《环境工程概论5》全册配套完整教学课件.pptx

1、环境工程概论环境工程概论5全册全册配套完整教学课件配套完整教学课件课程名称：课程名称： 环境工程概论环境工程概论 1. 张自杰 主编废水处理理论与设计，中国建筑工业出版 社，2003年；2.Metcalf and Eddy, Inc.Wastewater Engineering Treatment and ReuseFourth Edition, McGraw-Hill publishing Company 2003；3.沈耀良 王宝贞 编废水生物处理新技术理论与应用， 中国环境科学出版社，1999年；4.Meckenzie L.Davis David A.Cornwell, Introduc

2、tion to Environmental Engineering Third Edition, McGraw-Hill publishing Companies,Inc. 1998；环境工程 导论（第3版） 王建龙 译，清华大学出版社，2000年 主要参考书主要参考书一、一、 绪论绪论环境工程学概念环境工程学概念: 运用环境科学、工程学和其他有关学科的理论和方运用环境科学、工程学和其他有关学科的理论和方法，研究保护和合理利用自然资源法，研究保护和合理利用自然资源, 控制和防治环境污控制和防治环境污染，以改善环境质量，使人们得以健康和舒适的生存。染，以改善环境质量，使人们得以健康和舒适的生存。

3、 两个方面的任务两个方面的任务(1)保护环境使其免受和消除人类活动对它的有害影响保护环境使其免受和消除人类活动对它的有害影响;(2)保护人类免受不利的环境因素对健康和安全的损害。保护人类免受不利的环境因素对健康和安全的损害。 主要内容主要内容 1. 水质净化与水污染控制工程水质净化与水污染控制工程 任务任务: 研究预防和治理水体污染，保护和改研究预防和治理水体污染，保护和改善水环境质量善水环境质量,合理利用水资源以及提供不同用合理利用水资源以及提供不同用途和要求的用水的工艺技术和工程措施。途和要求的用水的工艺技术和工程措施。 研究领域研究领域: 水体自净及其利用；城市污水水体自净及其利用；城市

4、污水处理与利用；工业废水处理与利用；给水净化处理与利用；工业废水处理与利用；给水净化处理；城市、区域和水系的水污染综合整治；处理；城市、区域和水系的水污染综合整治；水环境质量标准和废水排放标准等。水环境质量标准和废水排放标准等。2. 大气污染控制工程大气污染控制工程 任务任务: 研究预防和控制大气污染，保护和改善大气质量的研究预防和控制大气污染，保护和改善大气质量的工程技术措施。工程技术措施。 研究领域：大气质量管理；烟尘治理技术；气体污染物研究领域：大气质量管理；烟尘治理技术；气体污染物治理技术；酸雨的成因和防治；城市、区域大气污染综合整治理技术；酸雨的成因和防治；城市、区域大气污染综合整治

5、；大气质量标准和废气排放标准等。治；大气质量标准和废气排放标准等。 3. 固体废弃物处理处置与管理工程固体废弃物处理处置与管理工程 任务任务: 研究城市垃圾、工业废渣、放射性及其它有毒有害研究城市垃圾、工业废渣、放射性及其它有毒有害固体废弃物的处理、处置和回收利用资源化等的工艺技术措固体废弃物的处理、处置和回收利用资源化等的工艺技术措施。施。 研究领域：固体废弃物管理；固体废弃物无害化处置，固研究领域：固体废弃物管理；固体废弃物无害化处置，固体废弃物的综合利用和资源化；放射性及其它有毒有害废物体废弃物的综合利用和资源化；放射性及其它有毒有害废物的处理等。的处理等。 4噪声、振动与其它公害防治技

6、术噪声、振动与其它公害防治技术 研究声音、振动、电磁辐射等对人类的影响及消除这些影研究声音、振动、电磁辐射等对人类的影响及消除这些影响的技术途径和控制措施。响的技术途径和控制措施。 5环境规划、管理和环境系统工程环境规划、管理和环境系统工程 研究利用系统工程的原理和力法，对区域性的环境问题和研究利用系统工程的原理和力法，对区域性的环境问题和防治技术措施进行整体的系统分析，以求取得综合整治的优化防治技术措施进行整体的系统分析，以求取得综合整治的优化方案，进行合理的环境规划，设计与管理；它也研究环境工程方案，进行合理的环境规划，设计与管理；它也研究环境工程单元过程系统的优化工艺条件，并用计算机技术

