混凝搅拌实验报告
时间：2016年4月23日
实验人员：
一、实验目的及要求
1、通过实验观察矾花生成过程，加深对絮凝理论的理解；
2、确定混凝的最佳用量及最佳pH值；
3、了解影响混凝效果的因素。

二、实验原理
混凝是用来去除水中无机物和有机的胶体悬浮物。

通常在废水中所见到的胶体颗粒其大小变化约在100nm-10nm之间，而其τ电位在15-20毫伏之间。

胶体悬浮物的稳定性是由于高τ电位引起的斥力，或者是由于在亲水的胶体上吸附了一层非离子的聚合物所造成的。

混凝过程包括胶体悬浮物的脱稳和接着发生的使颗粒增大的凝聚作用。

随后这些大颗粒可以用沉淀、悬浮和过滤等方法去除。

脱稳是通过投加强的用离子电解质如Al3+、Fe3+或阳离子高分子电解质来降低τ电位，或者由于形成了带正电荷的含水氧化物如Al x(OH)Y+而吸附于胶体上，或者是通过阴离子和阳离子高分子电解质的自然凝聚，或是由于胶体悬浮物被围于含水氧化物的矾花内等方式来完成的。

形成矾花最佳的条件是要求pH值在等电离点或接近等电离点（对于铝来说，要求pH值得范围为5.0-7.0），同混凝剂的反应必须有足够的碱度，对于碱度不够的废水应该投加Na2CO3、NaOH或石灰。

最有效的脱稳是使胶体颗粒同小的带正电荷含水氧化物的微小矾花接触，这种氧化物的微小矾花是在小于0.1s的时间内产生的，因此要在短时间内剧烈搅拌，在脱稳之后，凝聚促使矾花增大，从而使矾花能从水中去除。

铝和铁的矾花在搅拌时较容易破碎和离散。

投加2-5ml/L活性硅有可能提高矾花的强度。

在凝聚阶段将近结束时，投加0.2-1.0ml/L长链阴离子或非离子聚合物，通过桥联吸附作用，有助于矾花的聚集和长大。

所需混凝剂的投加量将由于盐和阴离子表面活性剂的存在而增加。

脱稳也能通过投加阳离子聚合物来完成。

混凝的通常顺序是：
1、将混凝剂与水迅速剧烈的搅拌。

如果水中碱度不够，则要在快速搅拌之前投加碱性助凝剂。

2、如果使用活性硅和阳离子高分子电解质，则它们应在快速搅拌将近结束时投加。

使用阴离子高分子电解质，应在凝聚阶段的中期投加。

3、需要20-30min的凝聚时间，以促使大矾花的产生，在这一过程中，要
使矾花之间相互接触，增进矾花的凝聚，但是搅拌的速度要使矾花不受剪切。

三、实验装置与设备
混凝搅拌器、1000毫升烧杯六支、pH计、温度计、250ml小量筒。

四、实验步骤
本实验采用Al2(S04)3混凝脱色。

(一)确定最佳投药量
1、熟悉混凝搅拌器的操作。

2、测定原水样的水温、pH和浊度。

3、确定近似最小混凝剂量。

近似最小混凝剂投量可以通过慢慢搅拌烧杯中200ml水样，用移液管每次增加0.5ml的混凝剂直至出现矾花为止。

这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。

4、在六只烧杯中各注入混合均匀的水样800毫升，放入搅拌器，注意叶片在水中的相对位置应相同。

5、根据水样的性质，选择各烧杯的加药量，使他们的浓度变化为步骤3所确定的浓度的25%-200%，并量入小量筒中准备投加。

6、启动搅拌器，同时加药，快速搅拌0.5min(转速约300r/min)；中速搅拌5min(转速约100 r/min)；慢速搅拌10min(转速约50r/min)。

此时注意观察矾花的形成情况，如有无矾花产生、矾花大小及松散密实度。

7、反应搅拌结束后，轻提起搅拌叶片，静置沉淀15min，观察矾花沉淀情况。

8、沉淀时间到达后，同时取出各烧杯中的澄清水样测定其pH值和色度，从而确定最佳投药量及相应的ph值，并估计最佳投药量时的污泥沉降比。

(二)确定最佳pH值
1、在六只烧杯中各注入混合均匀的水样800毫升，放入搅拌器，注意叶片在水中的相对位置应相同。

2、调整原水pH值，用移液管依次向1号、2号装有水样的烧杯中分别加入1.0、0.5mL 10%的HCl。

依次向4、5、6号装有水样的烧杯中分别加入0.5、1.0、1.5mL 10%的NaOH。

3、启动搅拌机，快速搅拌半分钟(转速约300r/min)，随后从各烧杯中取水样测定各水样pH值。

4、按照前面最佳投药量实验中所得出的最佳投药量，向1-6号加药管中加入混凝剂。

5、再次启动搅拌机，步骤同确定最佳投药量中的6-8。

五、实验结果整理
快速搅拌0.5min 转速约300r/min
中速搅拌5min 转速约100 r/min
慢速搅拌10min 转速约50r/min (一) 确定最佳投药量
(二)确定最佳pH值
六、实验结果讨论
根据实验结果以及实验中所观察的现象，简述影响混凝的几个主要因素：1投药量、搅拌器的搅拌速度、水的PH值。

实验中发现，随着投加药量的增加，浊度去除效果明显降低。

通过查阅资料及讨论，得出：
投入的药量应根据胶体浓度及无机金属盐水解产物的分子形态、荷电性质和荷电量等而确定。

当高分子混凝剂投药量最大时，会产生“胶体保护”作用。

胶体保护可理解为：当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集，这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。

排斥力可能来源于“胶粒－胶粒”之间高分子受到压缩变形而具有排斥势能，也可能由于高分子之间的电斥力（对带电高分子而言）或水化膜。

而且投药量大也容易出现产生大量含水率很高的污泥的问题。

这种污泥难于脱水，会给污泥处置带来很大困难。

所以投药量最大时，混凝效果不一定是好的，应该根据具体废水的性质以及共存杂质的种类和浓度，通过实验，选定出适当的混凝剂种类与投加的剂量。