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混凝技术课件
本讲稿第一页，共六十七页
6．1混凝机理.
基本概念
混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。
凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。
絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。
目前混凝剂的种类有不少于200－300种，分为无机与有机两大系列，见表6-1。
与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：①适用的pH值范围较宽；②形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实；③处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；④但三氯化铁腐蚀性较强。
硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将二价铁氧化成三价铁。
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聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数之比，通常称之为碱化度B，按下式计算：
聚合铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远比三氯化铁小。
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表6-1 常用的混凝剂
无
机
铝系
硫酸铝
明矾
聚合氯化铝（PAC）
聚合硫酸铝（PAS）
适宜pH：~8
铁系
三氯化铁
硫酸亚铁
硫酸铁（国内生产少）
聚合硫酸铁
聚合氯化铁
适宜pH：5~11，但腐蚀性强
有
机
人工
合成
阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物
国外开始增多，国内尚少
阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）
非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）
两性型：
使用极少
天然
淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等
微生物絮凝剂
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助凝剂
助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝。广义上可分为以下几类：
①酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸等；
②加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2 nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂；
③氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加Cl2、O3等。
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6．3 凝聚动力学
基本概念
混凝动力学：研究颗粒碰撞速率属于混凝动力学范畴。
颗粒相互碰撞的动力来自两个方面：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌所造成的流体运动。
异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。
同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称同向絮凝
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异向絮凝
颗粒的碰撞速率可按下式计算：
(6-1)
式中：DB： 布朗运动扩散系数， T为温度，为水的运动粘度，为水的密度；
因此：
(6-2)
故Np只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但当颗粒的粒径大于1m，布朗运动消失。
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同向絮凝

层流条件下颗粒的碰撞示意见图6-7。
颗粒的碰撞速率按下式计算：
(6-3)
在被搅动的水流中，考虑一个瞬间受煎而扭转的隔离体， 见图6-8。设在时间 内，隔离体扭转了 角度，于是角速度 为：
(6-4)
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转矩 为：
(6-5)
于是单位体积水所耗功率p为：
(6-6)
由于 ，故
(6-7)
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当采用机械搅拌时，p由机械搅拌器提供。当采用水力絮凝池时，p应为水流本身所消耗的能量，由下式决定：
(6-8)
则采用水力絮凝池时，
(6-9)
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同向紊流理论： ①外部施加的能量形成大涡旋；②大涡旋将能量输送给不涡旋；③小涡旋将能量输送给更小的涡旋；④只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗粒碰撞；
（6-10）
式中，紊流扩散系数 ， 为相应于尺度的脉动速度，为
（6-11）
故
（6-12）
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3．混凝控制指标
自药剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，工艺上总称混凝过程。相应设备有混合设备和絮凝设备。
混合（凝聚）过程：在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、