渣与加过混凝剂的原水中杂质颗粒具有更多的接触碰撞机会，且因回流泥渣与杂质粒径相差较大，故絮凝效果好。A、机械搅拌澄清池B、水力循环澄清池\n38A、机械搅拌澄清池主要由第一絮凝池、第二絮凝池及分离室组成。整个池体上部是圆形，下部是截头圆锥形。加药后原水在第一絮凝池、第二絮凝池与高浓度的回流泥渣相接触，达到较好的絮凝效果，结成大而重的絮凝体，在分离室中进行分离。\n39B、水力循环澄清池特点：原水流量与泥渣回流量之比1：2-1：4。喉管和喇叭口的高度可用池顶升降阀调节。\n2.水温对混凝效果的影响问题？(1)水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；(2)水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。(3)水温也影响反应后的沉降过程。\n3pH值及碱度—影响混凝效果的重要因素问题？？(1)pH值影响胶体颗粒表面电荷及ξ电位对于带正电胶体，pH降低，H+吸附量增加，胶粒电荷增大，电泳速度加快；pH升高，结果与上相反。(2)pH值对混凝剂作用的影响pH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。工程上应充分考虑混凝剂水解而引起水pH值的变化，必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。\n４共存杂质(1)有利成分:可促进混凝过程。除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体凝聚，且浓度越高，促进能力越强。(2)不利成分:不利于混凝过程的进行。磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子影响高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质不利于混凝。\n5.混凝剂（重点）①混凝剂种类混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、及浓度。胶体ξ电位高，应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；絮体细小，须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。②混凝剂投加量投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。废水的混凝处理，最佳混凝剂和最佳投药量的选择应通过实验确定。③混凝剂的投加顺序当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50um以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。\n6.水力条件水力条件对混凝剂效果有重要影响。主要的控制指标为搅拌强度和搅拌时间。混合阶段，要求混凝剂于废水迅速均匀混合，为此要求G在500-1000s‑1，搅拌时间t应在10-30s。反应阶段，相应G和t值分别应在20-70s-1和15-30min.为确定最佳的工艺条件，需要进行混凝模拟实验。(烧杯实验)\n\n第六节混凝工艺与设备一、工艺流程混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀分离等单元组成。混合使混凝剂迅速、均匀地分散到废水中，通过压缩双电层和电中和作用，使胶体脱稳，形成小“矾花”。反应在一定的水流条件下，小“矾花”通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形成较大的絮体。沉淀反应过程形成的大絮体进入沉淀池进行分离。\n二、混凝剂的调配与投加（1）混凝剂的调配（2）混凝剂的投加固体投加液体投加\n(一)混凝剂干投法（应用较少）工艺流程：药剂输送→粉碎→提升→计量→加药混合工作原理：图\n(二)混凝剂湿投法工艺流程：溶解池→溶液池→定量控制设备→投加设备→混合池溶解设备：溶解池、搅拌设备。药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人工调配等。溶液池：配制一定浓度溶液的设施。其它设备：（略）\n(三)混凝剂投加方式①重力投加②虹吸式定量投加③水射器投加④用计量泵投加药剂\n①重力投加可直接将混凝剂溶液投入管道内或水泵吸水管喇叭口处。