第四节 饮用水处理 人与其它生物一样，离开了水就不能生存下去，所以人们总是依水而集居。 水是一种很好溶剂和悬浮剂，许多的物质可以溶解或是悬浮在水中，从有利的一 方面看，它可将人们居住环境中和个体产生的污物清洗干净，把工矿企业生产中 的某些废物清除掉，使环境卫生个人卫生得到保障。但是从不利的一方面看，各 种各样的污水排入水源，其中有毒或有害物质不能迅速获得净化，人们如果直接 饮用这种水源的水，势必要使健康遭受危害。所保障人们获得质好量足的饮用水， 是给水工程和给水卫生工作者的首要任务。污染饮用有害物质可分为两大类。一 为致病微生物的污染，另一为有毒化学物质的污染。解决前卫生保障措施是饮用 水消毒，解决后者则采取饮用水净化。 水处理(water treatment)包括净化和消毒。通常将改善水的物理性质和消 除水中某些化学成份称为净化(purification)。常用的净化方法为沉淀、混凝、 过滤。其它还有脱色、除臭味、除铁、除氟、软化、淡化等等。消毒就是利用理 化方法，杀灭水中病原微生物。广义的净化也把消毒包括在内。 一、 一、 沉淀(sedimentation) 取一杯浑浊的河水，就可以观察到许多有关给水处理的现象。首先，会发现 一些粗大的泥砂颗粒迅速沉到杯底，水则逐渐澄清，杯底的下沉物将逐渐增多。 但在一定时间(例如半小时)以后，水就不容易进一步澄清。有的河水甚至在放置 很久以后，也达不到自来水那样的透亮程度，总带一点浑，有时还带有色度和臭 味。这种浑浊、颜色和臭味则为悬浮在水中的一些很细微的钻土颗粒、微生物和 有机物微粒造成的。 粘土颗粒的比重和那些粗泥砂的比重一样，其难于沉淀的原因可用胶体化学 的一些概念来解释。水和水里那些均匀分布的细小颗粒所构成的体系，物理化学 中称为分散体系。分散体系可以按其中颗粒大小分成三类：真溶液、胶体溶液及 悬浮液。真溶液中的颗粒包括小于 1nm 的分子和离子，由于这些分子或离子的尺 寸很小，不能相起光线的散射，所以看起来水呈透明状；如果分散体系中的颗粒 为 1nm-1000nm，则称为胶体溶液；颗粒大于 1000nm 则称为悬浮液。胶体溶液和 悬浮液中颗粒能够引起光的散射，因此使水呈浑浊。胶体溶液在物理化学中也简 称胶体，而其中的分散物质则称为胶体颗粒。但在一般的场合，有时也把胶体理 解为胶体溶液中的颗粒。 胶体颗粒具有布朗运动的特性，由于胶体不断地进行布朗运动，因此不会象 大的泥砂颗粒那样，借重力的作用沉淀下来，这就是河水中的粘土颗粒保持不沉 而使水浑浊的原因。 水中比水比重大的悬浮物在重力作用下可逐渐下沉，称为自然沉淀。悬浮物 沉降的速度与其颗粒大小、密度有关，水温也有一定关系。沉淀法一般只能去除 20～100μ以上的颗粒，胶体颗粒不能用沉淀法去除。 表 3-24 水中悬物的沉降速度 颗粒直径 (mm) 悬浮物的性质 沉降速度 (mm/s) 每沉降 1m 所需时间 1.0 粗砂 100 10s 0.1 细砂 8 2min 0.01 细淤土 0.154 2h
第四节 饮用水处理 人与其它生物一样，离开了水就不能生存下去，所以人们总是依水而集居。 水是一种很好溶剂和悬浮剂，许多的物质可以溶解或是悬浮在水中，从有利的一 方面看，它可将人们居住环境中和个体产生的污物清洗干净，把工矿企业生产中 的某些废物清除掉，使环境卫生个人卫生得到保障。但是从不利的一方面看，各 种各样的污水排入水源，其中有毒或有害物质不能迅速获得净化，人们如果直接 饮用这种水源的水，势必要使健康遭受危害。所保障人们获得质好量足的饮用水， 是给水工程和给水卫生工作者的首要任务。污染饮用有害物质可分为两大类。一 为致病微生物的污染，另一为有毒化学物质的污染。解决前卫生保障措施是饮用 水消毒，解决后者则采取饮用水净化。 水处理(water treatment)包括净化和消毒。通常将改善水的物理性质和消 除水中某些化学成份称为净化(purification)。常用的净化方法为沉淀、混凝、 过滤。