混凝、絮凝,凝聚,对于这3个污水处理中很常见的说词,想必大家都是熟悉的吧?但大多数人也只能简单的嘴上一说,要搞清楚他们的概念和他们的区别就有点难了。今天,洁澄君就带领大家具体了解下吧!
絮凝、混凝和凝聚的区别
首先搞清楚三者直接的关系:混凝=凝聚+絮凝
通常把起凝聚和絮凝作用的药剂统称为混凝剂
所以我们只要搞懂了凝聚和絮凝这两个概念,就一定能分清混凝和絮凝了。
1、凝聚
凝聚:主要是指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。
凝聚的作用机理一般有:压缩双电子层、吸附一电性中和、吸附架桥作用、网捕一卷扫作用四种解释。
(1)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E电位降低。
当E电位降至0时,称为等电状态,此时排斥势垒完全消失。
E电位降至某一数值使胶体颗粒总势能曲线上的势垒
Emax二 0胶体颗粒即发生聚集作用,此时的 2电位称为临界电位2k。
大白话:胶体颗粒为什么不抱团?因为它们表面带负电荷,像磁铁同极一样互相排斥,而且周围还包裹着双电层。絮凝剂里的阳离子铝盐(硫酸铝、聚合氯化铝)、铁盐(三氯化铁)。
这些阳离子一进入水中,快速中和胶体表面的负电荷。当负电荷被中和得差不多,双电层就被压缩得越来越薄,颗粒之间的排斥力消失,开始慢慢靠近。
(2)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。
大白话:高分子絮凝剂,一头带正电,一头是长长的碳链,不仅能中和电荷,还自带“粘性”。正电那头死死吸附在带负电的胶体表面,直接把电荷中和掉;碳链那头则像双面胶,黏住其他颗粒。
(3) 吸附架桥作用
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。分为
a、长链高分子架桥;
b、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、D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
大白话:高分子絮凝剂还有架桥作用,它们的碳链特别长,能同时吸附多个胶体颗粒,就像用绳子把散落的珠子串成手链。
一个高分子链可能同时拉住十几个甚至几十个颗粒,把它们“编织”成大的絮体。这些絮体越变越大,最后重到连水流都托不住,只能乖乖下沉。
(4)网捕一卷扫作用
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。
大白话:当絮体足够大,就进入最后一步(沉淀),把水流速度降到最低,让絮体在重力作用下沉到水底。这时候,上层的水就变得清澈透明,而底部污泥可以定期清理。
2、絮凝
上面说到的凝聚过程会使水中的小颗粒聚集起来,但是形成的聚集体还是太小,让其自然沉降的话,需要太久的时间了。那怎样才能加快它们的沉降呢?有没办法使水或液体中悬浮微粒集聚变大,或形成絮团,从而加快粒子的聚沉,达到固-液分离的目的呢?有!这操作就称作絮凝。加入的药剂,我们管它叫絮凝剂,絮凝剂是一种高分子聚合物,它的分子上每个链段相当于一座桥,可以将水中的微小颗粒连接起来从而形成大的絮凝体,也就是我们常说的矾花。
(1)异向絮凝:由布朗运 动所引起的胶体颗粒碰撞聚集。
布朗运动随着颗粒粒径增长而逐渐减弱,当粒径增长到一定尺寸,布朗运动不再起作用。
(2)同向絮凝:由外力(搅拌)推动所引D起的胶体颗粒碰撞聚集。
胶体颗粒在外力作用下向某一方向运动,由于不同胶粒存在速度差,依此完成颗粒的碰撞聚集。
3、混凝
混凝:既有凝聚作用(胶体脱稳)又有絮凝作用(脱稳的胶体或微小悬浮物聚集)的。是凝聚、絮凝两个过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。
也就是说“混凝”包含了从原水投药到水混合、药反应(脱稳、絮凝)再到形成大颗粒的絮凝物的整个过程。而絮凝是指胶体 颗粒脱稳后,从形成微小絮凝物形成大絮体的阶段。
影响絮凝剂的使用因素有哪些?
(1)水的pH值
水的pH值对无机絮凝剂的使用效果影响很大,pH值的大小关系到选用絮凝剂的种类,投加量和混凝沉淀效果。
(2)水温
水温影响絮凝剂的水解速度和矾花形成的速度和结构。混凝的水解多是吸热反应,水温降低时,水解速度慢且不完全。
(3)水中杂质成分
水中杂质颗粒大小参差不齐对混凝有利,细小而均匀会导致混凝效果很差。杂质颗粒浓度过低往往对混凝不利,此时回流沉淀物或投加助凝剂可提高混凝效果。
(4)絮凝剂种类
絮凝剂的选择主要取决于水中胶体和悬浮物的性质及浓度。如果水中污染物主要呈胶体状态,则应首选无机絮凝剂使其脱文凝聚,如果絮体细小,则需要投加高分子絮凝剂或配合使用活性硅胶等助凝剂。
(5)絮凝剂投加量
使用混凝法处理任何废水,都存在**絮凝剂的**投加量,通常都要通过试验确定,投加量过大可能造成胶体的再稳定。
(6)絮凝剂的投加顺序
当使用多种絮凝剂时,需要通过试验确定**投加顺序。一般来说,当无机絮凝剂和有机絮凝剂并用时,应先投加无机絮凝剂,再投加有机絮凝剂。
(7)水力条件
在混合阶段,要求絮凝剂与水迅速均匀地混合,而到了反应阶段,既要创造祖国的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会,又要防止已生成的小絮体被打碎,因此搅拌强度要逐步减少,反应时间要足够长。