7、进行设计、运单元过程系统的优化工艺条件，并用计算机技术进行设计、运行和管理。行和管理。 6. 环境监测与环境质量评价环境监测与环境质量评价 研究环境中污染物质的性质、成分、来源、含量和分布状研究环境中污染物质的性质、成分、来源、含量和分布状态、变化趋势以及对环境的影响；在此基础上，按照一定的标态、变化趋势以及对环境的影响；在此基础上，按照一定的标准和方法对环境质量进行定量的判定、解释和预测。准和方法对环境质量进行定量的判定、解释和预测。 二、废水的性质及指标二、废水的性质及指标 水质污染指标及性质水质污染指标及性质 生活和工业污水的水质特性生活和工业污水的水质特性 生活和工业污水的排放特性生活

8、和工业污水的排放特性 废水综合排放指标废水综合排放指标 水质指标项目水质指标项目物理性水质标准物理性水质标准 1.感官物理性状指标，如温度、色度、臭味度、感官物理性状指标，如温度、色度、臭味度、浑浊度、透明度等。浑浊度、透明度等。 2.其他的物理性水质指标，如总固体、悬浮固体、其他的物理性水质指标，如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率溶解固体、可沉固体、电导率(电阻率电阻率)等。等。 化学性水质指标化学性水质指标 1. 一般的化学性水质指标：一般的化学性水质指标：pH、碱度、硬度、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物等。

9、等。 2.有毒的化学性水质指标：各种重金属、氰化物、有毒的化学性水质指标：各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。多环芳烃、各种农药等。 3.氧平衡指标氧平衡指标: 溶解氧溶解氧(DO)、化学需氧量、化学需氧量(COD)、生化需氧量生化需氧量(BOD)、总需氧量、总需氧量(TOD)等。等。 生物学水质指标生物学水质指标 一般包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原一般包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。细菌、病毒等。生化需氧量生化需氧量(BOD) 在有氧条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需的在有氧条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需的氧量，称为生化需氧量，单位为单位体积废水

10、所消耗的氧量氧量，称为生化需氧量，单位为单位体积废水所消耗的氧量(mg/L)。 影响影响BOD的因素：的因素：（1）温度；温度越高，微生物活力越强，消耗有机物越快，）温度；温度越高，微生物活力越强，消耗有机物越快，需氧越多，在实际测定需氧越多，在实际测定BOD时，规定温度为时，规定温度为20。 （2）时间；时间越长，微生物降解有机物的数量和深度越大，）时间；时间越长，微生物降解有机物的数量和深度越大，需氧越多。一般有机物需需氧越多。一般有机物需20天基本完成氧化分解过程，完全天基本完成氧化分解过程，完全生化需氧量用生化需氧量用BOD20表示；实测时采用表示；实测时采用5天，称为天，称为BOD5

11、。 因废水的水质差别，因废水的水质差别，BOD20与与BOD5比值相差悬殊，但对某比值相差悬殊，但对某种废水而言相对固定，如生活污水的种废水而言相对固定，如生活污水的BOD5比比BOD20约为约为0.7左左右。右。 把把20，5天测定的天测定的BOD5作为衡量废水的有机物浓度指标。作为衡量废水的有机物浓度指标。化学需氧量化学需氧量(COD) 化学需氧量是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为C02、H20所消耗的氧量。 氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾氧化作用很强，能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时用CODcr或COD表示。如采用高锰酸钾作为

12、氧化剂，用CODMn表示。 与BOD5相比，CODcr，能够在较短的时间内(规定为2h)较精确地测出废水中耗氧物质的含量，不受水质限制。缺点是不能表示可被微生物氧化的有机物量，此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧，造成一定误差。 如果废水中各种成分相对稳定，那么COD与BOD之间应有一定的比例关系。一般说来， CODcrBOD20BOD5CODMn。其中BOD5CODcr比值可作为废水是否适宜生化法处理的一个衡量指标。比值越大，越容易被生化处理。一般认为BOD5CODcr大于0.3的废水才适宜采用生化处理。 如果废水中各种成分相对稳定，那么如果废水中各种成分相对稳定，那么COD与与BOD之间