其它还有脱色、除臭味、除铁、除氟、软化、淡化等等。消毒就是利用理 化方法，杀灭水中病原微生物。广义的净化也把消毒包括在内。 一、 一、 沉淀(sedimentation) 取一杯浑浊的河水，就可以观察到许多有关给水处理的现象。首先，会发现 一些粗大的泥砂颗粒迅速沉到杯底，水则逐渐澄清，杯底的下沉物将逐渐增多。 但在一定时间(例如半小时)以后，水就不容易进一步澄清。有的河水甚至在放置 很久以后，也达不到自来水那样的透亮程度，总带一点浑，有时还带有色度和臭 味。这种浑浊、颜色和臭味则为悬浮在水中的一些很细微的钻土颗粒、微生物和 有机物微粒造成的。 粘土颗粒的比重和那些粗泥砂的比重一样，其难于沉淀的原因可用胶体化学 的一些概念来解释。水和水里那些均匀分布的细小颗粒所构成的体系，物理化学 中称为分散体系。分散体系可以按其中颗粒大小分成三类：真溶液、胶体溶液及 悬浮液。真溶液中的颗粒包括小于 1nm 的分子和离子，由于这些分子或离子的尺 寸很小，不能相起光线的散射，所以看起来水呈透明状；如果分散体系中的颗粒 为 1nm-1000nm，则称为胶体溶液；颗粒大于 1000nm 则称为悬浮液。胶体溶液和 悬浮液中颗粒能够引起光的散射，因此使水呈浑浊。胶体溶液在物理化学中也简 称胶体，而其中的分散物质则称为胶体颗粒。但在一般的场合，有时也把胶体理 解为胶体溶液中的颗粒。 胶体颗粒具有布朗运动的特性，由于胶体不断地进行布朗运动，因此不会象 大的泥砂颗粒那样，借重力的作用沉淀下来，这就是河水中的粘土颗粒保持不沉 而使水浑浊的原因。 水中比水比重大的悬浮物在重力作用下可逐渐下沉，称为自然沉淀。悬浮物 沉降的速度与其颗粒大小、密度有关，水温也有一定关系。沉淀法一般只能去除 20～100μ以上的颗粒，胶体颗粒不能用沉淀法去除。 表 3-24 水中悬物的沉降速度 颗粒直径 (mm) 悬浮物的性质 沉降速度 (mm/s) 每沉降 1m 所需时间 1.0 粗砂 100 10s 0.1 细砂 8 2min 0.01 细淤土 0.154 2h
0.001 细粘土 0.00154 7 天 0.0001 胶体粘土 0.0000154 2 年 从上表可看出，小于 0.001mm 的颗粒，需要很长时间才能沉淀， 单靠自然 沉淀难以澄清。根据试验，沉淀 2～3h 后，即使再加长沉淀时间，悬浮物沉降的 量增加很微小，如沉降 3h 悬浮物可沉降 90.2%，沉降 7h 悬浮物亦不过沉降 91.7%， 因此延长沉淀时间以提高沉淀效果是不合理的。 由于自然沉淀需要时间较长，在行军、野营或战时是不适用的。当长期驻扎 或固定营房在修建集中式给水时可用作初步处理，但多与混凝联用。常用沉淀设 备为各式沉淀池。 二、混凝(coagulation) 雨水冲刷和流经地表，将许多的泥沙、腐殖土和有机污物带入江河和湖塘地 表水源之中，这是造成天然水浑浊的主要原因。然而，工矿企业产生的废水和生 活污水排入地表水源之中，更是导致天然水浑浊而有碍健康的祸害。大家都亲身 感受到，饮用浑浊水，不但使感观和心理上产生不舒服感，而且由于其中含的微 生物和其它杂质多，容易使饮用者感染上疾病。所以，澄清浑水受益饮用者，这 是一项重要而受人们欢迎的卫生措施。 水中含有的杂质可分为两大类：一类是不溶解而是混悬在水中的，称为浑浊 物或悬浊物另一类是溶解在水中肉眼看不见的，称为溶解物。水中含有这些杂质， 除了少数溶解在水中对人体有益的矿物盐类以外，大都是些不合乎饮用卫生要求 的污染物，应该加以去除。去除饮水中污染物的措施叫做饮水净化。去除水中胶 体和其他微小悬浮物质的方法，在一般的自来水处理过程中主要有两种途径。一 种是在水中加入一些药剂(主要的药剂称混凝剂)，让细小颗拉互相吸附结成较大 的颗粒，从水中沉淀出来，这叫做混凝沉淀法，其中加药结成大颗粒的过程叫做 混凝，也称凝聚。这种方法一般可以把水的浑浊度降低到 25 度以下。