水的混凝机理与过程
第二章混凝
第1节混凝的去除对象
混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种化学方法。
范围在：1nm~0.1μm（有时认为在1μm）
混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。
水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 μm）
细菌（0.2μm-80μm）
病毒（10nm-300nm）
蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸
1637年我国开始使用明矾净水
1884年西方才开始使用
混凝过程涉及到三个方面的问题：水中胶体的性质
混凝剂在水中的水解与形态
胶体与混凝剂的相互作用
第2节胶体的性质
一、胶体的稳定性
1．动力学稳定性：布朗运动对抗重力。
2．聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）
水化膜的阻碍（亲水性胶体）
两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。
二、胶体的双电层结构
动电位ζ电位：决定了胶体的聚集稳定性
一般粘土ζ电位＝-15~-40mV
细菌ζ电位＝-30~-70mV
三、DLVO理论
胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的相互作用
和距离来评价。由下列两方面的力决定：
静电斥力：E R－1/d2
范德华引力：E A－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3）
由此可画出两者的综合作用图。
另一方面，胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kT
k：波兹曼常数，T：温度
Eb 胶体距离x x>oa，稳定（二次凝聚除外） 以上称为DLVO理论。只适用于憎水性胶体。 德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕 伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出） 胶体的凝聚： 降低静电斥力――ζ电位↓――势垒↓――脱稳――凝聚 办法：加入电解质，但只适用于憎水性胶体 第3节水的混凝机理与过程 一、铝盐在水中的化学反应 铝盐最有代表的是硫酸铝Al2(SO4)3?18H2O，溶于水后，立即离解铝离子，通常是以[Al(H2O)6]3+存在。在水中，会发生下列过程。 1．水解过程 配位水分子发生水解： [Al(H2O)6]3+――[Al(OH)(H2O)5]2++ H+ ……. 其结果是：价数降低，pH降低，最终产生――Al(OH)3沉淀 2．缩聚反应 －OH－发生架桥，产生高价聚合离子（多核羟基络合物） …….. 其结果是：电荷升高，聚合度增大 同时多核羟基络合物还会继续水解。 因此，产物包括：未水解的水合铝离子 单核羟基络合物 多核羟基络合物 氢氧化铝沉淀 各种产物的比例多少与水解条件（水温、pH、铝盐投加量）有关。 二、混凝机理 水的混凝现象比较复杂。至今尚未有统一认识。 凝聚（Coagulation）、絮凝（Flocculation ） 混凝：包括两者 1．压缩双电层 根据DLVO理论，加入电解质对胶体进行脱稳。 电解质加入――与反离子同电荷离子↑――压缩双电层――ζ电位↓――稳定性↓――凝聚 ζ电位＝0，等电状态，实际上混凝不需要ζ电位＝0，只要使Emax=0即可，此时的ζ电位称为临界电位。 示例：河川到海洋的出口处，由于海水中电解质的混凝作用，胶体脱稳凝聚，易形成三角洲。 叔采－哈代法则可以适用，即：凝聚能力∝离子价数6 但该理论不能解释：1）混凝剂投加过多，混凝效果反而下降； 2）与胶粒带同样电号的聚合物或高分子混凝效果好。 这些都与胶粒的吸附力有关，绝非只来源于静电力，还来源于范得华力、氢键及共价键 力（多出现在有聚合离子或高分子物质存在时）。 这种现象在水处理中出现的较多。 指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子 物质、胶粒等，来降低ζ电位。这一点与第1条机理不同。 在铝盐混凝剂的过程中，水解的多核羟基络合物主要 起吸附电性中和作用。在水处理中由水合的Al3+产生的 单纯的压缩双电层作用甚微。 3．吸附架桥 指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥 高分子投量过少，不足以形成吸附架桥，但投加过多， 会出现“胶体保护”现象。 4．网捕或卷扫 金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕 小胶粒与大矾花发生接触凝聚 ―――澄清池中发生的现象 根据以上机理，可以解释在不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理。 pH<3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用 pH=4－5 多核羟基络合物起吸附电性中和 pH=6.5-7.5 多核羟基络合物起吸附电性中和；氢氧化铝起吸附架桥、网捕 天然水体一般pH=6.5-7.8 三、混凝过程 1．凝聚（coagulation） 带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和――ζ电位↓――脱稳――凝聚，生长成约d=10μ 特点：剧烈搅拌，瞬间完成 →→在混合设备中完成 2．絮凝（flocculation） 高聚合物的吸附架桥 脱稳胶粒――生长成大矾花d=0.6-1.2mm 特点：需要一定时间，搅拌从强→弱 →→在絮凝中设备完成 第4节混凝剂和助凝剂 一、混凝剂 种类有不少于200－300种。 发展方向： 无机复合聚合物混凝剂：聚合硫酸铝铁（PFAS）、聚合氯化铝铁（PFAC）、聚合硫酸氯化铁（PFSC）、聚合硫酸氯化铝（PASC）、聚合铝硅（PASi）、聚合铁硅（PFSi）、聚合硅酸铝（PSA）、聚合硅酸铁（PSF） 无机－有机复合：聚合铝/铁-聚丙烯酰胺、聚合铝/铁-甲壳素、聚合铝/铁-天然有机高分子、聚合铝/铁-其它合成有机高分子 有机高分子絮凝剂：阳离子有机化合物 天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，如甲壳素等 多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻 微生物絮凝剂 二、助凝剂 可以参加混凝，也可不参加混凝。 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（SiO 2 nH 2O ）、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Cl 2、O 3等 第5节 混凝动力学 颗粒间的碰撞是混凝的首要条件――混凝动力学 一、异向絮凝 由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段。 