13、之间应有一定的比例关系。一般说来，应有一定的比例关系。一般说来， CODcrBOD20BOD5CODMn其中其中BOD5CODcr比值可作为废水是否适宜生化法处理比值可作为废水是否适宜生化法处理的一个衡量指标。比值越大，越容易被生化处理。一般认的一个衡量指标。比值越大，越容易被生化处理。一般认为为BOD5CODcr大于大于0.3的废水才适宜采用生化处理。的废水才适宜采用生化处理。营养性污染物营养性污染物 当废水排入受纳水体，使水中当废水排入受纳水体，使水中N和和P的浓度分别超过的浓度分别超过0.2和和0.02mgL时，就会引起受纳水体的富营养化，促进时，就会引起受纳水体的富营养化，促进各种水生

14、生物各种水生生物(主要是藻类主要是藻类)的活性，刺激它们的异常增殖，的活性，刺激它们的异常增殖，会造成一系列的危害。会造成一系列的危害。有机化学毒物有机化学毒物 主要有：农药主要有：农药(DDT、有机氯、有机磷等、有机氯、有机磷等)、酚类化合、酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃物、聚氯联苯、稠环芳烃(如苯并芘如苯并芘)、芳香族氨基化合物，、芳香族氨基化合物，以有机氯农药为例，首先其具有很强的化学稳定性，在自以有机氯农药为例，首先其具有很强的化学稳定性，在自然环境中的半衰期为十几年到几十年，其次它们都可能通然环境中的半衰期为十几年到几十年，其次它们都可能通过食物链在人体内富集，危害人体健康。如过食物

15、链在人体内富集，危害人体健康。如DDT能蓄积于能蓄积于鱼脂中，浓度可比水体中高鱼脂中，浓度可比水体中高12500倍。倍。油类污染物油类污染物 油类污染物包括油类污染物包括“石油类石油类”和和“动植物油动植物油”两类。油类两类。油类污染物能在水面上形成油膜，隔绝大气与水面，破坏水体的污染物能在水面上形成油膜，隔绝大气与水面，破坏水体的富氧条件。它还能附着干土壤颗粒表面和动植物体表，影响富氧条件。它还能附着干土壤颗粒表面和动植物体表，影响养分的吸收和废物的排出。养分的吸收和废物的排出。 当水中含油当水中含油0.010.1mgL，对鱼类和水生生物就会产，对鱼类和水生生物就会产生影响。当水中含油生影响

16、。当水中含油0.30.5mgL，就会产生石油气味，就会产生石油气味，不适合饮用。不适合饮用。 生物污染物生物污染物 生物污染物主要是指废水中的致病性微生物，它包括致生物污染物主要是指废水中的致病性微生物，它包括致病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水中细菌含量很低，病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水中细菌含量很低，当城市污水、垃圾淋溶水、医院污水等排入后将带入各种病当城市污水、垃圾淋溶水、医院污水等排入后将带入各种病原微生物。如生活污水中可能含有能引起肝炎、伤寒、霍乱、原微生物。如生活污水中可能含有能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫。痢疾、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫。 有毒化

17、合物对人体健康和环境的影响有毒化合物对人体健康和环境的影响 生活污水的流量与浓度随时间的变动特征生活污水的流量与浓度随时间的变动特征 城市下水的流量与浓度随季节的变动特征城市下水的流量与浓度随季节的变动特征 工业污水的流量与工业污水的流量与BOD负荷的季节变动特征负荷的季节变动特征第一、二章第一、二章 习题习题 （简答题）（简答题）1. 环境工程学的主要内容有那些？它与环境科学之间的 关系怎样？2. 水污染控制与大气污染控制的主要任务有那些？3. 例举最常用的几个水质指标。4. 衡量污水的可生化性的指标及判定方法。5. 水体富营养化及其对水环境所造成的影响。6. 生活污水的水质特点及其排放特征

18、。7. 工业污水的水质特点及其排放特征。8. 排放标准中在考虑限定污染物排放浓度的同时要实行 排放总量控制的理由。9. 从排放标准的制定及执行力度两方面论述如何解决我 国水环境污染问题。三、污水处理系统工艺流程处理系统工艺流程常规处理单元概念常规处理单元概念大型污水处理厂大型污水处理厂一体式污水处理装置一体式污水处理装置典型生物法污水处理设备典型生物法污水处理设备 污水处理系统工艺流程污水处理系统工艺流程进进水水处处理理水水格栅筛滤格栅筛滤剩余污泥剩余污泥高分子高分子絮凝剂絮凝剂反洗废水反洗废水滤池滤池 消毒槽消毒槽氯气氯气硫酸铝硫酸铝絮凝剂絮凝剂终沉淀终沉淀污泥回流污泥回流初沉池初沉池生物处