\n②虹吸式定量投加可通过改变虹吸管进口和出口高度之差(H)，控制投加量。\n③水射器投加\n④用计量泵投加药剂\n三、混合(一)混合的作用使药剂能快速、均匀地分散到废水中。★★快速：是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小絮体，并不要求生成大颗粒；★★均匀：是为了化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。水力条件要求：搅拌时间：10－30s，工业应用常取2min。速度梯度：G=500～1000s-1。\n搅拌强度用速度梯度G来表示。速度梯度是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速度差du与垂直水流距离dy间的比值，即G=du/dy。（单位：s-1）速度梯度实质上反映了颗粒的碰撞机会。速度差越大，颗粒间越易发生碰撞；间距越小，颗粒间也越易发生碰撞。速度梯度与搅拌时间的乘积Gt值可间接表示整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般Gt值应控制在104～105之间。在G值给定的情况下，可调节t值来改善反应效果。\n(二)混合方式水力混合机械混合常见混合方式：管式混合水泵混合机械混合\n1、管式混合A、普通管道混合B、管式静态混合器C、扩散混合器\nA、普通管道混合把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进行混合。药剂加入方式：\nB、管式静态混合器管内装设若干个固体混合单元体。\nC、扩散混合器在管式孔板混合器前加一锥形帽，水流和药剂对冲锥形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。\n2、其它水力混合方式A、跌水混合池B、水跃式混合池C、涡流式混合设备D、廊道式格板混合池\nA、跌水混合池利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。\nB、水跃式混合池利用3m/s以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行混合。\nC、涡流式混合设备设计要点：底部锥角30-45°；反应时间1-1.5min，≤2min；入口流速1-1.5m/s；圆柱部分上升流速25mm/s。\nD、廊道式格板混合池\n3、水泵混合将药剂投加在水泵的吸水管内或喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转达到快速混合的目的。特点：混合效果好，不需另建混合设施；节省动力；各型水厂均可采用；要求：泵房距离处理设备不大于150m。\n水泵混合的投药位置1、泵前投加加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口处，见图。目前大多数采用这种方式，主要优点是可利用水泵叶轮使药剂和原水得到充分混合，而且借助于水泵吸力吸入，容易加注。缺点是药剂对水泵有一定的腐蚀作用。\n2、泵后投加加注在水泵出水压力管（见图）或沉淀池进口处。当取水泵离净水装置较远（约大于500m）时，为防止反应过早，已结成的絮粒在管道或进入沉淀池时破碎，从而影响净水效果，所以采用泵后投加。泵后投加因投药点承压或无吸力，故需要用水射器或加药泵。其优点是不发生药剂对水泵的腐蚀。\n4、机械搅拌混合\n四、絮凝反应(一)反应的作用是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触，絮凝成较大颗粒的过程。\n(二)反应过程的水力条件反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。絮凝控制指标：速度梯度G=10～70s-1。水流速度v=15－30mm/s。反应时间t=15－30min。絮凝控制指标Gt值=104-4×105》》》》\n絮凝控制指标研究(1)Gt值(2)GtC值(3)aGtC值考虑颗粒浓度及脱稳程度等因素进去，提出（2）、（3）。\n(2)GtC值以GtC值（C为胶体浓度）作为反应设备的控制参数，并建议GtC值控制在100左右较好。理由是反应效果与水中颗粒浓度有关，例如当低浓度时，反应设备的效率就会降低，但如果人工投加粘土，效果就能提高。(3)aGtC值以aGtC值（C为胶体浓度，a表示有效碰撞系数）作为反应设备的控制参数。