颗粒的碰撞速率 Np ＝8/(3νρ) KTn 2 n ：颗粒数量浓度 ν：运动粘度 凝聚速度决定于颗粒碰撞速率。Np 只与颗粒数量有关，而与颗粒粒径无关。 当颗粒的粒径大于1μm ，布朗运动消失。 二、同向絮凝 由水力或机械搅拌产生。其理论仍在发展之中。最初的理论基于层流的假定。 碰撞速率N 0＝4/3 n 2 d 3 G d ：颗粒粒径 G ＝?U/?Z(速度梯度)（相邻两流层的速度增量） 可由水流所耗功率p 来计算。 p ＝τG τ：剪切应力 p ：单位体积流体所耗功率，W/m 3 按照牛顿定律 τ＝μG (1/s) (1943年发明的理论，甘布公式) μ：动力粘度，Pa s p ：水流所耗功率，W/m 3 水力搅拌时 pV ＝ρgQh （由水流本身能量消耗提供） 水流体积V ＝QT μ/p G = ν：运动粘度，m 2/s h ：水头损失，m T ：水流在混凝设备中的停留时间 但存在问题： 层流假设→基于紊流理论的颗粒碰撞机率计算？ 微涡旋理论 G 增加→碰撞机率增加→絮凝效果增加 但破碎程度也增加。 此现象尚未很好从理论上得到描述。 三、混凝控制指标 用G 可以来判断混合和絮凝的程度： 混合（凝聚）过程：G ＝700－1000s -1，但剧烈搅拌是为尽快分散药剂 时间通常在10～30s ，一般<2min 絮凝过程 ：不仅与G 有关，还与时间有关。 平均G ＝20－70s -1， GT ＝1～104－105 实际设计，采用V 和T ，反过来校核GT 或者平均G 最近采用：GTC （建议值100），C ：颗粒浓度 第6节 混凝影响因素 主要包括：水温、水化学特性、杂质性质和浓度、水力条件（前面已有叙述） 一、水温 低温，混凝效果差，原因是： 1）无机盐水解吸热 2）温度降低，粘度升高――布朗运动减弱 3）胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚 二、pH 及碱度 视混凝剂品种而异。 无机盐水解，造成pH 下降，影响水解产物形态。 根据水质、去除对象，最佳pH 范围也不同。 需碱度来调整pH ，碱度不够时需要投加石灰。 三、水中杂质浓度 杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。 对策：1）加高分子助凝剂 2）加粘土 3）投加混凝剂后直接过滤 四、混凝效果的评价 T gh G ν= 烧杯试验（Jar test） 第7节混凝设备 一、混凝剂的配制与投配 一般采用液体投加的方式。 1．投配流程： 药剂－溶解池－溶液池－计量设备－投加设备－混合设备－ 2．剂量与投加方式 计量：流量计（转子、电磁）、孔口、计量泵 投加方式：泵前投加，虹吸投加，水射器投加，泵投加 3．投加量自动控制 最佳投加量：既定水质目标的最小混凝剂投加量 一般采用混凝搅拌试验，确定最佳混凝剂投加量，然后进行人工调节。 自动控制方法：数学模型法：需要大量的生产数据、涉及仪表多 现场模拟试验法：根据试验结果反馈到投药，仍有一定滞后。 流动电流检测器（SCD）：流动电流是指胶体扩散层中反离子在外来作用下随流体流动而产生的电流。 絮凝监测器：利用光电原理检测水中絮凝颗粒变化 二、混合设备 水泵混合：投药投加在水泵吸水口或管上。 管式混合：管式静态混合器、扩散混合器，混合时间2－3秒 机械混合：搅拌 三、絮凝设备 隔板絮凝池：由往复式和回转式两种 水头损失由局部水头和沿程水头损失组成。 往复式总水头损失一般在0.3－0.5m，回转式的水头损失比往复式的小40％左右。 特点：构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大。适应大水厂 设计参数：流速：起端0.5-0.6m/s，末端0.2-0.3m/s 段数：4－6段 絮凝时间：20－30分 隔板间距：不大于0.5m 水流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，絮凝 时间10－15分 但安装维修较困难，折板费用较高 ?机械絮凝池： 浆板式和叶轮式 水平轴式和垂直轴式 调节容易，效果好，大、中、小水厂均可 但维修是问题。 ?穿孔旋流 ?不同形式的组合 第8节混凝的应用 一、给水处理 以地面水为水源时，去除浊度和细菌。 经混凝沉淀后一般浊度小于10度 二、废水处理 1．工业废水：用于处理一些特殊的废水，脱色、去除悬浮物等 ?印染废水处理：适用于含颜料、分散染料、水溶性分子量较大的等染料废水处理。 混凝剂的选择与染料种类有关，需做混凝试验。 可以单独用无机混凝剂，也可和有机高分子絮凝剂联用。 例：某针织厂废水TOC为50－60mg/L，pH值为7.5。 采用PAC混凝剂，投加量为140mg/L时，TOC去除率为68％。 ?含油废水处理：乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电层。 通常采用混凝气浮工艺。 例：兰州炼油厂废水加PAC采用二级气浮 原水含油50-100mg/L 投加PAC50mg/L一级气浮出水，油20－30mg/L PAC30mg/L二级气浮出水，油15－20mg/L ?肉类加工厂废水处理： 例：某肉类加工厂屠宰废水COD为670mg/L，用聚合硫酸铁处理后，COD去除率在77％以上。 混凝优点：上马快、投资省、效果好，但运转费高，沉渣多 2．废水深度处理与回用 如：1）加利福尼亚州橘子县21世纪水厂再生水回灌地下 2）南非纳米比亚的首都温德和克： 世界上第一座将城市污水再生水直接用作饮用水源 3．改善污泥脱水性能 |去离子水设备|无锡瑞英丰水处理公司：此信息来源于：https://www.360docs.net/doc/ad12609465.html, 水处理实验设计—污水的混凝处理实验 一、实验目的 为了深入了解絮凝理论在水处理领域的应用和进一步掌握絮凝剂的特性，针对污染水体进行絮凝沉淀处理实验，观察絮凝沉淀过程并探讨絮凝剂在水处理过程中的最佳添加量。 二、实验要求 1、要求认识几种絮凝剂，掌握其配制方法。 2、观察水处理过程中的絮凝现象，从而加深对絮凝理论的理解。 3、认识絮凝理论对污染水处理的重要意义。 三、实验原理 所谓絮凝剂或者混凝剂是指：凡是能使水溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的水处理剂。天然水或工业污水水中除了含有泥砂、颗粒很细的尘土、腐殖质、淀粉、纤维素、细菌、藻类等微生物。这些杂质与水形成溶胶状态的胶体微粒，由于布朗运动和静电排斥力而呈现沉降稳定性和聚合稳定性，通常不能利用重力自然沉降的方法除去，必须加入絮凝剂以破坏溶胶的稳定性，使细小的胶体微粒凝聚再絮凝成较大的颗粒而沉淀。 絮凝机理一般有三种： （1）电解质对双电层的作用（图1） 水中的悬浮物或固体微粒通常呈胶体状态分布，它们具有巨大的比表面，可吸附液体中的正离子或负离子或极性分子，使固液两相界面上的电荷分布不均匀而产生电位差。加入电解质，使固体颗粒的表 面形成的双电层有效厚度减少，使德华引力占优势而达到彼此吸引，最后达到凝聚。 （2）吸附架桥作用机理(图2) 当加入少量高分子电解质时，由于胶粒对高分子物质有强烈的吸附作用，高分子长链一端吸附在一个胶粒表面上，另一端又被其他胶粒吸附，形成一个高分子链状物。高分子长链像各胶粒间的桥梁，将胶粒联结在一起形成絮凝体，最终沉降。 （3）沉淀物卷扫作用机理（图3） 当水中加入较多的铝盐或铁盐等药剂后，在水中形成高聚合度的氢氧化物，可以吸附卷带水中胶粒而沉淀。 