另一种方 法是在水中加入混凝剂后，使这些细小的颗粒直接吸附在一些相对巨大的颗粒 (如砂子)表面而去除掉，这就是过滤的方法，过滤往往设在混凝沉淀的后面。过 滤可以把水的浑浊度降低到生活饮用水的标准，即在 5 度以下。 混凝沉淀的效果很好，可去除浊度 98%，去除色度 80%，去除细菌和病毒 80～ 98%。此外，还有除铁、除氟、去除水中某些毒物及水中核、化学、生物战剂的 作用。 (一)混凝机理 混凝的机理比较复杂，至今尚未完全解决。因为影响混凝的因素很多， 且不同的混凝剂，其作用机理亦不尽相同。混凝的原理比较复杂，至今尚未完 全解决。混悬在水中的微细颗粒所以能够长期保持分散而不沉，是因它们带有 相同的电荷，如粘土、腐殖质、微生物等都带有负电荷，互相排斥，因而不能 粘附在一起形成大的聚集体而下沉。 目前，混凝的原理多用压缩双电层或化学架桥作用来解释。压缩双电层作用 就是在水中加入电解质（混凝剂），使水中异离子增加。一些异离子由胶团的扩 散层进入吸附层，同时减少了扩散层厚度，好象扩散层受到压缩，使各胶团的 胶粒之间距离缩短，增加了碰撞机会而凝聚。化学架桥作用则是因混凝剂为高 分子物质，一般具有链状结构，当它的某一链节上的基团吸附某一颗粒后，另 一链节上基团可伸展于水中吸附另一胶粒，形成胶粒——高分子物质——胶粒 聚集体，就如架桥一样。这两种作用都不是独立的，而往往是同时存在
0.001 细粘土 0.00154 7 天 0.0001 胶体粘土 0.0000154 2 年 从上表可看出，小于 0.001mm 的颗粒，需要很长时间才能沉淀， 单靠自然 沉淀难以澄清。根据试验，沉淀 2～3h 后，即使再加长沉淀时间，悬浮物沉降的 量增加很微小，如沉降 3h 悬浮物可沉降 90.2%，沉降 7h 悬浮物亦不过沉降 91.7%， 因此延长沉淀时间以提高沉淀效果是不合理的。 由于自然沉淀需要时间较长，在行军、野营或战时是不适用的。当长期驻扎 或固定营房在修建集中式给水时可用作初步处理，但多与混凝联用。常用沉淀设 备为各式沉淀池。 二、混凝(coagulation) 雨水冲刷和流经地表，将许多的泥沙、腐殖土和有机污物带入江河和湖塘地 表水源之中，这是造成天然水浑浊的主要原因。然而，工矿企业产生的废水和生 活污水排入地表水源之中，更是导致天然水浑浊而有碍健康的祸害。大家都亲身 感受到，饮用浑浊水，不但使感观和心理上产生不舒服感，而且由于其中含的微 生物和其它杂质多，容易使饮用者感染上疾病。所以，澄清浑水受益饮用者，这 是一项重要而受人们欢迎的卫生措施。 水中含有的杂质可分为两大类：一类是不溶解而是混悬在水中的，称为浑浊 物或悬浊物另一类是溶解在水中肉眼看不见的，称为溶解物。水中含有这些杂质， 除了少数溶解在水中对人体有益的矿物盐类以外，大都是些不合乎饮用卫生要求 的污染物，应该加以去除。去除饮水中污染物的措施叫做饮水净化。去除水中胶 体和其他微小悬浮物质的方法，在一般的自来水处理过程中主要有两种途径。一 种是在水中加入一些药剂(主要的药剂称混凝剂)，让细小颗拉互相吸附结成较大 的颗粒，从水中沉淀出来，这叫做混凝沉淀法，其中加药结成大颗粒的过程叫做 混凝，也称凝聚。这种方法一般可以把水的浑浊度降低到 25 度以下。另一种方 法是在水中加入混凝剂后，使这些细小的颗粒直接吸附在一些相对巨大的颗粒 (如砂子)表面而去除掉，这就是过滤的方法，过滤往往设在混凝沉淀的后面。过 滤可以把水的浑浊度降低到生活饮用水的标准，即在 5 度以下。 混凝沉淀的效果很好，可去除浊度 98%，去除色度 80%，去除细菌和病毒 80～ 98%。此外，还有除铁、除氟、去除水中某些毒物及水中核、化学、生物战剂的 作用。 (一)混凝机理 混凝的机理比较复杂，至今尚未完全解决。因为影响混凝的因素很多， 且不同的混凝剂，其作用机理亦不尽相同。混凝的原理比较复杂，至今尚未完 全解决。混悬在水中的微细颗粒所以能够长期保持分散而不沉，是因它们带有 相同的电荷，如粘土、腐殖质、微生物等都带有负电荷，互相排斥，因而不能 粘附在一起形成大的聚集体而下沉。 