如果脱稳颗粒每次碰撞都能导致凝聚，则a=1，实际上总是a<1。\n(三)絮凝反应设备(1)设备分类（按搅拌方式分）A、水力搅拌反应池：利用水流的紊动作用进行搅拌。如隔板反应池，旋流式反应池，涡流式反应池等。B、机械搅拌反应池：由池内设置的机械设备完成搅拌。\n(2)水力搅拌反应池A、隔板反应池B、折板反应池C、穿孔旋流反应池D、旋流式反应池E、涡流式反应池\na、往复式b、回转式A、隔板反应池a、往复式特点：水流在池内作180º转弯，局部水头损失较大，且絮凝体有破碎的可能。水头损失0.3-0.5m。\nA、隔板反应池b、回转式特点：水流在池内作90º转弯，局部水头损失大为减小，且絮凝效果有所提高。水头损失比往复式小40%。\nB、折板反应池平折板反应池一般分为三段。三段的折板布置可分别采用相对折板、平行折板和平行直板。另外还有采用波形板的。（竖直放置）\nC、穿孔旋流反应池由若干方格组成，分格数不少于6格。隔墙上下开孔，水流沿池壁切线进入形成旋流。第一格孔口小，旋转速度大，随后依次递减，对应G值递减。\nD、旋流式反应池设计要点：反应时间8-15min；喷嘴入口流速2-3m/s。\nE、涡流式反应池设计要点：底部锥角30-45°，反应时间6-10min，入口流速0.7m/s，圆柱部分上升流速4-6mm/s。涡流混合池设计要点：底部锥角30-45°，反应时间1-1.5min，≤2min，入口流速1-1.5m/s，圆柱部分上升流速25mm/s\n（3）机械搅拌反应池A、浆板式和叶轮式。B、水平轴和垂直轴分格串联，每格设以搅拌机。分格越多，絮凝效果越好。但造价高和维修量大。为适应絮体形成规律，第一格搅拌强度最大，其余依次递减，对应G值也递减。\n机械搅拌反应池设计参数：A、絮凝时间为15-20min。B、池内设3-4挡搅拌机。C、隔墙上下开孔，防止水流短路。D、叶轮线速度自第一挡0.5m/s起逐渐减小到末挡的0.25m/s。\n（4）组合絮凝池\n(5)混凝反应池的设计要点：反应流速一般按由大逐渐变小进行设计。为防止絮粒被破碎，应控制反应器内的流速。要有足够的反应时间（10-30min为宜），并控制反应速度，使梯度值G值达到10-75s-1，通常20-60s-1，使Gt值应控制在104～105之间，保证反应过程的充分完全。对于低浊度、低碱度废水宜采用较大的t值；对粗分散、杂质含量高的废水宜采用较大的G值。\n第7节混凝的应用工业废水：用于处理一些特殊的废水，脱色、去除悬浮物等印染废水处理：适用于含颜料、分散染料、水溶性分子量较大的等染料废水处理。混凝剂的选择与染料种类有关，需做混凝试验。可以单独用无机混凝剂，也可和有机高分子絮凝剂联用。含油废水处理：乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电层。通常采用混凝气浮工艺。例：兰州炼油厂废水加PAC采用二级气浮原水含油50-100mg/L投加PAC50mg/L一级气浮出水，油20－30mg/LPAC30mg/L二级气浮出水，油15－20mg/L肉类加工厂废水处理：例：某肉类加工厂屠宰废水COD为670mg/L，用聚合硫酸铁处理后，COD去除率在77％以上。\n废水深度处理与回用如：1）加利福尼亚州橘子县21世纪水厂再生水回灌地下化学澄清汽提中和过滤活性炭消毒反渗透煅烧生化处理出水石灰沉渣空气CO2回灌地下37850m3/d18925m3/d56775m3/d\n思考题：1.说明胶体颗粒带电的原因。2.一个胶团由哪些成分组成？写出胶团公式的通式。3.什么是凝聚、絮凝和混凝？概述水的混凝机理。4.试述高分子絮凝剂的絮凝作用。5.影响混凝效率的因素有哪些？作业题：1.水流速度梯度G反映什么？为什么反应池的效果可用GT值来表示？2.如果取水泵房距反应池有500米远，这种情况下投药点应设于何处？能否将混凝剂投在水泵吸水管内，为什么？\n思考题1、试概述水的混凝机理。2、试说明水的混凝工艺过程以及各单元的工艺要求。3、简述影响水混凝的主要因素。4、在投加混凝剂时，为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？5、水的混凝对水力条件有哪些要求？水流速度梯度G反映什么？为什么反应池的效果可用GT值来表示？6、简述铝盐混凝剂的水解过程及作用机理。\n7、分析投加高分子混凝剂过量时混凝效果不好的原因。8、论述水中胶体稳定的主要原因，以及使胶体杂质脱稳所采取的工程措施与原理。9、画出胶体结构示意图；简述混凝剂使胶体脱稳的机理。