图1 固体微粒的双电层结构 浅谈水处理的混凝方法与混凝剂(一) 论文关键词:水处理混凝硫酸铝聚合氯化铝聚合硫酸铁聚丙烯酰胺论文摘要:在诸多的水处理方法中,混凝法是一种最常用的水处理物化方法。这种方法是通过向水中加入混凝剂而使胶体脱稳产生絮凝,从而去除污染物的方法。影响混凝的因素有很多,比如温度、PH值、水力条件、絮凝剂投加量和性质等,调节好这些因素能达到很高的去除效果。 0引言 在工业废水和生活废水处理中,有一种很重要的物化处理方法:混凝法。这种水处理方法应用广泛,各种污染指标去除率高。下面对这一方法进行简单介绍。 1混凝法 1.1混凝法的概念在天然水中和各种废水中,物质在水中存在的形式有三种:离子状态、胶体状态和悬浮状态。一般认为,颗粒粒径小于1nm的为溶解物质,颗粒粒径在1~100nm的为胶体物质,颗粒粒径在100nm~1mm为悬浮物质。其中的悬浮物质是肉眼可见物,可以通过自然沉淀法进行去除;溶解物质在水中是离子状态存在的,可以向水中加入一种药剂使之反应生成不溶于水的物质,然后用自然沉淀法去除掉;而胶体物质由于胶粒具有双电层结构而具有稳定性,不能用自然沉淀法去除,需要向水中投加一些药剂,使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合,增加至能自然沉淀的程度而去除。这种通过向水中加入药剂而使胶体脱稳形成沉淀的方法叫混凝法,所投加的药剂叫混凝剂。 1.2混凝的基本原理废水中的胶体物质具有巨大的比表面积,可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等,使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布,在界面两边产生电位差,这就是胶体微粒的双电层结构。形成双电层结构的微粒的整个胶体结构就称为胶团,整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本身,称为胶核。胶核所带电荷的符号就是胶体所带电荷的符号。胶体微粒之所以能在水中保持稳定性,原因在于胶体粒子之间的静电斥力(胶体常常带有同种电荷而具有斥力)、胶体表面的水化作用及胶粒之间相互吸引的范德华力共同作用。胶体微粒带电越多,其电位就越大,带电荷的胶粒和反离子与周围水分子发生水化作用越大,水化壳也越厚,越具有稳定性。向水中投加药剂,使胶体失去稳定性而形成微小颗粒,而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒,从液体中沉淀下来,这个过程称为凝聚。凝聚有以下几方面的作用: 1.2.1压缩双电层与电荷的中和作用。加入电解质,使固体微粒表面形成的双电层有效厚度减小,从而范德华力占优势而达到彼此吸引形成凝聚;或者加入电不同电荷的固体微粒,使不同电荷的粒子由于静电吸引而彼此吸引,最后达到凝聚。 1.2.2高分子絮凝剂的吸附架桥作用。高分子絮凝剂的碳碳单键一般情况下是可以旋转的,再加上聚合度较大,即主链较长,在水介质中主链是弯曲的。在主链的各个部位吸附了很多固体颗粒,就象是为固体颗粒架了许多桥梁,让这些固体颗粒相对地聚集起来形成大的颗粒。 1.2.3絮体的网捕作用。有些混凝剂(如铝盐或铁盐)有水中形成高聚合度的多羟基化合物的絮体,在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共同沉淀,此过程称为絮凝剂的网捕作用。 2几种常见的混凝剂 常用的混凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、生物絮凝剂等。无机絮凝剂主要产品有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁和聚合硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁和聚合硫酸氯化铝等。有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类产品为代表,生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝能力的高分子有机物,主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核酸。下面简单介绍几种常用的混凝剂。 2.1硫酸铝(AS)无水硫酸铝是无色结晶,易溶于水,常温下硫酸铝以含十八水合物最为稳定。Al2(SO4)3·18H2O是具有光泽的无色颗粒或粉末晶体,极易溶于水,水溶液呈酸性(PH2.2聚合氯化铝(又称碱式氯化铝PAC)聚合氯化铝是应用最广泛的一种絮凝剂,它的固体呈无色至黄色 3.2混凝机理 3.2.1 胶体的凝聚机理 凝聚主要是指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。 压缩双电层作用 根据DLVO理论，加入含有高价态正电荷离子的电解质时，高价态正离子通过静电引力进入到胶体颗粒表面，置换出原来的低价正离子，这样双电层仍然保持电中性，但正离子的数量却减少了，也就是双电层的厚度变薄，胶体颗粒滑动面上的ξ电位降低。 当ξ电位降至0时，称为等电状态，此时排斥势垒完全消失。 ξ电位降至某一数值使胶体颗粒总势能曲线上的势垒Emax=0，胶体颗粒即发生聚集作用，此时的ξ电位称为临界电位ξk。 叔采-哈代法则：起聚沉作用的主要是反离子，反离子的价数越高，其聚沉效率越高。 聚沉值：在指定情形下使一定量的胶体颗粒聚沉所需的电解质的最低浓度，以mmol/dm3为单位。一般情况下，聚沉值与反离子价数的六次方成反比，即符合： (3.1) 双电层压缩机理不能解释加入过量高价反离子电解质引起胶体颗粒电性改变符号而重新稳定的现象，也解释不了与胶体颗粒代相同电荷的聚合物或高分子有机物也有好的聚集效果的现象。 吸附—电性中和 胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷，减少了胶粒间的静电引力，使胶体颗粒更易于聚沉。 驱动力包括静电引力、氢键、配位键和范德华力等。 可以解释水处理中胶体颗粒的再稳定现象。 吸附架桥作用（Bridging） 分散体系中德胶体颗粒通过吸附有机物或无机高分子物质架桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉。 ①. 长链高分子架桥 ②. 短距离架桥 三种类型： ①. 胶粒与不带电荷的高分子物质发生架桥，涉及范德华力、氢键、配位键等吸附力。 ②. 胶粒与带异号电荷的高分子物质发生架桥，除范德华力、氢键、配位键外，还有电中和作用。 ③. 胶粒与带同号电荷的高分子物质发生架桥，“静电斑”作用 胶体保护示意图 网捕—卷扫作用 投加到水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后形成较大量的具有三维立体结构的水合金属氧化物沉淀，当这些水合金属氧化物体积收缩沉降时，象筛网一样将水中胶体颗粒和悬浊质颗粒捕获卷扫下来。 网捕—卷扫作用主要是一种机械作用。 3.2.2 絮凝机理 第三章混凝土 一、填空题： 1.钢筋冷拉控制方法有和两种，其中较易保证冷拉质量。 2. 钢筋连接方法通常有、、。 3.滑升模板由、、等三部分组成，而模板系统主要由、和组成。 4. 梁跨度在时，底模应起拱，起拱高度一般为结构跨度的。 5.