基本介紹
- 中文名：混凝
- 外文名：coagulation
- 含義：水中微粒聚集的過程
- 分類：凝聚和絮凝
- 主要因素：水溫、PH、鹼度、水力條件
混凝現象,混凝絮凝,混凝,絮凝,廢水處理,混凝藥劑,硫酸鋁,三氯化鐵,硫酸亞鐵,碳酸鎂,
混凝現象
微粒凝結現象——凝聚和絮凝總稱為混凝。
影響凝聚效果的主要因素：
（1）水溫：水溫對混凝效果有明顯的影響。
（2）pH：對混凝的影響程度，視混凝劑的品種而異。
（3）水中雜質的成分、性質和濃度。
（4）水力條件。
混凝絮凝
混凝
影響混凝效果的主要因素：
（1）水溫：水溫對混凝效果有明顯的影響。
（2）pH：對混凝的影響程度，視混凝劑的品種而異。
（3）水中雜質的成分、性質和濃度。
（4）水力條件。
絮凝
混凝機理：（1）雙電層壓縮機理 當向溶液中投入加電解質，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度將減小。當兩個膠粒互相接近時，由於擴散層厚度減小，ζ電位降低，因此它們互相排斥的力就減小了，膠粒得以迅速凝聚。（2）吸附電中和作用機理 吸附電中和作用指膠粒表面對帶異號電荷的部分有強烈的吸附作用，由於這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易 與其他顆粒接近而互相吸附。（3）吸附架橋作用原理 吸附架橋作用主要是指高分子物質與膠粒相互吸附，但膠粒與膠粒本身並不直接接觸，而使膠粒凝聚為大的絮凝體。（4）沉澱物網捕機理 當金屬鹽或金屬氧化物和氫氧化物作混凝劑，投加量大得足以迅速形成金屬氧化物或金屬碳酸鹽沉澱物時，水中的膠粒可被這些沉澱物在形成時所網捕。當沉澱物帶正電荷時，沉澱速度可因溶液中存在陽離子而加快，此外，水中膠粒本身可作為這些金屬氫氧化物沉澱物形成的核心，所以混凝劑最佳投加量與被除去物質的濃度成反比，即膠粒越多，金屬混凝劑投加量越少。
廢水處理
是廢水化學處理法之一種。通過向廢水中投加混凝劑，使其中的膠粒物質發生凝聚和絮凝而分離出來，以淨化廢水的方法。混凝是凝聚作用與絮凝作用的合稱。前者系因投加電解質，使膠粒電動電勢降低或消除，以致膠體顆粒失去穩定性，脫穩膠粒相互聚結而產生；後者系由高分子物質吸附搭橋，使膠體顆粒相互聚結而產生。混凝劑可歸納為兩類；①無機鹽類，有鋁鹽（硫酸鋁、硫酸鋁鉀、鋁酸鉀等）、鐵鹽（三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等）和碳酸鎂等；②高分子物質，有聚合氯化鋁，聚丙烯醯胺等。處理時，向廢水中加入混凝劑，消除或降低水中膠體顆粒間的相互排斥力，使水中膠體顆粒易於相互碰撞和附聚搭接而形成較大顆粒或絮凝體，進而從水中分離出來。影響混凝效果的因素有：水溫、pH值、濁度、硬度及混凝劑的投放量等。
混凝藥劑
硫酸鋁
硫酸鋁含有不同數量的結晶水：Al2(SO4)3·18H2O?其中n=6、10、14、16、8和27，常用的是Al2(SO4)3·18H2O其分子量為666.41，比重1.61，外觀為白色，光澤結晶。硫酸鋁易溶於水，水溶液呈酸性室溫時溶解度大致是50%?pH值在2.5以下。沸水中溶解度提高至90%以上。硫酸鋁使用便利，混凝效果較好不會給處理後的水質帶來不良影響。當水溫低時硫酸鋁水解困難形成的絮體較鬆散。