19、理生物处理 系统系统计量槽计量槽沉砂池沉砂池污泥污泥调整调整槽槽滤渣滤渣絮凝污泥絮凝污泥污泥脱水处理设备污泥脱水处理设备表 一级、二级和三级处理有效性的对比 (去污百分比) 成 分 一级 二级 三级 悬浮固体 60 - 70 80 - 95 90 - 95 生物耗氧量 20 - 40 70 - 90 95 磷 10 - 30 20 - 40 85 - 97 氮 10 - 20 20 - 40 20 - 40 大肠杆菌 60 - 90 90 - 99 99 病 菌 30 - 70 90 - 99 99 镉 和 锌 5 - 20 20 - 40 40 - 60 铜、铅和铬 40 - 60 70 -

20、 90 80 - 89 污水处理中常用的处理工艺污水处理中常用的处理工艺分分 类类处处 理理 方方 法法 处处 理理 对对 象象 适适 用用 范范 围围物物理理处处理理法法调 节 、 均 和沉 淀除 油上 浮 、 气 浮旋 流 分 离 器离 心 机格 栅筛 网砂 滤微 滤 机使 水 质 、 水 量 均 衡可 沉 物 质粒 径 较 大 的 油 珠乳 化 油 ， 比 重 近 于 1 的 悬 浮 物比 较 大 的 悬 浮 物 ， 如 铁 皮 、 砂 等乳 化 油 、 纤 维 、 纸 浆 、 晶 体 等粗 大 的 悬 浮 物较 小 的 悬 浮 物细 小 的 悬 浮 物 、 乳 化 油极 细 小 的 悬

21、 浮 物预 处 理预 处 理预 处 理中 间 处 理预 处 理预 处 理 或 中 间 处 理预 处 理预 处 理中 间 或 深 度 处 理深 度 处 理化化学学处处理理法法混 凝中 和化 学 沉 淀 与氧 化 还 原吹 脱萃 取汽 提吸 附离 子 交 换 与电 渗 析反 渗 透胶 体 ， 乳 化 油酸 、 碱溶 解 性 有 害 物 质 ， 如 汞 、 镉 、 硫 、氰 、 铬 、 锌 等溶 解 性 气 体 ， 如 H2S ， C 02等溶 解 性 物 质 ， 如 酚 ； 溶 解 性 挥 发 物质如 单 元 酚 、 氨溶 解 性 物 质 ， 如 酚 、 汞 等可 离 解 物 质 ； 如 盐 类

22、物 质 等某 些 分 子 和 离 子中 间 处 理中 间 或 深 度 处 理中 间 或 深 度 处 理中 间 处 理中 间 处 理中 间 处 理中 间 或 深 度 处 理中 间 或 深 度 处 理中 间 或 深 度 处 理中 间 或 深 度 处 理生生物物处处理理法法土 地 处 置稳 定 塘活 性 污 泥 法生 物 膜 法厌 氧 法土 地 处 置胶 体 和 溶 解 性 有 机 物 质深 度 处 理 某城市污水处理厂平面布置图某城市污水处理厂平面布置图某城市污水处理厂平面布置图某城市污水处理厂平面布置图某城市污水处理厂平面布置图某城市污水处理厂平面布置图 生活污水处理的小型合并净化槽生活污水处理

23、的小型合并净化槽 膜生物反应器污水处理系统膜生物反应器污水处理系统 帘式膜生物反应器污水处理装置帘式膜生物反应器污水处理装置活性污泥法曝气处理装置活性污泥法曝气处理装置氧化沟法污水处理装置氧化沟法污水处理装置好氧生物滤池污水处理装置好氧生物滤池污水处理装置 生物转盘法污水处理装置生物转盘法污水处理装置 第三章第三章 习题习题 （简答题）（简答题）1. 画出典型的城市污水处理厂的流程图，并解释各处理画出典型的城市污水处理厂的流程图，并解释各处理 单元的作用。单元的作用。2. 解释一级处理、二级处理和三级处理；并说明它们相解释一级处理、二级处理和三级处理；并说明它们相 互间的联系。互间的联系。3.

