絮凝原理與應(yīng)用

第1章絮凝的基本概念及作用/1
1.1分散體系與膠體分散體系1
1.2膠體的擴(kuò)散與布朗運(yùn)動(dòng)2
1.3膠體的沉降速度與Stokes公式5
1.4沉降平衡與高度分布定律7
1.5沉降穩(wěn)定性與聚結(jié)穩(wěn)定性的破壞8
1.6水環(huán)境和水處理中的絮凝9

第2章膠體的表面電化學(xué)與穩(wěn)定性/11
2.1天然水膠體表面電荷的來源11
2.1.1鋁硅酸鹽礦的同晶代換11
2.1.2水合氧化物礦的電離與吸附12
2.1.3表面專屬化學(xué)作用14
2.1.4腐殖質(zhì)的電離與吸附14
2.1.5蛋白質(zhì)的兩性特征14
2.2電動(dòng)現(xiàn)象15
2.2.1電泳15
2.2.2電滲16
2.2.3流動(dòng)電位17
2.2.4沉降電位17
2.3雙電層模型18
2.3.1Helmholtz平板電容器模型18
2.3.2Gouy-Chapman擴(kuò)散雙電層模型18
2.3.3Stern模型21
2.4動(dòng)電現(xiàn)象的理論解釋及實(shí)驗(yàn)研究27
2.4.1電滲的理論及實(shí)驗(yàn)27
2.4.2電泳的理論及實(shí)驗(yàn)29
2.4.3流動(dòng)電位的理論及實(shí)驗(yàn)34
2.4.4沉降電位的理論及實(shí)驗(yàn)34
2.5膠體的穩(wěn)定性與聚沉35
2.5.1微粒間的van der Waals吸引能35
2.5.2微粒雙電層的排斥作用能36
2.5.3微粒間的總相互作用能38
2.5.4Schulze-Hardy規(guī)則39
2.5.5異體凝聚41
2.5.6親液膠體的脫穩(wěn)41
2.6絮體的分形與成長(zhǎng)42
2.6.1絮體的分形結(jié)構(gòu)42
2.6.2絮體分形維數(shù)的測(cè)定43
2.6.3絮體結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展44
2.6.4絮體分步成長(zhǎng)模型45
2.6.5絮體的成長(zhǎng)與破碎47

第3章高分子的穩(wěn)定作用與絮凝作用/50
3.1高分子吸附層對(duì)膠體的穩(wěn)定作用50
3.1.1高分子吸附層對(duì)電相互作用的影響50
3.1.2高分子吸附層對(duì)van der Waals作用的影響51
3.1.3高分子吸附層的空間穩(wěn)定效應(yīng)52
3.2有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)膠體的絮凝作用56
3.2.1高分子絮凝劑的架橋作用56
3.2.2高分子絮凝劑的電中和作用58
3.3高分子絮凝劑的吸附對(duì)絮凝效果的影響60
3.3.1同電荷高分子的吸附對(duì)絮凝效果的影響60
3.3.2異電荷高分子的吸附對(duì)絮凝效果的影響63
3.3.3陽(yáng)離子型高分子與水中溶解性物質(zhì)的反應(yīng)64

第4章疏水作用力與疏水絮凝/65
4.1疏水絮凝與水處理65
4.2疏水絮凝和疏水作用力的發(fā)現(xiàn)65
4.3疏水作用力產(chǎn)生的機(jī)理67
4.3.1熱力學(xué)機(jī)理67
4.3.2空化作用機(jī)理68
4.3.3偶極相互作用機(jī)理70
4.4疏水作用力的特性及影響因素71
4.4.1疏水作用力的作用范圍71
4.4.2疏水作用力的粒度界限73
4.4.3接觸角對(duì)疏水作用力的影響74
4.4.4電解質(zhì)對(duì)疏水作用力的影響75
4.4.5溫度對(duì)疏水作用力的影響77
4.5水處理中的疏水絮凝79
4.5.1氣浮法中的疏水絮凝79
4.5.2粗?；案粲统刂械氖杷跄?0
4.5.3疏水締合型絮凝劑及其疏水絮凝機(jī)理80