混凝土运输中，应使混凝土不产生，运至浇筑点后应具有规定的，并保证在混凝土前能有充分的时间进行浇筑。 6.混凝土施工缝留设的原则是。 7. 混凝土搅拌制度考虑、、。 8.对于梁高大于1m的梁板结构，允许将施工缝留在楼板板面以下处，使梁单独浇筑。 9.某现浇钢筋混凝土楼板的模板设计，需考虑的荷载有。10．影响钢筋冷拔的因素主要有，。 11．钢筋冷拉的主要控制参数是，。 12．厚大结构大体积混凝土整体浇筑，可采用，，等方法，其中方法要求单位时间量最小。 13.地下室底板浇筑方案一般可采用，，三种。 14.自落式搅拌机宜于搅拌，强制式搅拌机宜于搅拌。 二、选择题： 1. 钢筋冷拉应力控制法的实质是：( ) A.仅控制冷拉应力； B.控制冷拉应力，又控制冷拉率限值； C.最大冷拉率控制； D.最大应力控制。 2. 钢筋螺纹套管连接主要适用于：( ) A.光圆钢筋； B.变形钢筋； C.螺纹钢筋； D.粗大钢筋。 3. 钢筋冷拉时，若采用冷拉应力控制，当冷拉应力为δ，冷拉率γ，下列哪种情况是合格的。( ) A.δ达到控制值，γ未达到控制值； B.δ达到控制值，γ超过规定值； C.δ未达到控制值，γ未达到控制值； D.δ未达到控制值，γ超过规定值。 4．模板设计要求所设计的模板必须满足：（） A.刚度要求 B.强度要求 C.刚度和强度要求 D.变形协调要求 5．下列组合钢模板尺寸不符合常用模数：（） A.300×1500 B.250×1000 C.200×900 D.150×1050 6．大模板角部连接方案采用：（） A.小角模方案 B.大角模方案 C.木板镶缝 D.A+B 7．滑升模板组成：（） A.模板系统、操作系统和液压系统 B.操作平台、内外吊架和外挑架 C.爬杆、液压千斤顶和操纵装置 D.B+C 8．隧道模是用于浇筑( )的混凝土的工具式模板。 A.柱 B.梁 C.墙 D.墙和楼板 9．当梁跨度大于4m时，梁底模应起拱，起拱高度为跨度的：（） A.0.8%~1% B.1%~3% C.3%~5% D.0.1%~0.3% 10．梁底模板设计时，何种荷载不考虑：（） A.施工荷载 B.混凝土及模板自重 C.钢筋自重 D.混凝土侧压力 11. 下列哪一施工过程不属于混凝土工程的主要环节：（） A.混凝土制备与运输 B.浇筑与捣实 C.绑扎钢筋 D.混凝土制备与浇筑 12. 混凝土施工配制强度应达到的保证率为：（） 实验一混凝 一、实验目的 1、了解混凝的现象及过程，净水作用及影响混凝的主要因素； 2、学会求水样最佳混凝条件（包括投药量、pH值、水流速度梯度）的基本方 法； 3、了解助凝剂对混凝效果的影响。 二、实验原理 胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。相反，当Zeta电位降到零，往往不是最佳混凝状态。 投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。 在水中投加混凝剂如Al2(SO4)3、FeCl3后，生成的Al(III)、Fe(III)化合物对胶体的脱稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度、水温的影响，还受水的pH值影响。如果pH值过低（小于4），则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。如果pH值过高（大于9-10），它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好地发挥絮凝作用。 投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体，这时，水流速度梯度G值的大小起着主要的作用。在混凝搅拌实验中，水流速度梯度G值可按下式计算： G= 式中：P—搅拌功率（J/s）； μ—水的粘度（Pa·s）； V—被搅动的水流体积（m3）； 本实验G值可直接由搅拌器显示板读出。 当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加助凝剂以提高混凝效果。助凝剂通常是高分子物质，作用机理是高分子物质的吸附架桥，它能改善絮凝体结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而结实。 三、实验设备 1、梅宇SC2000-6智能型六联搅拌机（附6个1000ml烧杯）； 混凝土第三章答案 1.在中心受压情况下，配筋对其承载能力和变形能力的影响规律？ 答：普通钢筋混凝土柱的N~εh曲线的形态和混凝土柱曲线相似，由于配筋的存在不仅承载能力得到提高，而且最大荷载下的应变值也有所增加，随混凝土标号及配筋构造的不同，其值一般约在0.25%~0.35%之间，最大甚至可达到0.5%以上。螺旋钢箍柱的曲线荷载达到第一次峰值以前和普通钢筋混凝土柱相似，但由于螺旋钢箍对混凝土的侧限作用比普通钢箍更为有效，因此，荷载达到第一次峰值，外围混凝土发生劈裂后，荷载-应变曲线略有下降，构件仍能承受相当大的荷载。且随变形的增长，螺旋钢箍的侧限作用愈益发挥，曲线不仅不再下降，反而会逐渐回升。当变形增加很多，荷载达到第二次峰值时，外围混凝土严重剥落。直到螺旋钢箍达到流限，才出现荷载缓缓下降的破坏现象。荷载第二次达到峰值时的应变值与螺旋钢箍间距的大小有关，间距愈小，其值愈大当螺旋钢箍间距减小到一定数值后，第二次荷载峰值将超过第一次荷载峰值。 2.怎么确定纵向劈裂转变为混凝土锥形破坏界限的钢箍筋间距？ 答：从破坏特征来看，钢箍筋间距较大的时候会出现纵向钢筋压屈,混凝土保护层崩裂或者钢筋外围混凝土严重剥落的破坏现象，为纵向劈裂破坏；当钢箍间距过小时，由于钢箍对混凝土的侧限影响，混凝土会出现内部较外围先破坏的锥形破坏。 3.应力重分布与内力重分布的定义，两者之间的区别？ 答：内力重分布： ．．．．．．由于超静定钢筋混凝土结构结构的非弹性性质引起的各截面内力之间的关系，不再服从线弹性关系的现象，称为内力重分布或塑性内力重分布。 *弹性力学认为: 当结构或构件的计算跨度支座特点、荷载的大小方向及其分布、截面尺寸及形状确定以后, 构件各截面内力与外力呈线性关系, 当某一截面上的内力达到其极限承载力时, 认为整个结构即将破坏。但在钢筋混凝土超静定结构中, 内力的分布不仅与截面的相对刚度及纵向钢筋配筋率有关, 且与钢筋混凝土塑性铰出现的位置和出现的顺序有关。 应力重分布： ．．．．．．在钢筋混凝土结构中，随着混凝土徐变的增长, 混凝土的应力减小, 而钢筋应力随混凝土徐变的增长而逐渐增大。这就是由于混凝土徐变而引起截面上钢筋和混凝土之间的应力重分布。 内力重分布与应力重分布有以下几个方面的区别： 其一， ．．．内力重分布只能发生在超静定结构中，应力重分布可以发生在超静定结构，也可以发生在静定结构中； 其二， ．．．内力重分布是由于截面相对刚度变化或塑性铰出现后计算简图的改变而引起的，而应力重分布则是由于混凝土的收缩、徐变或开裂后传力机构的改变而引起的； 其三 ．．,．内力重分布是针对整个结构体系而言的，而应力重分布则是针对某个截面而言的。 由于构件或结构的内力分布规律变化而引起某个截面上钢筋和混凝土应力值的改变，不能说成为应力重分布。反之，由于混凝土收缩徐变及弹性模量变化或者由于混凝土开裂而引起截面内钢筋和混凝土应力分布规律的改变更不能说成为内力重分布。 4.