24、 分别例举出物理、化学和生物处理中最常用的方法及分别例举出物理、化学和生物处理中最常用的方法及 处理对象。处理对象。4. 画出曾参观过的污水处理厂的流程图，并解释各处理画出曾参观过的污水处理厂的流程图，并解释各处理 单元的作用。单元的作用。 格删处理格删处理*格删分类格删分类*常用格删设备常用格删设备*格删的计算格删的计算 粗大颗粒物质：大小约在粗大颗粒物质：大小约在0.1 mm或或1 mm以上，包括砂粒、小卵石、砾石、树以上，包括砂粒、小卵石、砾石、树枝、菜叶、碎布、垃圾等。这些物质实枝、菜叶、碎布、垃圾等。这些物质实际上是被挟带在水流中的。去除它们的际上是被挟带在水流中的。去除它们的方法多

25、为借助物理作用的物理处理法，方法多为借助物理作用的物理处理法，如筛滤截留、如筛滤截留、 重力沉降和离心分离等。相应的处理重力沉降和离心分离等。相应的处理设备有格栅、筛网、微滤机、沉砂池、设备有格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机、离心机、和旋流分离器等。和旋流分离器等。 常用格删设备常用格删设备格删的计算格删的计算 调节池调节池差压式调节池差压式调节池曝气均和池曝气均和池折流调节池折流调节池混凝处理混凝处理*概念概念*机理机理*常用混凝剂常用混凝剂*影响混凝处理效果的因素影响混凝处理效果的因素*混凝剂选择及投加混凝剂选择及投加*常用混凝处理流程及设备常用混凝处理流程及设备 各种废水都是以水为分散

26、介质的分散体系。根据各种废水都是以水为分散介质的分散体系。根据分散相粒度不同，废水可分为三类：分散相粒度不同，废水可分为三类： 真溶液：粒度为真溶液：粒度为0.1 100 nm 胶体溶液：粒度在胶体溶液：粒度在1100 nm 悬浮液：粒度大于悬浮液：粒度大于100 m。 其中粒度在其中粒度在100m以上的悬浮液可采用沉淀或过滤以上的悬浮液可采用沉淀或过滤处理，而粒度在处理，而粒度在l nm100m间的部分悬浮液和胶体间的部分悬浮液和胶体溶液可采用混凝处理。溶液可采用混凝处理。 混凝就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定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

27、小悬浮物聚集成具有可分离性的絮性，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，再加以分离除去的过程。凝体，再加以分离除去的过程。 混凝处理的概念混凝处理的概念 混凝就是在废水中预先投加化学药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，再加以分离除去的过程。絮凝体，再加以分离除去的过程。 混凝处理的概念混凝处理的概念胶体特性胶体特性 1力学性质力学性质 胶体的布朗运动：它可用水分子的热运动来解释，胶体颗粒总是胶体的布朗运动：它可用水分子的热运动来解释，胶体颗

28、粒总是处于周围水分子的包围中，而水分子由于热运动总在不停地撞击胶体处于周围水分子的包围中，而水分子由于热运动总在不停地撞击胶体颗粒，其瞬间合力不能完全抵消，就使得胶体颗粒不断改变位置。这颗粒，其瞬间合力不能完全抵消，就使得胶体颗粒不断改变位置。这也是胶体颗粒不能自然沉淀的原因之一。也是胶体颗粒不能自然沉淀的原因之一。 2表面性能表面性能 胶体颗粒微小，故其比表面积大，具有极大的表面自由能，从而胶体颗粒微小，故其比表面积大，具有极大的表面自由能，从而使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。 3. 电泳现象电泳现象 电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个

29、电极方向移动的电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向移动的现象。它说明胶体微粒是带电的。当在外加电场作用下，胶体微粒向现象。它说明胶体微粒是带电的。当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运动，说明该类胶体微粒带正电，如氢氧化铁、氢氧化铝等；相阴极运动，说明该类胶体微粒带正电，如氢氧化铁、氢氧化铝等；相反，如向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电，象碱性条件下的氢反，如向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电，象碱性条件下的氢氧化铝和蛋白质等。粘土胶体一般也带负电。由于胶体微粒的带电性，氧化铝和蛋白质等。粘土胶体一般也带负电。由于胶体微粒的带电性，当它们互相靠近时，就产生排斥力，因此不能聚合。

30、当它们互相靠近时，就产生排斥力，因此不能聚合。胶体的结构胶体的结构 在粒子的中心是胶核，它由在粒子的中心是胶核，它由数百乃至数干个分散相固体数百乃至数干个分散相固体物质分子组成。在胶核表面，物质分子组成。在胶核表面，吸附了一层带同号电荷的离吸附了一层带同号电荷的离子，称为电位离子层。为维子，称为电位离子层。为维持胶体离子的电中性，在电持胶体离子的电中性，在电位离子层外吸附了电量与电位离子层外吸附了电量与电位离子层总电量相同，而电位离子层总电量相同，而电性相反的离子，这称为反离性相反的离子，这称为反离子层。子层。 电位离子层与反离子电位离子层与反离子层就构成了胶体粒子的双电层就构成了胶体粒子的双

