絮凝沉淀
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中文名;絮凝沉淀 定 义;颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程 性 质;现象 现 象;尺寸和质量不断变大沉速不断增加 外 力;分子力的相互作用 |
絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。地面水中投加混凝剂后形成的矾花，生活污水中的有机悬浮物，活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。[1]
目录
絮凝沉淀释义
絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度，而且与沉淀深度有关。地面水中投加混凝剂后形成的矾花，生活污水中的有机悬浮物，活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。
实验装置
1)沉淀柱：有机玻璃沉淀柱，直径D=150mm，柱高H=2 000mm，沿不同高度设有取样口。
2)配水及投配系统：配水箱、搅拌装置、水泵、配水管等。
3)取样设备：定时器、烧杯、移液管、磁盘等。
4)悬浮物分析所需设备及用具：分析天平(感量0．1mg)、带盖称量瓶、干燥皿、烘箱等。
5)水样：城市污水或人工配水等。
絮凝沉淀原理
即选用无机絮凝剂和有机阴离子配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。为提高分离效果，可适时、适量加入助凝剂。
悬浮物浓度不太高(一般质量浓度在50～500 mg/L)时的颗粒沉淀属于絮凝沉淀，如给水工程中的混凝沉淀、污水处理中初沉池内的悬浮物沉淀均属此类型。絮凝沉淀过程中，由于颗粒相互碰撞。凝聚变大．沉速不断加大，因此颗粒沉速实际上是变化的。我们所说的絮凝沉淀颗粒沉速．是指颗粒沉淀平均速度。在平流沉淀池中，颗粒沉淀轨迹是一曲线，而不同于自由沉淀的直线运动。在沉淀池内颗粒的去除率不仅与颗粒沉速有关，而且与沉淀有效水深有关。因此，不仅要考虑沉淀柱器壁对悬浮物沉淀的影响．还要考虑柱高对沉淀效率的影响。
絮凝沉淀应用
1）.絮凝沉淀去除水中致病微生物
由于消毒药剂不能经常保证可靠地对水消毒，所以絮凝沉淀成了补充消毒的重要方法。虽然絮凝沉淀不能杀灭水中的致病微生物，但是，如果它能把水中大部分致病微生物凝聚起来，随同各种悬浊物沉淀下去，然后再对清水进行消毒，则消毒效果显然会获得提高。张师鲁早在1958年就详细报道了这方面的研究结果。其中一篇报告讲述的是：在水中加柯萨奇A2病毒或白色葡萄球菌噬菌体，并加入纯氧化硅微粒悬浊物，再用硫酸铝或三氯化铁进行试验，所得的结果是：①加硫酸铝(40～120mg/L)可去除水中病毒86.3%～98.7%，去除噬菌体93.5%～98%；加三氯化铁(20～40mg/L)可去除病毒96.6%～98.1%，去除噬菌体99.3%～99.9%，增加絮凝剂量，去除率可得到相应的提高。②硫酸铝去除病毒的适宜pH值是6．2～7．2，则当pH值升高时，病毒的去除率也相应提高。③当搅拌速度降低时，去除病毒和噬菌体的效率则稍有降低。④在重碳酸盐中(pH=8.6～9.0)，用硫酸铝凝聚沉淀物中的病毒和噬菌物，经过1～2h的搅动，可分别析离出60%和10%～25%。⑤絮凝后在水面或水面下2/3深处取水样，其中检出的病毒和噬菌体的数目均无差异。Thorup等将大肠杆菌、噬菌体T和脊髓灰质杂病毒I型加到用膨润土配制的浑水中，用硫酸铝絮凝，发现当投加量适当时，可去除98%的微生物。再分别加人三种高分子絮凝剂，发现去除率没有出现明显的提高。又如Manwaring等用噬菌体MS2加有机物配制水样，加三氯化铁(60rag/L)絮凝，可去除噬菌体99%左右。但水中有机物含量多时，效果就要降低。Chaudhuri等用噬菌体T4代表DNA类的病毒，用噬菌体MSa代表含RNA类的病毒，加硫酸铝(50mg/L)絮凝，另外又投加四种助凝剂和絮凝剂进行比较，其结果是：①化学絮凝剂可去除水中病毒98.0%～99.9%。②水中钙和镁离子高达50mg/L也不影响去除效果。③水中有机物会影响去除效果。④阳离子型聚合电解质可以提高去除效果。
2).絮凝沉淀去除水中放射性物质
用絮凝沉淀消除放射性物质的程度由放射性物质的同位素组成及其在溶液中的状态决定。如果放射性物质被吸附在机械杂质上或者本身处于胶体分散状态，则放射性可被有效地消除。在这种情况下，水的澄清度决定了放射性物质的回收程度。对于放射性物质的真溶液，絮凝沉淀的去除效果相当小。然而，在被处理水中存在分散杂质，或人工使水浑浊时，