在长期荷载作用下徐变是如何引起钢筋的应力重分布，在什么情况下会引起混凝土过早破坏和徐变破 水处理的混凝方法与混凝剂 发表时间：2009-05-22T09:15:35.263Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年5月上旬刊供稿作者：张丽娟[导读] 在诸多的水处理方法中，混凝法是一种最常用的水处理物化方法。摘要：在诸多的水处理方法中，混凝法是一种最常用的水处理物化方法。这种方法是通过向水中加入混凝剂而使胶体脱稳产生絮凝，从而去除污染物的方法。影响混凝的因素有很多，比如温度、PH值、水力条件、絮凝剂投加量和性质等，调节好这些因素能达到很高的去除效 果。 关键词：水处理混凝硫酸铝聚合氯化铝聚合硫酸铁聚丙烯酰胺0 引言 在工业废水和生活废水处理中，有一种很重要的物化处理方法：混凝法。这种水处理方法应用广泛，各种污染指标去除率高。下面对这一方法进行简单介绍。 1 混凝法 1.1 混凝法的概念在天然水中和各种废水中，物质在水中存在的形式有三种：离子状态、胶体状态和悬浮状态。一般认为，颗粒粒径小于1nm的为溶解物质，颗粒粒径在1~100nm的为胶体物质，颗粒粒径在100nm~1mm为悬浮物质。其中的悬浮物质是肉眼可见物，可以通过自然沉淀法进行去除；溶解物质在水中是离子状态存在的，可以向水中加入一种药剂使之反应生成不溶于水的物质，然后用自然沉淀法去除掉；而胶体物质由于胶粒具有双电层结构而具有稳定性，不能用自然沉淀法去除，需要向水中投加一些药剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合，增加至能自然沉淀的程度而去除。这种通过向水中加入药剂而使胶体脱稳形成沉淀的方法叫混凝法，所投加的药剂叫混凝剂。 1.2 混凝的基本原理废水中的胶体物质具有巨大的比表面积，可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等，使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布，在界面两边产生电位差，这就是胶体微粒的双电层结构。形成双电层结构的微粒的整个胶体结构就称为胶团，整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本身，称为胶核。胶核所带电荷的符号就是胶体所带电荷的符号。胶体微粒之所以能在水中保持稳定性，原因在于胶体粒子之间的静电斥力（胶体常常带有同种电荷而具有斥力）、胶体表面的水化作用及胶粒之间相互吸引的范德华力共同作用。胶体微粒带电越多，其电位就越大，带电荷的胶粒和反离子与周围水分子发生水化作用越大，水化壳也越厚，越具有稳定性。向水中投加药剂，使胶体失去稳定性而形成微小颗粒，而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒，从液体中沉淀下来，这个过程称为凝聚。凝聚有以下几方面的作用：1. 2.1 压缩双电层与电荷的中和作用。加入电解质，使固体微粒表面形成的双电层有效厚度减小，从而范德华力占优势而达到彼此吸引形成凝聚；或者加入电不同电荷的固体微粒，使不同电荷的粒子由于静电吸引而彼此吸引，最后达到凝聚。 1.2.2 高分子絮凝剂的吸附架桥作用。高分子絮凝剂的碳碳单键一般情况下是可以旋转的，再加上聚合度较大，即主链较长，在水介质中主链是弯曲的。在主链的各个部位吸附了很多固体颗粒，就象是为固体颗粒架了许多桥梁，让这些固体颗粒相对地聚集起来形成大的颗粒。 1.2.3 絮体的网捕作用。有些混凝剂（如铝盐或铁盐）有水中形成高聚合度的多羟基化合物的絮体，在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共同沉淀，此过程称为絮凝剂的网捕作用。 2 几种常见的混凝剂常用的混凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、生物絮凝剂等。无机絮凝剂主要产品有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁和聚合硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁和聚合硫酸氯化铝等。有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类产品为代表，生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝能力的高分子有机物，主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核酸。下面简单介绍几种常用的混凝剂。 2.1 硫酸铝（AS）无水硫酸铝是无色结晶，易溶于水，常温下硫酸铝以含十八水合物最为稳定。Al2(SO4)3·18H2O是具有光泽的无色颗粒或粉末晶体，极易溶于水，水溶液呈酸性（PH<=2.5）。工业品为白色或微带灰色的粉末或块状结晶，因可能存在少量的硫酸亚铁而使产品表面发黄。硫酸铝是使用最早的絮凝剂之一。硫酸铝对水中胶体微粒的絮凝过程分为吸附脱稳、沉淀絮凝、吸附沉淀混合区和再稳定四个区域。加入过量的硫酸铝，会形成胶体再稳定而影响絮凝效果。硫酸铝价格便宜，应用较广泛。 2.2 聚合氯化铝（又称碱式氯化铝PAC）聚合氯化铝是应用最广泛的一种絮凝剂，它的固体呈无色至黄色树脂状，易潮解，溶液为无色至黄褐色透明状液体，聚合氯化铝易溶于水并易发生水解，水解过程中伴随有电化学、凝聚、吸附、沉淀等物理化学现象。聚合氯化铝一般是由铝矿土与酸经过酸溶、水解、缩聚等复杂的过程而制成的。相对于硫酸铝而言，聚合氯化铝混凝效果随温度变化较小，形成絮体的速度较快，絮体颗粒和相对密度都较大，沉淀性能好，投加量较小。聚合氯化铝适宜的PH值范围在5-9之间，过量投加一般不会出现胶体的再稳定现象。长期的实践证明，作为絮凝剂，聚合氯化铝优于硫酸铝，很多净水场的硫酸铝已经逐步被聚合氯化铝所替代。聚合氯化铝水溶液呈弱酸性，PH值在5.5-6.0，对设备的腐蚀性很小。 2.3 聚合硫酸铁（PFS）聚全硫酸铁有固体和液体两种形式，液体为红褐色粘稠液，固体为淡黄色或浅灰色的树脂状的颗粒。在产品的储存的使用过程中，聚合硫酸铁对设备基本无腐蚀作用。聚合硫酸铁投药量低，而且基本不用控制液体的PH值。与铝盐相比，聚合硫酸铁絮凝速度更快，形成的矾花大，沉降速度更快；另外，它还具有脱色、除重金属离子、降低水中COD、BOD浓度的作用；但是其出水容易显黄色。 2.4 聚丙烯酰胺（PAM）按离子特殊性分类，可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性酰胺四种。阳离子酰胺主要用于水处理，阴离子酰胺主要用于造纸、水处理，两性酰胺主要用于污泥脱水处理。聚丙烯酰胺易溶于冷水，分子量对溶解度影响不大，但高分子量的酰胺浓度超过质量分数10%以后，会形成凝胶状态。溶解温度超过50度，PAM发生分子降解而失去助凝作用。因此溶解聚丙烯酰胺时要用45-50度的温水最为适宜。配制聚丙烯酰胺溶液一般配成质量浓度为0.05-2%，阳离子酰胺粘度较小，可配制成浓度较大的溶液，阴离子酰胺粘度较大，可适当配制成浓度较小的溶液。配制溶液时不可浓度过大，否则不容易控制加药量，容易造成加药过量。聚丙烯酰胺的加入量很小，一般加药量在0.1-2ppm。聚丙烯酰胺溶液用于处理废水时，加药后的絮凝效果与搅拌时间与搅拌有关。当已经形成大块絮凝时，就不要再继续搅拌，否则会使已经形成的较大矾花被打碎，变成细小的絮凝体，影响沉降效果。 