31、电层结构。其中电位离子层构层结构。其中电位离子层构成了双电层。成了双电层。 混凝机理混凝机理 1. 压缩双电层压缩双电层 2. 吸附电中和吸附电中和 3. 吸附架桥吸附架桥 4. 沉淀物网捕沉淀物网捕一、压缩双电层机理一、压缩双电层机理 由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面处最大，并沿由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布，最终与溶液中离子浓度相等，见下图着胶粒表面向外的距离呈递减分布，最终与溶液中离子浓度相等，见下图; 当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将从图上当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增

32、高，则扩散层的厚度将从图上的的oa减小至减小至ob。 该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层厚度的有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，减小，(电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面，由于电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞时扩散层减薄，它们相撞时的距离也减少，因此相互的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。间的吸引力相应变大。 从而其排斥力与吸从而其排斥力与

33、吸引力的合力由斥力为主变引力的合力由斥力为主变成以引力为主成以引力为主(排斥势能消排斥势能消失了失了)，胶粒得以迅速凝聚。，胶粒得以迅速凝聚。二、吸附电中和机理二、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位有强烈的吸附作用分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用, 由于这种由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了降低了电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时静电引力常是这些作用的主要方面。上面提到的静电引力常是这些作用的

34、主要方面。上面提到的3价价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降的现铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降的现象，可用本机理解释。因胶粒吸附了过多的反离子象，可用本机理解释。因胶粒吸附了过多的反离子, 使原电荷变号，斥力变大，从而发生了再稳现象。使原电荷变号，斥力变大，从而发生了再稳现象。三、吸附架桥机理三、吸附架桥机理 吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电吸附架桥作用主要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联的过程。胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联的过程。 当当3价铝盐或

35、铁盐及其他高分子混凝剂溶于水后，价铝盐或铁盐及其他高分子混凝剂溶于水后，经水解、缩聚反应形成高分子聚合物，具有线形结构，经水解、缩聚反应形成高分子聚合物，具有线形结构， 可被胶粒所强烈吸附。聚合物在胶粒表面的吸附源于可被胶粒所强烈吸附。聚合物在胶粒表面的吸附源于各种物化作用，如范德华引力、静电引力、氢键、配各种物化作用，如范德华引力、静电引力、氢键、配位键等，取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特位键等，取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特点。因其线形长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，点。因其线形长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行另一端又吸附

36、另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。吸附架桥，使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。 四、沉淀物网捕机理四、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金属氢氧化物(如如: A1(OH)3 , Fe(OH)3), 或带金或带金属碳酸盐属碳酸盐(如如:CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬时，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质所

37、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，金属凝聚剂投加的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。量越少。常用混凝剂常用混凝剂混凝剂选择及投加混凝剂选择及投加混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 凝聚凝聚(Coagulation)是指胶体被压缩双电层而脱稳的过是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程；程； 絮凝絮凝(Flocculation)则指胶体由于高分子聚合物的吸附则指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；混凝则包括凝聚与架桥作用聚结成大颗粒絮体的过程；混凝则包括凝聚与絮凝两种过

38、程。絮凝两种过程。 凝聚是瞬时的，只需将化学药剂扩散到全部水中的时凝聚是瞬时的，只需将化学药剂扩散到全部水中的时间即可。絮凝则与凝聚作用不同，它需要一定的时间让间即可。絮凝则与凝聚作用不同，它需要一定的时间让絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。习惯上絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。习惯上将低分子电解质称为凝聚剂，而将高分子药剂称为絮凝将低分子电解质称为凝聚剂，而将高分子药剂称为絮凝剂。剂。 把能起把能起凝聚与絮凝凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。作用的药剂统称为混凝剂。当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某类辅助药当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某类辅助药剂以提高混凝效

39、果，这种辅助药剂称为剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂助凝剂。无机混凝剂无机混凝剂 目前应用最广的是铁系和铝系金属盐，可分为普通铁、铝盐和碱目前应用最广的是铁系和铝系金属盐，可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐。其他还有碳酸镁、活性硅酸、高岭土、膨润土等。化聚合盐。其他还有碳酸镁、活性硅酸、高岭土、膨润土等。 1三氯化铁三氯化铁 三氯化铁有无水物、结晶水物和液体，其中常用的是三氯化铁三氯化铁有无水物、结晶水物和液体，其中常用的是三氯化铁(FeCl36H20)，它是黑褐色的结晶体，有强烈吸水性，极易溶于水，它是黑褐色的结晶体，有强烈吸水性，极易溶于水，其溶解度随温度上升而增加，形成的矾花，沉淀性