第5章絮凝動(dòng)力學(xué)/82
5.1異向絮凝82
5.2同向絮凝85
5.2.1均勻切變場(chǎng)絮凝85
5.2.2非均勻切變場(chǎng)絮凝89
5.2.3微渦旋理論90
5.2.4關(guān)于GT值的討論93
5.2.5湍流絮凝的擴(kuò)散模型95
5.2.6同向絮凝速度與異向絮凝速度的比較95
5.3慢速絮凝動(dòng)力學(xué)97
5.4高分子絮凝動(dòng)力學(xué)99
5.5特殊形式絮凝的動(dòng)力學(xué)101
5.5.1絮體毯絮凝101
5.5.2差速沉降絮凝101
5.5.3絮凝的多級(jí)串聯(lián)102
5.5.4顆粒多分散性增強(qiáng)絮凝105
5.6各種水體的動(dòng)力學(xué)條件及其絮凝沉淀效果107

第6章絮凝劑及其效能/109
6.1無機(jī)鹽類絮凝劑109
6.1.1無機(jī)鹽絮凝作用機(jī)理109
6.1.2鋁(Ⅲ)鹽的水溶液化學(xué)及絮凝的設(shè)計(jì)操作圖112
6.1.3鐵(Ⅲ)鹽的水溶液化學(xué)及絮凝的設(shè)計(jì)操作圖120
6.1.4儲(chǔ)備溶液的化學(xué)組成及其對(duì)絮凝效果的影響123
6.1.5鋁(Ⅲ)鹽和鐵(Ⅲ)鹽的性能比較124
6.1.6主要鋁鹽和鐵鹽絮凝劑的生產(chǎn)原理及檢測(cè)方法125
6.1.7其他無機(jī)鹽絮凝劑129
6.2無機(jī)高分子絮凝劑130
6.2.1聚合氯化鋁及其優(yōu)點(diǎn)130
6.2.2聚合氯化鋁的組成和基本形態(tài)132
6.2.3聚合氯化鋁的主要指標(biāo)及物化性質(zhì)139
6.2.4聚合氯化鋁的制作方法142
6.2.5聚合氯化鋁的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法161
6.2.6聚合硫酸鐵及其性能172
6.2.7聚合硫酸鐵的制作方法173
6.2.8聚合硫酸鐵的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法178
6.2.9聚合氯化鐵186
6.2.10聚硅酸及聚硅酸鹽復(fù)合絮凝劑188
6.3有機(jī)高分子絮凝劑192
6.3.1有機(jī)高分子絮凝劑概況192
6.3.2天然有機(jī)高分子絮凝劑193
6.3.3人工合成的有機(jī)高分子絮凝劑195
6.3.4聚丙烯酰胺類有機(jī)高分子絮凝劑196
6.3.5聚丙烯酰胺的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法203
6.3.6淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物絮凝劑215
6.3.7聚二甲基二烯丙基氯化銨類絮凝劑218
6.3.8聚乙烯亞胺絮凝劑220
6.3.9殼聚糖及其改性絮凝劑221
6.3.10兩性高分子絮凝劑225
6.3.11其他人工合成的有機(jī)高分子絮凝劑226
6.3.12有機(jī)高分子絮凝劑與無機(jī)類絮凝劑的比較227
6.4微生物絮凝劑229
6.4.1微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理229
6.4.2微生物絮凝劑的種類230
6.4.3微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選和微生物絮凝劑產(chǎn)品的提取230
6.4.4微生物絮凝劑的效能和應(yīng)用舉例231

第7章絮凝的實(shí)驗(yàn)方法/233
7.1稀分散體系的實(shí)驗(yàn)方法233
7.1.1異向絮凝實(shí)驗(yàn)234
7.1.2同向絮凝實(shí)驗(yàn)234
7.1.3絮凝實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)測(cè)定241
7.1.4絮體形成過程的光學(xué)在線監(jiān)控及FI指數(shù)249
7.2濃分散體系的實(shí)驗(yàn)方法253
7.2.1高濃度分散體系的沉降實(shí)驗(yàn)254
7.2.2污泥調(diào)理及污泥性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)255
7.2.3絮體強(qiáng)度及其實(shí)驗(yàn)260
7.2.4沉降污泥的體積及脫水實(shí)驗(yàn)262

