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[拼音]：feishui de hunning chulifa

[英文]：coagulation treatment of wastewater

廢水中的某些汙染物常以膠體顆粒形式存在，不易沉澱。向廢水中投加混凝劑，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成為較大顆粒或絮體，進而從水中分離出來的處理方法。

在水處理過程中，粗顆粒如泥砂等懸浮物通過重力沉澱去除，稱為自然沉澱。較小的顆粒，特別是膠體顆粒，不能靠自然沉澱去除，必須使之形成易於沉澱的顆粒。

原理

水中的膠體顆粒受水分子熱運動的撞擊而作無規則的高速運動，稱為布朗運動。布朗運動是水中膠體顆粒穩定性的因素之一，但更主要的因素是膠體顆粒本身帶有電荷。在膠體溶液中整個膠團由膠核、異電離子吸附層和異電離子擴散層組成。與膠核表面牢固結合的電勢離子層甚至進入膠核內部，在溶液中形成電場，決定膠粒帶電的性質。由於靜電引力作用，異號電荷的離子被吸附在膠核的周圍，構成異電離子層，電勢離子層和異電離子層構成了雙電層，電勢離子層被膠核牢固吸附，可以視為固定層(見圖)。異電離子層一方面受靜電吸引力作用和膠核相聯絡，另一方面因本身的熱運動而向外界擴散，所以這一層的離子不穩定。在膠體顆粒作不規則運動時，有一部分異電離子隨膠粒運動，這部分離子構成異電離子吸附層（圖中δ），距膠核較遠吸引較弱的離子構成異電離子擴散層（圖中d），膠核（包括電勢離子層）和異電離子吸附層共構成一個整體，稱為膠粒，把擴散層包括在內，稱為膠團。

由於溶液中異電離子的中和遮蔽作用，從膠核向外，電勢ζ逐漸下降，到膠團最外緣處，異電離子電荷總量和電勢離子的電荷總量相等，電勢值降低為零。在吸附層中，異電離子濃度較大，使電勢值急劇降落，故圖中曲線Ⅱ較為陡直；在擴散層中，異電離子濃度漸低，圖中曲線Ⅰ較為平緩地下降。由於膠體顆粒在溶液中運動時異電離子吸附層隨膠核一起運動，而擴散層則留在原處，因此吸附層和擴散層之間的介面即核粒的外表面，也可看作是膠體顆粒運動時在溶液中滑動的分介面，因而稱為滑動表面。滑動表面的電勢稱為電動電勢ζ或電勢，ζ電勢的存在使帶同號電荷的膠粒相互排斥，ζ電勢愈高，兩膠粒間靜電斥力愈大，膠體也就愈穩定。膠體顆粒穩定的另一個因素是水化作用，由於膠粒帶電，周圍極性水分子因定向作用而被吸引到它的周圍以形成一層水化膜。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。

膠體顆粒也存在不穩定的因素，如果水中不存在妨礙顆粒相互接觸的因素，則布朗運動又提供了膠粒在無規則運動中相互碰撞接觸的機會。顆粒愈小，表面吸附能愈大，一旦碰撞接觸，各膠粒彼此吸附聚結，顆粒就逐漸變大，最終使布朗運動消失而導致重力沉澱，這時布朗運動又成為膠粒的不穩定因素。

膠體顆粒間還存在著相互引力──范德瓦耳斯力，兩個單分子間的范德瓦耳斯力與其間距的 6次方成反比。間距增大，作用力便急劇減弱。兩膠粒間相互引力是一微粒的所有分子同另一微粒的所有分子相互作用的綜合表現。這種多分子的范德瓦耳斯力可近似認為與其間距的 2次方成反比。水中膠體顆粒能否接近乃至結合，取決於布朗運動的速度、靜電斥力和范德瓦耳斯力的綜合作用。膠體顆粒的距離加大時，靜電斥力佔優勢，膠體顆粒便長期保持懸浮狀態。另外，膠體顆粒周圍形成的水化膜，同樣能阻止膠體顆粒間相互接觸。不過水化膜是伴隨膠體顆粒帶電而產生的，一旦膠粒ζ電勢消除或減弱，水化膜也將隨之消失或減弱。