40、好，处理低温水其溶解度随温度上升而增加，形成的矾花，沉淀性好，处理低温水或低浊水效果比铝盐的好或低浊水效果比铝盐的好(适宜的适宜的pH值范围较宽，但处理后的水的值范围较宽，但处理后的水的色度比铝盐的高色度比铝盐的高)。FeCl3液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料。调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料。 2硫酸亚铁硫酸亚铁 硫酸亚铁硫酸亚铁FeS047H20是半透明绿色晶体，易溶于水，是半透明绿色晶体，易溶于水，20时溶解时溶解度为度为21。硫酸亚铁离解出。硫酸亚铁离解出Fe2+只能生成最简单的单核络合物，因只能生成最简单

41、的单核络合物，因此，不如此，不如Fe3+盐那样有良好的混凝效果。残留在水中盐那样有良好的混凝效果。残留在水中Fe2+会使处理会使处理后的水带色，后的水带色，Fe2+与水中的某些有色物质作用后，会生成颜色更深与水中的某些有色物质作用后，会生成颜色更深的溶解物。因此，使用硫酸亚铁时应将的溶解物。因此，使用硫酸亚铁时应将Fe2+先氧化为先氧化为Fe3+，然后再，然后再起混凝作用。起混凝作用。3硫酸铝硫酸铝 含含18个结晶水，有精制和粗制两种。精制的是白色结晶体。粗个结晶水，有精制和粗制两种。精制的是白色结晶体。粗制的制的Al2O3含量不少于含量不少于14.516.5，不溶杂质含量不大于，不溶杂质含量

42、不大于2430，价格较低，但质量不稳定，因含不溶杂质较多，增加了药液配制和价格较低，但质量不稳定，因含不溶杂质较多，增加了药液配制和排除废渣等方面的困难。排除废渣等方面的困难。 易溶于水，水溶液呈酸性，室温时溶解度大致是易溶于水，水溶液呈酸性，室温时溶解度大致是50，pH值在值在2.5以下。沸水中溶解度提高至以下。沸水中溶解度提高至90以上。以上。 使用便利，混凝效果较好，不影响给处理水质。但当水温低时使用便利，混凝效果较好，不影响给处理水质。但当水温低时水解困难，形成的絮体较松散。水解困难，形成的絮体较松散。 可分干式或湿式投加。湿式投加时一般采用可分干式或湿式投加。湿式投加时一般采用102

43、0的浓度的浓度(按按商品固体重量计算商品固体重量计算)。使用时水的有效。使用时水的有效pH值范围较窄，跟原水硬度值范围较窄，跟原水硬度有关，对于软水，有关，对于软水，pH值在值在5.76.6；中等硬度的水为；中等硬度的水为6.67.2；硬；硬度较高的水则为度较高的水则为7.27.8。因此在投加硫酸铝时应考虑上述特性，。因此在投加硫酸铝时应考虑上述特性，以免加入过量硫酸铝，会使水的以免加入过量硫酸铝，会使水的pH值降至其适宜的值降至其适宜的pH值以下，既值以下，既浪费了药剂，又使处理后的水发浑。浪费了药剂，又使处理后的水发浑。 明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐Al2(S04)

44、3K2S0424H2O，其中，其中Al2O3含量约含量约10.6，是天然物，其作用机理与硫酸铝相同。，是天然物，其作用机理与硫酸铝相同。不同不同pH条件下的条件下的3价价Al盐的水解产物盐的水解产物4聚合氯化铝聚合氯化铝 化学式为化学式为Al2(OH)nCl6-nm。式中。式中n可取可取1到到5中间的任何整数，中间的任何整数，m为为10的整数。指的整数。指m个个Al2(OH)nCl6-n(称羟基氯化铝称羟基氯化铝)单体的聚合物。单体的聚合物。 聚合氯化铝中聚合氯化铝中OH与与A1的比值对混凝效果有很大关系，一般可的比值对混凝效果有很大关系，一般可用碱化度用碱化度B表示：表示： B= OH/3A