对许多同位素都可能得到良好的效果。
硫酸亚铁作为絮凝剂：硫酸亚铁最广泛的用途就是作为絮凝剂，它作为絮凝剂具有如下优点：沉降速度快、污泥颗粒大、污泥体积小且密实、除色效果好（非常适合作为印染、水洗等纺织废水的处理）、无毒而且有益生物生长（非常适合用在后续有生化处理工艺的污水处理系统）、不用改变原来的工艺、价格低廉，作为絮凝剂，硫酸亚铁可以代替聚合铝、碱式氯化铝、聚合铁、硫酸铝、三氯化铁等。
原理：在酸性条件下，投加还原剂硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等，将六价铬还原成三价铬，然后投加氢氧化钠、氢氧化钙、石灰等调pH值，使其生成三价铬氢氧化物沉淀从废水中分离。
处理工艺流程：含Cr6+废水→调节池→还原反应池→混凝反应池→沉淀池→过滤器→pH回调池→排放。
聚合氯化铝
聚合氯化铝：简称PAC,是一种多羟基、多核络合体的阳离子型无机高分子絮凝齐 固体产品外观为淡黄色或红黄色粉状，其分子为[A12(OH)nC16-n]m?n≤5m≤10。由于中带有数量不等的羟基，当聚合氯化铝加入混浊源水后，在源水的PH条件下继续水解。在水解过程中，伴随着有发生凝聚、吸附、沉淀等一系列物理化学过程，从而达到净化目的。 聚合氯化铝的显著特点是净水效果明显、絮凝沉淀速度快、适应PH范围宽，对管道设备腐浊性 低，能有效地去除水中色质SS、COD、BOD及砷、铅、汞等重金属离子。制水成本低，效力大，操作简单、节省人力、物力。该产品广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。 聚合氯化铝特点：1、絮凝体成型快，活性好，过滤性好。
2、不需加碱性助剂，如遇潮解，其效果不变。
3、适应PH值宽，适应性强，用途广泛。
4、处理过的水中盐份少。
5、能除去重金属及放射性物质对水的污染。
6、有效成份高，便于储存，运输。
碱式氯化铝
碱式氯化铝是60年代后期，正式投入工业化生产和应用的一种新型无机高分子混凝剂。是利用工业铝灰和活性铝矾土为原料经过精制加工聚合而成，此产品活性较高对于工业污水，造纸水、印染水具有较好的净化效果。 具有投加量少。净化效率高。成本低等一系列优点。 碱式氯化铝分为标准碱式氯化铝（有两种原料生产），复合型碱式氯化铝（有四种原料生产，主要用于酸性水、发酵水、脱色效果好。
聚合硫酸铁形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%（重量）的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。
聚合硫酸铁与其他无机絮凝剂相比具有以下特点：1. 新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂；2. 混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快；3. 净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，无害，安全可靠；4. 除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著；5. 适应水体PH值范围宽为4-11，最佳PH值范围为6-9，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小；6. 对微污染、含藻类、低温低浊原水净化处理效果显著，对高浊度原水净化效果尤佳；7. 投药量少，成本低廉，处理费用可节省20%-50%。
三氯化铁
三氯化铁化学式：FeCl3。又名三氯化铁，是黑棕色结晶，也有薄片状，熔点282℃、沸点315℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。FeCl3从水溶液析出时带六个结晶水为FeCl3·6H2O，六水合三氯化铁是橘黄色的晶体。三氯化铁是一种很重要的铁盐。
三氯化铁的特性 1、水解速度快，水合作用弱。形成的矾花密实，沉降速度快。受水温变化影响小，可以满足在流动过程中产生剪切力的要求2、固态产品为棕褐色，红褐色粉末，极易溶于水。3、可有效去除源水中的铝离子以及铝盐混凝后水中残余的游离态铝离子。4、适用范围广，生活饮用水，工业用水，生活用水，生活污水和工业污水处理等。5、用药量少，处理效果好，比其它混凝剂节约10-20%费用。6、使用方法和包装用途以及注意事项同聚合氯化铝基本一样。
三氯化铁是城市污水及工业废水处理的高效廉价絮凝剂，具有显著的沉淀重金属及硫化物、脱色、脱臭、除油、杀菌、除磷、降低出水COD及BOD等功效。
参考来源