第一节 混凝澄清处理  投加化学药剂（混凝剂）使得胶体分散体系脱稳和凝聚的过程称为化学混凝。在混凝过程中，含有微小悬浮微粒和胶体杂质被聚集成较大的固体颗粒，使颗粒性的杂质与水分离的过程，称为混凝澄清处理。 1 混凝澄清处理的机理 1.1 胶体的稳定性和ξ电位 胶体在水溶液中能持久地保持其悬浮的分散状态的特性叫做稳定性。 使胶体失去稳定性的过程就称为脱稳。当胶体颗粒和流体之间呈相对运动时，剪切面（滑动面）上的电位，称之为ζ电位。若ζ电位愈大，则胶体就愈稳定；若ζ电位等于零，胶体不带电荷，这时胶体极不稳定，易于彼此聚合成大块而沉降。 1.2 胶体的脱稳、凝聚和絮凝  改变胶体颗粒的某些特性，使之失去稳定性称之为胶体的脱稳。  在布朗运动的作用下，相互凝聚成细小絮凝物的反应过程称为凝聚。  细小絮凝物在范德华引力的作用下或在絮凝剂的吸附架桥作用下，相互粘合成较大絮状物的过程称为絮凝。  向水中投加混凝剂后，经过混合、凝聚、絮凝等综合作用，可使胶体颗粒和其它微小颗粒聚合成较大的絮状物。 凝聚和絮凝的全过程称为混凝。 （1）胶体的脱稳凝聚 （2）絮凝和絮凝物（矾花）的形成 2 常用的混凝药剂简介  铁盐与铝盐相比，铁盐生成的絮凝物密度大，沉降速度快，ph适应范围宽；混凝效果受温度的影响比铝盐小；但投加铁盐时要注意，设备运行不正常时，带出的铁离子会使出水带色，并可能污染后续除盐设备。  当由于原水水质等方面的问题，单独采用混凝剂不能取得良好的效果时，需要投加一些辅助药剂来提高混凝处理效果，这种辅助药剂称为助凝剂。助凝剂分无机类和有机类。在无机类的助凝剂中，有的用来调整混凝过程中的ph值，有的用来增加絮凝物的密度和牢固性。典型的无机助凝剂有氧化钙、水玻璃、膨润土；有机类的助凝剂大都是水溶性的聚合物，分子呈链状或树枝状，其主要作用有：①离子性作用，即利用离子性基团进行电性中和，起絮凝作用；②利用高分子聚合物的链状结构，借助吸附架桥起凝聚作用。典型的有机助凝剂有聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酰胺（pam）等。 3 混凝澄清处理的主要影响因素 3.1 水温  水温对混凝处理效果有明显影响。因高价金属盐类的混凝剂，其水解反应是吸热反应，水温低时，混凝剂水解比较困难，不利于胶体的脱稳，所形成的絮凝物结构疏松，含水量多，颗粒细小。另外水温低时，水的黏度大，水流剪切力大，絮凝物不易长大，沉降速度慢。  在电厂水处理中，为了提高混凝处理效果，常常采用生水加热器对来水进行加热，也可增加投药量来改善混凝处理效果。采用铝盐混凝剂时，水温20～30℃比较适宜。相比之下，铁盐混凝剂受温度的影响较小，针对低温水处理效果较好。 第  3.2 水的ph值和碱度  混凝剂的水解过程是一个不断放出h＋离子的过程，会改变水的ph值和碱度。反过来，原水的ph值和碱度直接影响到混凝剂不同形态的水解中间产物，从而影响絮凝反应的效果。各种混凝剂都有一定的ph适应范围，见表1-1。  尽管水的ph值和碱度对混凝效果影响较大，但在天然水体的混凝处理中，却很少有投加碱性或酸性药剂调节ph值。这主要是因为大多数天然水体都接近于中性，投加酸、碱性物质会给后续处理增加负担。  3.3 接触介质  在进行混凝处理或混凝+石灰沉淀处理时，如果在水中保持一定数量的泥渣层，可明显提高混凝处理的效果。在这里泥渣起接触介质的作用，即在其表面上起着吸附、催化以及泥渣颗粒作为结晶核心等作用。  3.4 水的浊度  原水浊度小于50ftu时，浊度越低越难处理。当原水浊度小于20ftu时，为了保证混凝效果，通常采用加入粘土增浊、泥渣循环、加入絮凝剂助凝等方法；当原水浊度过高（如大于3000ftu），则因为需要频繁排渣而影响澄清池的出力和稳定性。