3 影响絮凝效果的因素 几种工业废水处理工艺流程 一、表面处理废水1磨光、抛光废水 在对零件进行磨光与抛光过程中，由于磨料及抛光剂等存在，废水中主要污染物为COD、BOD、SS。 参考工艺流程废水→调节池→混凝反应池→沉淀池→水解 酸化池→好氧池→二沉池→过滤→排放 2除油脱脂废水 常见的脱脂工艺有：有机溶剂脱脂、化学脱脂、电化学脱脂、超声波脱脂。除有机溶剂脱脂外，其它脱脂工艺中由于含碱性物质、表面活性剂、缓蚀剂等组成的脱脂剂，废水中主要的污染物为pH、SS、COD、BOD、石油类、色度等。 参考工艺流程废水→隔油池→调节池→气浮设备→厌氧或 水解酸化→好氧生化→沉淀→过滤或吸附→排放 该类废水一般含有乳化油，在进行气浮前应投加CaCl2破乳剂，将乳化油破除，有利于用气浮设备去除。 当废水中COD浓度高时，可先采用厌氧生化处理，如不高，则可只采用好氧生化处理。3酸洗磷化废水 酸洗废水主要在对钢铁零件的酸洗除锈过程中产生，废水pH 一般为2－3，还有高浓度的Fe2＋，SS浓度也高。 参考工艺流程废水→调节池→中和池→曝气氧化池→混凝 反应池→沉淀池→过滤池→pH回调池→排放 4磷化废水 磷化废水又叫皮膜废水，指铁件在含锰、铁、锌等磷酸盐溶液中经过化学处理，表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜，作为喷涂底层，防止铁件生锈。该类废水中的主要污染物为：pH、SS、PO43－、COD、Zn2＋等。 参考工艺流程废水→调节池→一级混凝反应池→沉淀池→二级混凝反应池→二沉池→过滤池→排放 5铝的阳极氧化废水 所含污染物主要为pH、COD、PO43－、SS等，因此可采用磷化废水处理工艺对阳极氧化废水进行处理。 二、电镀废水 电镀生产工艺有很多种，由于电镀工艺不同，所产生的废水也各不相同，一般电镀企业所排出的废水包括有酸、碱等前处理废水，氰化镀铜的含氰废水、含铜废水、含镍废水、含铬废水等重金属废水。此外还有多种电镀废液产生。对于含不同类型污染物的电镀废水有不同的处理方法，分别介绍如下： 1含氰废水 目前处理含氰废水比较成熟的技术是采用碱性氯化法处理，必须注意含氰废水要与其它废水严格分流，避免混入镍、铁等金属离子，否则处理困难。该法的原理是废水在碱性条件下，采用氯系氧化剂将氰化物破坏而除去的方法，处理过程 微污染水源强化混凝水处理技术研究进展 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY- 微污染水源强化混凝水处理技术研究进展摘要：对微污染水源的强化混凝水处理技术进行系统的介绍。详细阐述 强化混凝的主要影响因素，如混凝剂种类及投加量、pH值、温度、碱度 和原水水质等，同时介绍了几种常用的强化混凝方法，并对该技术在微 污染水源水处理中的应用予以展望和提出建议。 关键词：微污染；强化混凝；粉末活性炭(PAC)；高锰酸钾复合药剂(PPC) 水源地饮用水污染对给水工程造成了各种损失，给传统净水工艺提出了 挑战。微污染水源指的是水体的物理、化学或微生物指标已不能达到 《地表水环境质量标准》中作为生活饮用水源水的水质要求，但通过特 殊工艺处理后尚可使用的原水。水源水质的恶化，一方面势必额外地投 加大量的混凝剂，使制水成本大大增加；另一方面水中藻类过避繁殖， 使给水产生一定的色度和臭味，水源水的污染加剧了水资源的危机。此外，由于水源中污染物质的存在，对人类的健康有很大的影响，而靠国 内目前普遍使用的常规净化工艺又很难去除掉，尤其是有机物，结果致 使城市居民不得不长期饮用这种不安全的水，因而选择一种适合的微污 染水源水处理技术方案引起人们的高度重视。 1强化混凝内涵 强化混凝是给水常规处理中非常关键的环节，通过强化混凝，可去除原 水中绝大部分的浊度、色度，提高常规混凝法处理中天然有机物(NOM)去除效果，最大限度地去除消毒副产物前驱物(DBPFP)等有机物。它是为提高常规混凝效果，通过增加混凝剂的投加量、改变混凝剂的匹配或调整pH值，保证浊度去除率的同时提高水中有机物去除率所采取的措施。广 义上说，可通过改善混凝条件提高出水水质。一般认为，混凝过程是混 凝剂水解产物对水中胶体进行压缩双电层和吸附电中和使其脱稳，从而 形成细小的颗粒，继而絮凝为大而密实的矾花，并通过吸附架桥或网捕 作用使脱稳的胶体生成粒度较大的絮凝体，再通过沉淀和过滤进行分离 去除。而水中分子质量较小、溶解度较大的有机物在一般混凝条件下去 除率很低，主要原因是由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解 产物--金属氢氧化物所吸附，有机物不fEl增加r胶体表面电荷，而且 造成空间位阻效应。但是，如果通过改善混凝处理条件，即在低pH值、高混凝剂用量的强化混凝条件下形成大量金属氢氧化物，改善混凝剂水 解产物的形态且使其正电荷密度上升，同时低pH值条件会影响有机物离解度和改变水中有机物存在形态，有机物质子化程度提高，电荷密度降低，进而降低起溶解度及亲水性，成为较易被吸附的形态。 Randtke认为强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体状天然有机物(NOM)的电中和作用，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用，以及吸附于金属氢 氧化物表面上的共沉淀作用。水中溶解性的有机物而言，依靠后一种作 用即吸附于混凝剂的金属沉淀物上而去除。美国环保局认为，强化混凝 第三章混凝 3-1 混凝的基本理论 3.1.1 混凝及其处理对象 1、混凝的概念 向被处理水或废水中投加一定种类、一定数量的化学药剂（混凝剂），并创造一定的水力等条件，以使水中污染物相互凝聚、颗粒增大并与水分离而达到处理目标。 2、处理对象 去除水和废水大部分以胶体形式存在于水中的物质，尺度一般在10-6～10-9m之间。包括绝大部分粘大颗粒（<4μm）、大部分细菌（0.2~80nm）、病毒及一些高分子量的有机物。 —溶解或不溶性胶体颗粒（1mμm~0.1 μ m） —微小的SS —其他致浊物质 这类物质的去除不能依靠自身的沉淀性能，按stokes公式 d=10μm下沉1m需 100分钟 d= 1μm下沉1m需 10,000分钟 因此，这部分悬浮物很难经自然沉淀或直接气浮从水中去除。为此，我们必须设法改善胶体的界面性能，增大其尺寸，从而使其能易于从水中分离。 3.1.2 胶体及其稳定性 1、分散体系 两种以上的物质混合在一起组成的体系为分散体系。其中被分散的物质为分散相，分散相周围连续的物质为分散介质。 分散体系按溶质的尺度来分，可分为三类： 真溶液d<1nm 胶体1nm （2）布朗运动：受水分子热运动的影响而产生的不规则运动； （3）表面性能：比表面积极大，因而表面自由能极大，具有吸附能力； （4）电学性质： a．电泳现象：胶体在电场作用下的定向运动。 →+ 粘土、细菌、蛋白质 负电 →- Al(OH)3颗粒，Fe(OH)3颗粒正电 b．电渗现象：液体在电场中透过多孔性固体的现象（与电泳相反）。 c．动电现象：胶体溶液系统内固相与液相之间产生的相对移动。 3、胶体颗粒带电原因 （1）胶体颗粒表面对溶液中离子的吸附 选择性—有共同成分的离子。 FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl Fe(OH)3+HCl→FeOCl+2H2O FeOCl→FeO++ Cl- Fe(OH)3胶体吸附FeO+而带正电。 （2）胶体颗粒表面的溶解 胶体表面与水反应，生成的化合物离解出正、负离子，微粒吸附了其中的一种离子而带电。如粘土颗粒： SiO2 +H2O→H2SiO3 H2SiO3→2H++ SiO32- 其余的SiO2吸附SiO32-带负电 （3）胶体表面的电离 如蛋白质： 混凝沉淀原理：在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。 混凝法的基本原理是在废水中投入混凝剂，因混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降。混凝沉淀不但可以去除废水中的粒径为10-3~10-6 mm的细小悬浮颗粒，而且还能够去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。 废水在未加混凝剂之前，水中的胶体和细小悬浮颗粒的本身质量很轻，受水的分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒；其次，带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，有阻碍各胶体的聚合。一种胶体的胶粒带电越多，其电位就越大；扩散层中反离子越多，水化作用也越大，水化层也越厚，因此扩散层也越厚，稳定性越强。 废水中投入混凝剂后，胶体因电位降低或消除，破坏了颗粒的稳定状态（称脱稳）。脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大得颗粒，这种现象称为絮凝。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。按机理，混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网铺四种。 在废水的混凝沉淀处理过程中，影响混凝效果的因素比较多。其中有水样的影响：对不同水样，由子废水中的成分不同，同一种混凝剂的处理效果可能会相差很大。还有水温的影响，其影响主要表现在： a影响药剂在水中碱度起化学反应的速度，对金属盐类混凝影响很大，因其水解是吸热反应；b影响矾花地形成和质量。水温较低时，絮凝体型成缓慢，结构松散，颗粒细小；c水温低时水的粘度大，布朗运动强度减弱，不利于脱稳胶粒相互凝聚，水流剪力也增大，影响絮凝体的成长。该因素主要影响金属盐类的混凝，对高分子混凝剂影响较小。 强化常规水处理工艺 近些年来，随着水源污染严重、水质不断恶化和饮用水质标准不断提高，人们开始研究一些新技术强化常规处理工艺或发展饮用水深度处理技术。目前应用较多给水深度处理工艺有活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧和活性炭联用、臭氧高级氧化技术、生物活性炭、膜过滤技术等。在此笔者结合大量的实验研究，仅对强化常规给水处理工艺(包括强化混凝、强化沉淀与气浮和强化过滤)、化学预氧化(预臭氧化)等发展情况作以简要论述。 【强化混凝技术】 常规给水处理工艺中对有机物去除起主要作用的是混凝工艺，其去除有机物的机理主要分三个方面：带正电的金属离子和带负电的有机物胶体发生电中和而脱稳凝聚;二是金属离子与溶解性有机物分子形成不溶性复合物而沉淀;三是有机物在絮体表面的物理化学吸附。影响混凝效果的因素很多：混凝剂的种类、混凝剂的投加量、原水水质、混凝pH值、碱度、混凝搅拌程度以及混凝剂与助凝剂的投加顺序等。强化混凝就是通过采取一定措施，确定混凝的最佳条件，发挥混凝的最佳效果，尽可能地去除能被混凝阶段能够去除的成分，特别是有机成分。 由于近年水源受有机物污染严重，高浓度的有机物对水中胶体产生很强的保护作用，致使常规混凝效果变差，因此为提高常规混凝效果，在保证浊度去除率的同时提高水中有机物的去除率，强化混凝处理无疑是一个首选之法。Joseph等人认为强化混凝是去除水中天然有机物比较经济、实用的一种处理工艺;美国工作者普遍认为，强化混凝是达到"饮用水消毒/消毒副产物(D/DBP)标准"第一阶段要求和控制饮用水中天然有机物(NOM)的最佳方法之一;我们的实验结果也表明，某些强化混凝技术能有效地去除天然水中的有机物和藻类，并可降低水中剩余铝的浓度。 强化混凝技术首先要根据水质情况筛选优化确定混凝剂的种类和投量。目前水厂使用的混凝剂大致有三种：铝盐Al(Ⅲ)、铁盐Fe(Ⅲ)以及人工合成的有机阳离子聚合混凝剂，一般铝盐和铁盐的混凝效果要优于人工合成的混凝剂，原因是这 水处理混凝原理 1、混凝定义 向原水中投加混凝剂，破坏水中胶体颗粒的稳定性，通过胶粒间以及其他微粒疸的互相碰撞和聚焦，形成易于从水中分离的絮状物质的过程，称为混凝。 混凝是去除天然水中浊度的最主要的方法。水中浊度是由细微悬浮物所造成的，分散度处于胶体状态时将产生最大的光散射，因而胶体物质是形成浊度的主要因素。 混凝也是去除天然色度的重要方法。水中天然色度来源于腐败的有机植物，主要是土壤中所含的腐殖质。腐殖质是成分十分复杂的物质，分子量从几百到数万。有一部分天然色度属于高分子真溶液，但投加混凝剂可以使天然色度分子与铝或铁形成难溶的络合物，或者是通过混凝剂带的正电荷的水解产物与色度分子的负电荷中和而形成凝絮。 混凝对某些无机物和某些有机污染物，也有一定的去除效果。 水中的铁、硅可以以有机物、亚铁盐的形式，也可以胶体络合物的形式存在于水中。当以胶体形式存在时，可以用混凝的方法去除。如上海黄浦江原水总硅量约16.8毫克/升，溶解性硅为5.6毫克/升，采用混凝-沉淀-过滤处理后，总硅量可降到6.7毫克/升。如果用加强混凝的方法，胶体硅可下降到0.2-0.4毫克/升。 生活饮用水中规定的十种无机物和重金属污染，除了硝酸盐和氟化物外，混凝对常见八种重金属污染都有一定的去除效果。 2、混凝过程 混凝常见分为凝聚和絮凝两个阶段。 胶体颗粒具有十分巨大的比表面积，胶核表面的电位离子吸收相反的离子，形成内外两个电离层。胶体核心外是扩散层和吸附层，当同号电荷颗粒接近到扩散层时同电荷会产生斥力，这是胶体颗粒不会聚集的主要原因。当原水投加混凝剂时，随着采用混凝剂的品种、投加量、胶体颗粒的性质以及介质环境温度等多种因素发生以下变化： ⑴压缩扩散层。当向水中投加电解质盐类时，水中的离子浓度增加，扩散层厚度减少。 ⑵吸附和电荷中和。当采用铝盐或铁盐作为混凝剂时，随着PH值的不同，会有不同的水解产物。当pH较低时，带正电荷。与多数为负电荷的胶体（胶核）颗粒起中和作用，从而导致颗粒相互聚集。 ⑶凝絮网捕。以原沉淀物为网状核心，水中的胶体颗粒可被这些析出的沉析物捕获，水中有胶体越多，沉降分离速度越快。 ⑷粘结架桥。投加高分子物质时，胶体颗粒对高分子物质产生吸附作用，通过高分子链状物吸附胶体，从而减少投加混凝剂的量。 凝聚过程可分为混凝剂投加混合、胶体脱稳、异向絮凝。胶体脱稳是混凝剂水解和杂质胶体脱稳聚集，异向絮凝主要是颗粒的布朗布朗运动聚集，同向絮凝是液体运动聚集。 絮凝是指同向絮凝是液体运动聚集成大片状的凝絮物。 3、影响因素 ⑴混凝剂的影响 聚铝、聚铁为常见水解阳离子的无机盐炎。聚丙烯酰胺，处理高浊度的水以及污泥脱水有一定应用。天然骨胶与三氧化铁同时使用，也有较好效果。活化硅酸经常使用为低温度低浊度水的常用助凝剂。 当水的pH值非常低时，如小于3，此时通过铝离子或铁离子的阳离子浓度增加，压缩胶体颗粒的扩散层使胶体失稳，这种絮凝作用非常有限，起不到效果。 