45、l100% 当当n=4时，碱化度时，碱化度B4/(32)10066.7。一般要求。一般要求B为为4060。聚合氯化铝与其他混凝剂相比，具有下列优点：。聚合氯化铝与其他混凝剂相比，具有下列优点：(1)应用范围广，对各种废水都可以达到好的混凝效果。应用范围广，对各种废水都可以达到好的混凝效果。(2)易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低，过易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。(3)适宜适宜pH值范围较宽值范围较宽(59)，且处理水的，且处理水的pH值和碱度下降较小。值和碱度下降较小。(4)

46、水温低时仍可保持稳定的混凝效果。水温低时仍可保持稳定的混凝效果。(5)碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。 日本还研制了聚合硫酸铝及聚合氯化铝与聚合硫酸铝的混合物，日本还研制了聚合硫酸铝及聚合氯化铝与聚合硫酸铝的混合物，正在推广使用中。正在推广使用中。有机高分子类混凝剂有机高分子类混凝剂 作用机理主要是两个方面： 由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对胶粒的吸附结合。 线型高分子在溶液中的吸附架桥作用。 高分子混凝剂一般为链状结构，各单体间以共价键结合, 单体的总数称为聚合度，它的聚合度约从10005000至更高。高

47、分子混凝剂溶于水中，将生成大量的线型高分子。 阴离子型主要是含有-COOM(M为H+或金属离子)或-S03H的聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)等。 阳离子主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如聚二甲基氨甲基丙烯酰胺(APAM)。非离子型是所含基团不发生离解的聚合物，如聚丙烯酰胺(PAM)和聚氧化乙烯（PEO)等。 不论混凝剂为何种离子型，对不同电性的胶体和细微悬浮物都是有效的。但如为离子型，且电性与胶粒电性相反，就能起降低电位和吸附架桥双重作用，可明显提高混凝效果。而且，离子型高分子混凝剂由于带同号电荷，产生的静电斥力会使线型分子延伸F来，增

48、大捕捉范围，活性基团也得到充分暴露，有利于更好地发挥架桥作用。因此，离子型高分子混凝剂是今后的发展重点。聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 高分子混凝剂中，以聚丙烯酰胺应用最为普遍，其产量占高分高分子混凝剂中，以聚丙烯酰胺应用最为普遍，其产量占高分子混凝剂总产量的子混凝剂总产量的80。按性状，聚丙烯酰胺产品有胶状。按性状，聚丙烯酰胺产品有胶状(含量含量510)、片状、片状(含量含量2030)和粉状含量和粉状含量9095)，其聚合度可多，其聚合度可多达达29104，相应的分子量高达，相应的分子量高达1.56104。 投加方法投加方法： 丙烯酰胺常作为助凝剂与其他混凝剂一起使用，可产生较好的丙烯酰胺常作为助凝剂

49、与其他混凝剂一起使用，可产生较好的混凝效果。聚丙烯酰胺的投加次序与废水水质有关。混凝效果。聚丙烯酰胺的投加次序与废水水质有关。 当废水浊度低时，宜先投加其他混凝剂，再投加聚丙烯酰胺，使当废水浊度低时，宜先投加其他混凝剂，再投加聚丙烯酰胺，使胶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；胶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； 当废水浊度高时，应先投加聚丙烯酰胺，再投加其他混凝剂，以当废水浊度高时，应先投加聚丙烯酰胺，再投加其他混凝剂，以让聚丙烯酰胺先在高浊度水中充分发挥作用，吸附部分胶粒，使浊让聚丙烯酰胺先在高浊度水中充分发挥作用，吸附部分胶粒，使浊度下降，其余胶

50、粒由其他混凝剂脱稳，再由聚丙烯酰胺吸附，这样度下降，其余胶粒由其他混凝剂脱稳，再由聚丙烯酰胺吸附，这样可降降低其他混凝剂用量。可降降低其他混凝剂用量。助凝剂助凝剂 助凝剂是指与混凝剂一起使用，以促进水的混凝过程的辅助药助凝剂是指与混凝剂一起使用，以促进水的混凝过程的辅助药剂。它本身可以起混凝作用，也可不起混凝作用。按其功能，助凝剂。它本身可以起混凝作用，也可不起混凝作用。按其功能，助凝剂可分为三种。剂可分为三种。1. pH调整剂调整剂 在废水在废水pH值不符合工艺要求，或在投加混凝剂后值不符合工艺要求，或在投加混凝剂后pH值有较大值有较大 变化时，需投加变化时，需投加pH调整剂。常用的调整剂。