我国所用地表水大多属于中低浊度水，少数高浊度原水经预沉淀后亦属于中等浊度水。  3.5 混凝剂剂量  混凝剂剂量是影响混凝效果的重要因素。当加药量不足，尚未起到使胶体脱稳、凝聚的作用，出水浊度较高；当加药量过大，会生成大量难溶的氢氧化物絮状沉淀，通过吸附、网捕等作用，会使出水浊度大大降低，但经济性不好。对于不同的原水水质，需通过烧杯试验确定最佳混凝剂剂量。 4 混凝试验  模拟试验的内容一般只需确定最优加药量和ph值。  用出水残留浊度和有机物的去除率判断混凝效果。  混凝试验的设备主要采用定时变速搅拌机，搅拌机设4～6组叶片，确定最优加药量的方法如下：  a) 测定原水的浊度、ph值、温度。  b)在每一个1000ml的烧杯中，分别加入代表性水样1000ml，将搅拌机的叶片放入烧杯中。  c)在各个烧杯中，同时加入不同的混凝剂量：开动搅拌机，待旋转速度160r/min稳定后，转动加药柄，同时向各烧杯注入混凝剂溶液，搅拌混合1min后，搅拌机转速降至40r/min，持续5 min后停止。  d)在搅拌过程中，注意观察各个烧杯产生絮凝物（矾花）的时间、大小及密疏程度。  e)搅拌结束后，轻轻提起搅拌机叶片，使水样静止10min，观察矾花沉降情况。  f)取沉淀后的上层清液，测定各水样的残留浊度、有机物等项目，计算去除率，通过分析确定最优加药量。  在实际工业设备投运时，还需根据出水水质对最优加药量进行调整，同时确定其他最优混凝条件，如污泥沉降比、水力负荷变化速率、最优设备出力等。 第二节 常用混凝澄清设备概述 1 混合设备  混合设备的作用是，使药剂迅速、均匀地分散到水流中，并形成的带电粒子并与原水中的胶体颗粒及其它悬浮颗粒充分接触，形成许多微小的絮凝物（又称小矾花）。为了增加颗粒间的碰撞，通常要求水处于湍流状态，并在2min以内形成絮凝物。为使水流产生湍流可利用水力或机械设备来完成。  混合设备种类很多，分管道混合，水泵混合，水力混合和机械混合等，其中管道混合，水泵混合常用于直流凝聚。  直流凝聚是在过滤设备之前投加混凝剂，原水和混凝剂经混合设备充分混合后直接进入过滤设备，经过滤层的接触混凝作用就能较彻底地去除悬浮物。直流凝聚处理通常用于低浊水的处理。  1.1 管道式混合  管道式混合是将配制好的药液直接加到混凝沉降设备或絮凝池的管道中。因为它具有不需另设混合设备和布置简单等优点，所以应用较多。为使药剂能与水迅速混合，加药管应伸入水管中部，伸入距离一般为水管直径的1/3～1/4。另外，为了混合均匀，通常规定管道式混合投药点至水管末端出口的距离不小于50倍的水管直径，而且管道内的水速宜维持在1.5～2.0m/s，加药后水在沿途水头损失不应小于0.3～0.4m，否则应在管道上装设节流孔板。  1.2 水泵式混合  水泵式混合是一种机械混合，它是将药剂加至水泵吸水管中或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转产生的局部涡流，使水和药剂快速混合，它不仅混合效果好，而且不需另外的机械设备，也是目前经常采用的一种混合方式。  管道式混合与水泵式混合都常用于靠近沉降澄清设备的场合，如果距离太长，容易在管道内形成絮凝物，导致在管道内沉积而堵塞管路。  1.3涡流式混合:主要原理是将药剂加至水流的漩涡区，利用激烈旋转的水流达到药剂与水的均匀快速混合。  近些年来，人们研究了各种型式的“静态混合器”，并得到广泛的应用。这种混合装置呈管状，接在进水的管路上。管内按设计要求装设若干个固定混合单元，每一个单元由2～3块挡板按一定角度交叉组合而成，形式多种多样，图1-2给出了一种单元的示意结构。当水流通过这些混合单元时被多次分割和转向，达到快速混合的目的。它有结构简单、安装方便等优点。  图1-2静态混合器示意图