混凝

混凝是指通过某种方法（如投加化学药剂）使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程，是水和废水处理工艺中的一种单元操作。凝聚和絮凝总称为混凝。混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。凝聚主要指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程，絮凝主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。影响混凝效果的主要因素：（1）水温：水温对混凝效果有明显的影响。（2）pH：对混凝的影响程度，视混凝剂的品种而异。（3）水中杂质的成分、性质和浓度。（4）水力条件。

混凝现象

微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。

影响凝聚效果的主要因素：

（1）水温：水温对混凝效果有明显的影响。

（2）pH：对混凝的影响程度，视混凝剂的品种而异。

（3）水中杂质的成分、性质和浓度。

混凝絮凝

混凝

影响混凝效果的主要因素：

（1）水温：水温对混凝效果有明显的影响。

（2）pH：对混凝的影响程度，视混凝剂的品种而异。

（3）水中杂质的成分、性质和浓度。

絮凝

混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。

混凝机理：（1）双电层压缩机理 当向溶液中投入加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ζ电位降低，因此它们互相排斥的力就减小了，胶粒得以迅速凝聚。（2）吸附电中和作用机理 吸附电中和作用指胶粒表面对带异号电荷的部分有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易 与其他颗粒接近而互相吸附。（3）吸附架桥作用原理 吸附架桥作用主要是指高分子物质与胶粒相互吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而使胶粒凝聚为大的絮凝体。（4）沉淀物网捕机理 当金属盐或金属氧化物和氢氧化物作混凝剂，投加量大得足以迅速形成金属氧化物或金属碳酸盐沉淀物时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物带正电荷时，沉淀速度可因溶液中存在阳离子而加快，此外，水中胶粒本身可作为这些金属氢氧化物沉淀物形成的核心，所以混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。

废水处理

是废水化学处理法之一种。通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝而分离出来，以净化废水的方法。混凝系凝聚作用与絮凝作用的合称。前者系因投加电解质，使胶粒电动电势降低或消除，以致胶体颗粒失去稳定性，脱稳胶粒相互聚结而产生；后者系由高分子物质吸附搭桥，使胶体颗粒相互聚结而产生。混凝剂可归纳为两类；①无机盐类，有铝盐（硫酸铝、硫酸铝钾、铝酸钾等）、铁盐（三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等）和碳酸镁等；②高分子物质，有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺等。处理时，向废水中加入混凝剂，消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力，使水中胶体颗粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成较大颗粒或絮凝体，进而从水中分离出来。影响混凝效果的因素有：水温、pH值、浊度、硬度及混凝剂的投放量等。

混凝药剂

硫酸铝

硫酸铝含有不同数量的结晶水：Al2(SO4)3·18H2O?其中n=6、10、14、16、8和27，常用的是Al2(SO4)3·18H2O其分子量为666.41，比重1.61，外观为白色，光泽结晶。硫酸铝易溶于水，水溶液呈酸性室温时溶解度大致是50%?pH值在2.5以下。沸水中溶解度提高至90%以上。硫酸铝使用便利，混凝效果较好不会给处理后的水质带来不良影响。当水温低时硫酸铝水解困难形成的絮体较松散。

三氯化铁

三氯化铁(FeCl3·6H2O)是一种常用的混凝剂，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，沉淀性能好，处理低温水或低浊水效果比铝盐好。我国供应的三氯化铁有无水物、结晶水物和液体。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器材(不锈钢的泵轴运转几星期也即腐蚀，用钛制泵轴有较好的耐腐性能)。三氯化铁加入水后与天然水中碱度起反应，形成氢氧化铁胶体. 　三氯化铁的优点是形成的矾花比重大，易沉降，低温、低浊时仍有较好效果，适宜的pH值范围也较宽，缺点是溶液具有强腐蚀性，处理后的水的色度比用铝盐高。

硫酸亚铁

硫酸亚铁（FeS04·7H20）是半透明绿色结晶体，俗称绿矾，易于溶水，在水温20℃时溶解度为21%。

硫酸亚铁通常是生产其他化工产品的副产品，价格低廉，但应检测其重金属含量，保证其在最大投量时处理后水中重金属含量不超过国家有关水质标准的限量。

固体硫酸亚铁需溶解投加，一般配置成10%左右的重量百分比浓度使用。

当水的pH值在8.0以上时，加入的亚铁盐的Fe2+易被水中溶解氧氧化成Fe3+ ，当原水的pH值较低时，可将硫酸亚铁与石灰、碱性条件下活化的活化硅酸等碱性药剂一起使用，可以促进二价铁离子氧化。当原水pH值较低而且溶解氧不足时，可通过加氯来氧化二价铁：

6FeSO4+3Cl2=2Fe(SO4)3+2FeCl3

根据以上反应式，理论上硫酸亚铁与氯生物的投量之比约为8:1，但实际生产中，为使亚铁氧化迅速充分氧化，可根据实际情况略增加氯的投加量。

当水的pH值<8.0时，则可加入石灰去除水中CO2，石灰用量可按下式估算：

[CaO]=0.37a+1.27CO2 (1.18)

式中 a——FeSO4的投加量(毫克/升)；CO2——水中CO2的含量(毫克/升)。

当水中没有足够溶解氧时，则可加氯或漂白粉予以氧化，理论上1毫克/升FeSO4需加氯0.234毫克/升。

铁盐使用时，水的pH值的适用范围较宽，在5.0—11间。

碳酸镁

铝盐与铁盐作为混凝剂加入水中形成絮体随水中杂质一起沉淀于池底，作为污泥要进行适当处理以免造成污染。大水厂产生的污泥量甚大，因此不少人曾尝试用硫酸回收污泥中的有效铝、铁，但回收物中常有大量铁、锰和有机色度，以致不适宜再作混凝剂。

碳酸镁在水中产生Mg(0H)2胶体和铝盐、铁盐产生的A1(OH)3与Fe(OH)3胶体类似，可以起到澄清水的作用。石灰苏打法软化水站的污泥中除碳酸钙外，尚有氢氧化镁，利用二氧化碳气可以溶解污泥中的氢氧化镁，从而回收碳酸镁。