铝盐或铁盐水解产物溶解度非常的低，当投加量超过溶解度时，将产生氢氧化铝或氢氧化铁沉淀，在沉淀过程中形成了一系列的金属羟基聚合物。如溶液的pH值较低时，低于金 第3章混凝、沉淀和澄清 第一节混凝机理 水中悬浮杂质大都可以通过自然沉淀的方法去除，而胶体及微小悬浮物，沉速缓慢，须经混凝沉淀方可去除。 混凝：水中胶体及微小悬浮物的聚集过程。包括凝聚和絮凝。 凝聚：水中胶体失去稳定性的过程。 絮凝：脱稳胶体相互聚结成大颗粒絮体的过程。这两过程很难分开。 混凝用途：生活饮用水处理、工业废水处理、城市污水三级处理、污泥处理等。 1、胶体的稳定性 指胶体colloid粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。原因： （一）动力学稳定性（沉降稳定性）－布朗运动使胶体处于稳定状态不下沉。 布朗运动对抗重力的影响大。 （二）聚集（凝聚）稳定性 指由于静电斥力（同性电荷）和水化膜作用不能接近相互聚集变 大。 1．胶团的基本形态 胶核（胶体分子聚合而成的胶体微粒），表面吸附了某种离子（电位形成离子）而带电，由于静电引力，势必吸引溶液中异号离子到微粒周围（反离子），这些反离子同时受到静电引力和热运动扩散力。 吸附层Stern layer（随胶核一起运动）―― 靠近胶核表面处，异号离子浓度大，结合紧密 扩散层Diffuse layer（大部分运动时被甩掉，甩掉后剩下的面，叫滑动面）―― 离胶核远，反离子浓度小，结合松散。 结构式： 胶核＋吸附层＋扩散层 胶粒 胶团 2．ψ电位Potential：胶核表面上的离子和反离子之间形成的总电位 ξ电位：胶体滑动面上的电位，称作动电位 带负（正）电荷charge的胶核表面与扩散于溶液中的正（负）电荷离子正好电性中和，构成双电层结构The electrical double layer。 ξ越大，扩散层越厚，胶体颗粒斥力大，稳定性强。 3．颗粒间相互作用力有 （1）静电斥力the force of repulsion－排斥势能 （2）范德华力van der Waals force of attraction－吸引势能 4.水化膜作用 2、混凝机理 1．压缩双电层 2．吸附－电中和Adsorption-charge neutralization 3．吸附架桥Polymer bridge formation 4．沉淀物网捕或卷扫 3、铝盐和铁盐的混凝特性 （一）铝盐和铁盐的水解过程 1. 铝盐的水解过程 Al2(SO4)318H2O溶于水中，立即离解出铝离子，且常以 [Al(H2O)6]3+水会形态存在。Al3+（略去配位水分子）经过水解、聚合或配合反应可形成多种物质。 Al3+→Al(OH)3 中间产物受PH、水温、投加量等限制。 2. 铁盐的水解过程 （二）铝盐和铁盐的混凝特性 PH＜3 铝以[Al(H2O)6]3+形态为主（主要是压缩双电层） PH＝4.5~6.0 多核羟基配合物为主（吸附电中和） 精心整理西北工业大学长安校区 二期污水处理及中水回用工程 混 陕西五环建设工程有限公司 目录 一、编制依据............................................ 错误!未指定书签。 二、工程概况............................................ 错误!未指定书签。 三、施工部署............................................ 错误!未指定书签。 四、施工准备............................................ 错误!未指定书签。 1、施工前准备工作.............................. 错误!未指定书签。 2、施工机具准备................................ 错误!未指定书签。 五、砼浇筑施工工艺及浇筑要求............................ 错误!未指定书签。 1、砼浇筑时基本要求............................ 错误!未指定书签。 2、墙、柱混凝土浇筑............................ 错误!未指定书签。 3、梁、板混凝土浇筑............................ 错误!未指定书签。 4、楼梯混凝土浇筑.............................. 错误!未指定书签。 六、施工缝的留置位置及处理.............................. 错误!未指定书签。 1、施工缝留置.................................. 错误!未指定书签。 一、编制依据 1、GB50300—2013<<建筑工程施工质量验收统一标准>> 2、GB50204—2015<<混凝土结构工程施工质量验收规范>> 3、GB50146—2011《混凝土质量控制标准》 4、GBJ50107-2010《混凝土强度检验评定标准》 5、JGJ/T10-2011<<混凝土泵送施工技术规程>> 6、JGJ33-2015<<建筑机械使用安全技术规程>> 7、施工合同、施工图纸 水处理实验-混凝 水处理实验设计—污水的混凝处理实验 一、实验目的 为了深入了解絮凝理论在水处理领域的应用和进一步掌握絮凝剂的特性，针对污染水体进行絮凝沉淀处理实验，观察絮凝沉淀过程并探讨絮凝剂在水处理过程中的最佳添加量。 二、实验要求 1、要求认识几种絮凝剂，掌握其配制方法。 2、观察水处理过程中的絮凝现象，从而加深对絮凝理论的理解。 3、认识絮凝理论对污染水处理的重要意义。 三、实验原理 所谓絮凝剂或者混凝剂是指：凡是能使水溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的水处理剂。天然水或工业污水水中除了含有泥砂、颗粒很细的尘土、腐殖质、淀粉、纤维素、细菌、藻类等微生物。这些杂质与水形成溶胶状态的胶体微粒，由于布朗运动和静电排斥力而呈现沉降稳定性和聚合稳定性，通常不能利用重力自然沉降的方法除去，必须加入絮凝剂以破坏溶胶的稳定性，使细小的胶体微粒凝聚再絮凝成较大的颗粒而沉淀。 絮凝机理一般有三种： （1）电解质对双电层的作用（图1） 水中的悬浮物或固体微粒通常呈胶体状态分布，它们具有巨大的比表面，可吸附液体中的正离子或负离子或极性分子，使固液两相界面上的电荷分布不均匀而产生电位差。加入电解质，使固体颗粒的表 面形成的双电层有效厚度减少，使范德华引力占优势而达到彼此吸引，最后达到凝聚。 （2）吸附架桥作用机理(图2) 当加入少量高分子电解质时，由于胶粒对高分子物质有强烈的吸附作用，高分子长链一端吸附在一个胶粒表面上，另一端又被其他胶粒吸附，形成一个高分子链状物。高分子长链像各胶粒间的桥梁，将胶粒联结在一起形成絮凝体，最终沉降。 （3）沉淀物卷扫作用机理（图3） 当水中加入较多的铝盐或铁盐等药剂后，在水中形成高聚合度的氢氧化物，可以吸附卷带水中胶粒而沉淀。 图1 固体微粒的双电层结构水处理实验-混凝
浅谈水处理的混凝方法与混凝剂(一)
混凝机理知识讲解
第三章 混凝土工程
实验一混凝水处理教案(清华大学精品课程)
混凝土第三章答案
水处理的混凝方法与混凝剂
几种工业废水处理工艺流程
微污染水源强化混凝水处理技术研究进展
第三章+混凝
混凝沉淀原理
0774.强化常规水处理工艺
水处理的混凝工艺原理
第三章 混凝沉淀和澄清之一
污水处理工程混凝土办法
水处理实验-混凝doc资料