混凝的概念存在于天然水和各种废水中。水中的物质有三种形式:离子态、胶态和悬浮态。一般认为,溶解物质是指粒径小于1nm的物质,胶体物质是指粒径为1至100nm的物质,悬浮物质是指粒径为100nm至1mm的物质。悬浮物肉眼可见,可通过自然沉淀法去除;溶解物质以离子状态存在于水中。可向水中加入试剂反应生成不溶于水的物质,然后通过自然沉淀法去除;由于胶体颗粒的双层结构,胶体物质是稳定的,自然沉淀法无法去除。需要向水中添加一些药剂,以使难以在水中沉淀并彼此聚合的胶体颗粒不稳定,从而通过自然沉淀将其去除。这种通过向水中添加试剂使胶体失稳并形成沉淀的方法称为混凝法,添加的试剂称为混凝剂。
混凝能有效去除污水中的悬浮颗粒、胶体杂质、总磷和藻类。混凝技术是强化和优化常规混凝剂、混合、混凝和絮凝的任意环节或多个环节。其主要作用机理包括压缩电双层、吸附电中和、吸附架桥、冷凝水网捕集和特殊混凝。一方面,胶体扩散层通过压缩电双层和吸附电中和作用被压缩,ξ电位降低,胶体变得不稳定;另一方面,不稳定的胶体聚集成大的絮体,通过吸附架桥和沉淀净捕获沉淀,最后进行固液分离。混凝剂类型、混凝剂用量、水质、水力条件、水温、碱度和pH值是影响强化混凝效果的条件。通过优化这些反应条件,使混凝剂在最佳条件下工作,可以达到强化混凝、提高常规混凝效果的目的。
采用“混凝沉淀过滤”法处理含悬浮物的矿井水,出水可达到工业用水标准。聚合氯化铝和聚丙烯酰胺通常用于凝固。矿井水经混凝反应后沉淀,实现固液分离,去除大颗粒悬浮物和细颗粒悬浮物,然后过滤去除。出水符合工业用水标准。用于过滤的过滤材料通常为无烟煤和石英砂。如果将处理后的矿井水用作饮用水,除了“混凝沉淀过滤”方法外,还必须添加通过吸附去除水中有机污染物的过程。吸附原理是利用物质的强吸附性能去除矿井水中的有机污染物。目前,用于矿井水处理的吸附剂是活性炭。活性炭具有丰富的微孔结构和表面疏水性。它对水中某些污染物有很强的亲和力,是一种有效的去除方法。
含悬浮固体的矿井水处理剂的类型和用量应根据烧杯混合试验确定。目前,在去除矿井水中悬浮的煤粉和石粉时,通常加入PAC和PAM作为混凝剂。混凝是水处理过程中一个非常重要的环节。向矿井水中加入混凝剂,使细小的悬浮固体形成明矾花。使用混凝剂的原理是生产大、重、强的明矾花。常用的无机混凝剂有铝盐和铁盐混凝剂,具有良好的净水效果,出水水质能满足矿区要求。聚合氯化铝在低温下具有良好的混凝效果,适合北方地区使用。助凝剂是聚丙烯酰胺。通常,先添加混凝剂,然后添加助凝剂。聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的组合在矿井水处理中应用最为广泛。
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