根據水中膠體顆粒穩定性理論，若使膠體顆粒碰撞結合，必須消除或降低顆粒間的排斥力，亦即消除或降低膠體顆粒的ζ電勢。為此，必須向水中投加電解質（即混凝劑）。

廢水中的膠體顆粒多數屬於負電膠體，投入的混凝劑應能提供大量正離子。由於離子擴散作用，大量正離子湧入膠體擴散層乃至吸附層，中和膠核表面的負電荷，使擴散層減薄，ζ電勢降低。ζ電勢降到某一程度，使膠體顆粒間排斥力小於因顆粒布朗運動而產生的相互接近的力時，膠體顆粒便開始產生明顯的聚結，這時的ζ電勢稱為臨界電勢。這種通過投加電解質壓縮擴散層，以導致膠體顆粒間相互聚結的作用機理稱為雙電層作用。膠體顆粒因此電勢降低或消除以致失去穩定性的過程稱為膠粒脫穩。脫穩膠粒相互聚結，稱為凝聚。雙電層作用尤其適用於水中投加低價電解質或電解質所提供的僅是簡單離子的情況。

對於高分子混凝劑特別是有機高分子混凝劑來說，是吸附架橋起決定性作用。這些高分子物質經水解和縮聚反應所形成的高聚物，具有線型結構，而膠體顆粒對這類高分子物質具有強烈的吸附作用，因而高分子物質可以在相距較遠的兩膠粒之間進行吸附架橋，使顆粒逐漸變大，最終形成肉眼可見的絮凝體。這種由高分子物質吸附架橋而使膠體顆粒相互聚結的過程，一般稱為絮凝。

凝聚作用和絮凝作用合稱為混凝。

混凝劑和混凝裝置

水處理工藝使用的混凝劑種類很多，可歸納為兩類：一類為無機鹽類混凝劑，應用最廣的是鋁鹽，其中有硫酸鋁、硫酸鋁鉀（明礬）和鋁酸鈉等;其次是鐵鹽如三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鐵等;還有可以迴圈使用的混凝劑──碳酸鎂。另一類為高分子混凝劑，又可分為無機和有機兩類。無機類中聚合氯化鋁目前使用比較廣泛。中國目前使用較多的有機高分子混凝劑是聚丙烯醯胺。當單用混凝劑不能取得良好效果時，須投加助凝劑。助凝劑種類很多，大體也可分兩類：一類用於調節或改善混凝條件的藥劑，如石灰、氯氣等；另一類用於改善絮凝體結構的高分子助凝劑，有聚丙烯醯胺、活化矽酸、骨膠、海藻酸鈉等。

混凝效果受許多因素影響，其中水溫的影響最為明顯。水溫低時，絮凝體形成緩慢而且結構鬆散，顆粒細小。為提高低溫水的混凝效果，常增加混凝劑投量並投加助凝劑。原水中pH值對混凝劑的影響程度，視混凝劑品種而異，如用硫酸鋁混凝劑，最佳pH值為6.5～7.5；而三價鐵鹽混凝劑，最適宜的pH值約為6.8～8.4，如水中鹼性較弱，需投加石灰。在混凝處理中，為了選擇適當的混凝劑，決定混凝劑最佳投量，必須進行混凝試驗;並可根據長期積累的資料，以水溫、濁度、pH值、硬度等幾個主要引數與投藥量之間的關係建立數學模型，用電子計算機自動控制投藥量。

混凝處理的常用裝置為混合反應池。混合反應池應具有適當的水力狀態，以滿足凝聚和絮凝的不同要求。混合時要急劇攪動，在10～30秒鐘內完成，至多不超過2分鐘。反應階段是使凝聚微粒形成絮凝體，隨著絮凝體的增大，攪拌強度或水流速度應逐漸降低，以免絮凝體破碎。

混合反應裝置型式很多，如多孔隔板式混合槽、槳板式機械混合池、平流式與豎流式隔板反應池、旋流反應池、渦流式反應池、機械反應池等。進行廢水的混凝處理時，應根據水質、水量等具體情況選用。