第8章給水處理中的絮凝/266
8.1天然水中的膠體污染物266
8.2濁度的去除267
8.2.1膠體濃度的影響267
8.2.2pH值和堿度的影響269
8.2.3溫度的影響270
8.2.4共存離子的影響271
8.2.5助凝劑的影響271
8.3有機(jī)物的去除272
8.3.1作用機(jī)理273
8.3.2影響因素274
8.3.3絮凝區(qū)域圖278
8.3.4強(qiáng)化混凝281
8.4絮凝的衛(wèi)生效益284
8.4.1致病微生物的去除284
8.4.2放射性物質(zhì)的去除286
8.4.3地下水中砷的去除288
8.5直接過濾中的絮凝作用289
8.5.1直接過濾工藝的提出與發(fā)展289
8.5.2直接過濾的機(jī)理290
8.5.3直接過濾工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用291
8.6高濁度水絮凝291
8.6.1高濁度水的沉降特性292
8.6.2高濁度水的絮凝方法293

第9章廢水處理中的絮凝/298
9.1廢水中的污染物298
9.2絮凝法去除廢水中的有機(jī)物300
9.3絮凝法去除廢水中的磷302
9.3.1概述302
9.3.2絮凝法去除磷的機(jī)理302
9.3.3絮凝法去除磷的工藝304
9.4絮凝法去除重金屬306
9.4.1常見絮凝劑去除重金屬306
9.4.2具有重金屬捕集功能的高分子絮凝劑308

第10章絮凝的傳統(tǒng)工藝與設(shè)備/320
10.1藥液的制備320
10.1.1絮凝劑投加量的計(jì)算320
10.1.2藥液的濃度和溶液池的有效容積320
10.1.3攪拌裝置321
10.2藥劑的投加322
10.2.1計(jì)量泵投加322
10.2.2泵前投加323
10.2.3高位溶液池重力投加323
10.2.4水射器投加323
10.3絮凝劑投加量的控制324
10.3.1流動(dòng)電流絮凝控制技術(shù)324
10.3.2濁度漲落法326
10.3.3現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)法327
10.3.4數(shù)學(xué)模型法327
10.4混合器的主要形式和參數(shù)328
10.4.1常見混合方式329
10.4.2射流混合332
10.5反應(yīng)器的主要形式和參數(shù)336
10.5.1渦流式反應(yīng)池336
10.5.2隔板反應(yīng)池和折板反應(yīng)器336
10.5.3旋流式反應(yīng)池339
10.5.4機(jī)械攪拌反應(yīng)池339
10.5.5柵條、網(wǎng)格式反應(yīng)池340
10.5.6穿孔旋流反應(yīng)池342
10.6澄清器(池)概述343
10.6.1循環(huán)泥渣型澄清池343
10.6.2懸浮泥渣型澄清池345
10.6.3其他類型的澄清池348
10.7電絮凝的原理與方法350
10.7.1電絮凝的原理350
10.7.2電絮凝水凈化裝置351
10.7.3電絮凝法在廢水處理中的應(yīng)用353
10.7.4電絮凝法與藥劑絮凝法的比較354
10.8總體設(shè)計(jì)354

第11章污泥調(diào)理與脫水/357
11.1污泥調(diào)理的作用和意義357
11.2污泥的特性359
11.3利用無機(jī)絮凝劑調(diào)理污泥359
11.4利用有機(jī)高分子絮凝劑調(diào)理污泥361
11.4.1污泥固體及膠體物質(zhì)含量的影響361
11.4.2污泥含鹽量的影響363
11.4.3聚合物性質(zhì)的影響364
11.4.4聚合物投加及混合方式的影響367
11.5無機(jī)鹽絮凝劑與有機(jī)高分子絮凝劑聯(lián)合調(diào)理污泥367

結(jié)論與展望/369

參考文獻(xiàn)/371