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水处理中的混凝现象比较复杂,不同种类的絮凝剂以及不同的水质条件,其混凝机理有所不同。当前比较一致的看法是,絮凝剂对水中胶体粒子的作用有三种:电性中和、吸附架桥和网捕卷扫作用。这三种作用有时会同时发生,有时仅其中一种或两种机理起作用。
影响絮凝剂作用的因素也是复杂的,主要有絮凝剂、分离与工艺方法以及混凝的工艺因素等三方面。
1.水温
水温对混凝效果有明显影响。主要原因是:(1)絮凝剂水解是放热反应,温度低时絮凝剂水解反应速率慢,温度高时反应速率快,形成的絮体细小;(2)温度低的水黏度大,使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱,碰撞机会减少,不适宜于胶体脱稳凝聚,同时水的黏度大时水的剪力增大,影响絮体的成长。要取得好的混凝效果需有适宜的温度范围。
2.水的pH值
水的pH值对胶体颗粒表面电荷的电位、絮凝剂的性质和作用皆有很大影响。其影响程度视絮凝剂种类而异。无机絮凝剂受pH值影响较大。如用硫酸铝去除水中的浊度时,*pH值范围在6.5~7.5之间;用于除色时,pH值在4.5~5之间。用三价铁盐时,*pH值范围在6.0~8.4之间。如用硫酸亚铁只有在pH>8.5和水中有足够溶解氧时。才能迅速形成Fe3+,这就使设备和操作较复杂。为此,常采用加氯氧化的方法。在铝盐和铁盐的水解过程中不断产生H+,必然会降低水的pH值。要使pH值保持在一*范围内,当原水中碱度不足或混凝剂投加量较大时,需加适当的碱性物质(如石灰或重碳酸钠等)与其中和。
有机高分子絮凝剂受pH值的影响较小。表11-4给出了不同离子类型的有机絮凝剂充分发挥作用的pH值范围。
3.搅拌速率和时间
恰当的搅拌速率和时间有利于絮凝剂充分发挥作用,提高混凝效果。通常,搅拌速率以40~80r/min和搅拌时间以2~4min为宜。搅拌速率过慢和搅拌时间过短,絮凝剂分散不均匀,不能与分散颗粒充分接触和对后者的捕集;搅拌速率过快和搅拌时间过长,将使大颗粒破碎。这两种情况都利于絮凝。
4.水中悬浮物成分和浓度
水中杂质的成分、性质和浓度对混凝效果有明显的影响。例如,水中存在的二价以上的正离子,有利于压缩胶体颗粒的双电层;若水中以含黏土类杂质为主,需要投加的混凝剂的量较少;在废水中含有大量的有机物时,对胶体有保护作用,则需要投加较多的混凝剂(投加量达20~100mg/L,甚至数百毫克每升)才会有好的混凝效果。水中杂质颗粒级配越单一均匀和越细小,则越不利于沉降;大小不一的颗粒聚集成的矾花越密实,沉降性能越好。水中杂质的浓度过低(即颗粒数过少),将不利于颗粒间的碰撞而影响凝聚。在这种情况下需投加高分子助凝剂,或投加矿物颗粒以增加凝结中心等,以提高混凝效果。
以上因素对混凝的影响比较复杂,目前还缺乏系统和深入的*,在实用中主要靠混凝试验,以选择合适的混凝剂品种和*投加量。
5.无机絮凝剂和有机絮凝剂的复合使用
使用复合絮凝剂的长处是总成本低和处理效果好,可以获得大的絮体,快的絮凝速率和低浊度的水质。对于较高浊度的原水和含油的废水,先投加无机絮凝剂而后投加有机絮凝剂,有好的去浊和除油的效果。