硫酸鋁在我國使用最為普遍大都使用塊狀或粒狀硫酸鋁。根據其中不溶於水的物質的含量可分為精製和粗製兩種。硫酸鋁易溶於水可乾式或濕式投加。濕式投加時一般採用10—20%的濃度(按商品固體重量計算)。硫酸鋁使用時水的有效pH值範圍較窄?約在5.5—8之間，其有效pH值隨原水的硬度含量而異，對於軟水pH值在5.7—6.6，中等硬度的水為6.6—7.2，硬度較高的水則為7.2—7.8。在控制硫酸鋁劑量時應考慮上述特性。有時加入過量硫酸鋁會使水的pH值降至鋁鹽混凝有效pH值以下既浪費了藥劑，又使處理後的水發混。
三氯化鐵
三氯化鐵(FeCl3·6H2O)是一種常用的混凝劑，是黑褐色的結晶體，有強烈吸水性，極易溶於水，其溶解度隨溫度上升而增加，形成的礬花，沉澱性能好，處理低溫水或低濁水效果比鋁鹽好。我國供應的三氯化鐵有無水物、結晶水物和液體。液體、晶體物或受潮的無水物腐蝕性極大，調製和加藥設備必須考慮用耐腐蝕器材(不鏽鋼的泵軸運轉幾星期也即腐蝕，用鈦制泵軸有較好的耐腐性能)。三氯化鐵加入水後與天然水中鹼度起反應，形成氫氧化鐵膠體. 三氯化鐵的優點是形成的礬花比重大，易沉降，低溫、低濁時仍有較好效果，適宜的pH值範圍也較寬，缺點是溶液具有強腐蝕性，處理後的水的色度比用鋁鹽高。
硫酸亞鐵
硫酸亞鐵（FeS04·7H20）是半透明綠色結晶體，俗稱綠礬，易於溶水，在水溫20℃時溶解度為21%。
硫酸亞鐵通常是生產其他化工產品的副產品，價格低廉，但應檢測其重金屬含量，保證其在最大投量時處理後水中重金屬含量不超過國家有關水質標準的限量。
固體硫酸亞鐵需溶解投加，一般配置成10%左右的重量百分比濃度使用。
當硫酸亞鐵投加到水中時，離解出的二價鐵離子只能生成簡單的單核絡合物，因此，不如三價鐵鹽那樣有良好的混凝效果。殘留於水中的Fe2+會使處理後的水帶色，當水中色度較高時，Fe2+與水中有色物質反應，將生成顏色更深的不易沉澱的物質(但可用三價鐵鹽除色)。根據以上所述，使用硫酸亞鐵時應將二價鐵先氧化為三價鐵，然後再起混凝作用。通常情況下，可採用調節pH值、加入氯、曝氣等方法使二價鐵快速氧化。
當水的pH值在8.0以上時，加入的亞鐵鹽的Fe2+易被水中溶解氧氧化成Fe3+ ，當原水的pH值較低時，可將硫酸亞鐵與石灰、鹼性條件下活化的活化矽酸等鹼性藥劑一起使用，可以促進二價鐵離子氧化。當原水pH值較低而且溶解氧不足時，可通過加氯來氧化二價鐵：
6FeSO4+3Cl2=2Fe(SO4)3+2FeCl3
根據以上反應式，理論上硫酸亞鐵與氯生物的投量之比約為8:1，但實際生產中，為使亞鐵氧化迅速充分氧化，可根據實際情況略增加氯的投加量。
當水的pH值<8.0時，則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)。
當水中沒有足夠溶解氧時，則可加氯或漂白粉予以氧化，理論上1毫克/升FeSO4需加氯0.234毫克/升。
鐵鹽使用時，水的pH值的適用範圍較寬，在5.0—11間。
碳酸鎂
鋁鹽與鐵鹽作為混凝劑加入水中形成絮體隨水中雜質一起沉澱於池底，作為污泥要進行適當處理以免造成污染。大水廠產生的污泥量甚大，因此不少人曾嘗試用硫酸回收污泥中的有效鋁、鐵，但回收物中常有大量鐵、錳和有機色度，以致不適宜再作混凝劑。
碳酸鎂在水中產生Mg(0H)2膠體和鋁鹽、鐵鹽產生的A1(OH)3與Fe(OH)3膠體類似，可以起到澄清水的作用。石灰蘇打法軟化水站的污泥中除碳酸鈣外，尚有氫氧化鎂，利用二氧化碳氣可以溶解污泥中的氫氧化鎂，從而回收碳酸鎂。