目前，混凝的原理多用压缩双电层或化学架桥作用来解释。压缩双电层作用 就是在水中加入电解质（混凝剂），使水中异离子增加。一些异离子由胶团的扩 散层进入吸附层，同时减少了扩散层厚度，好象扩散层受到压缩，使各胶团的 胶粒之间距离缩短，增加了碰撞机会而凝聚。化学架桥作用则是因混凝剂为高 分子物质，一般具有链状结构，当它的某一链节上的基团吸附某一颗粒后，另 一链节上基团可伸展于水中吸附另一胶粒，形成胶粒——高分子物质——胶粒 聚集体，就如架桥一样。这两种作用都不是独立的，而往往是同时存在
最常用的铝盐和铁盐在水中的反应，可简单的表示如下： AL2(SO4)3+3Ca(HCO3)2→2AL(OH)3+3CaSO4+6CO2↑ 铁盐的反应一般表示为： FeSO4+Ca(HCO3)2→Fe(OH)2+CaSO4+CO2↑ 4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 (二)混凝剂(coagulant) 植物用药物来澄清浑水已有悠久的历史。人们在生活实践中早已会用明矾和 带粘性的野生等来处理浑水以供饮用。然而把用药物来澄清浑水作为一项水处理 的技术，并且用科学的方法进行研究，那是在二十世纪初才开始的。用药物来澄 清浑水称为混凝沉淀。所加入的药物称为混凝剂。也有叫做凝集剂、凝聚剂或絮 凝剂，名称尚未统一。此外，有些混凝剂它本身在澄清浑水中只起辅助作用,为 了与前者加以区别，另叫它助凝剂或助沉剂。目前各国所使用的混凝剂种类繁多， 有无机的和有机的，有天然的和人工合成的；尤其是合成高分子混疑剂种类特别 多。其中有些已试用于自来水厂处理浑浊水，初步观察到在使用过程中未发现该 药剂对饮用者产生生理上的影响。伴繁雄也介绍日本 41 家公司所生产的 264 种 高分子混凝剂和助凝剂，其中 80％以上是聚丙烯酰胺类的产品。混凝剂的分类 大概如下表所示。 表 3-25 混凝剂的分类举例 类别 品名举例 性能 低 分 子 铝盐 铁盐 镁盐 明矾、硫酸铝、氯化铝、铝酸钠 硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁 碳酸镁、碳酸氢镁 混凝剂 混凝剂 混凝剂 无 机 类 高 分 子 聚合铝 硅酸活 性 碱式氯化铝、碱式硫酸铝 硅酸 混凝剂 助凝剂 天 然 高 分 子 淀粉 蛋白质 藻类 玉米份、土豆粉、糊精 动物胶、骨胶、乳胶 海藻酸钠、琼胶 助凝剂 两性，助凝 剂 阴性，助凝 剂 纤维素 衍生物 羧甲基纤维素 羧乙基纤维素 阴性，助凝 剂 中性，助凝 剂 有 机 类 改 性 或 合 成 高 分 子 改性淀 粉及其 衍生物 碱性淀粉、羧甲基淀粉 淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物 阴性，助凝 剂 阳性，助凝 剂
最常用的铝盐和铁盐在水中的反应，可简单的表示如下： AL2(SO4)3+3Ca(HCO3)2→2AL(OH)3+3CaSO4+6CO2↑ 铁盐的反应一般表示为： FeSO4+Ca(HCO3)2→Fe(OH)2+CaSO4+CO2↑ 4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 (二)混凝剂(coagulant) 植物用药物来澄清浑水已有悠久的历史。人们在生活实践中早已会用明矾和 带粘性的野生等来处理浑水以供饮用。然而把用药物来澄清浑水作为一项水处理 的技术，并且用科学的方法进行研究，那是在二十世纪初才开始的。用药物来澄 清浑水称为混凝沉淀。所加入的药物称为混凝剂。也有叫做凝集剂、凝聚剂或絮 凝剂，名称尚未统一。此外，有些混凝剂它本身在澄清浑水中只起辅助作用,为 了与前者加以区别，另叫它助凝剂或助沉剂。目前各国所使用的混凝剂种类繁多， 有无机的和有机的，有天然的和人工合成的；尤其是合成高分子混疑剂种类特别 多。其中有些已试用于自来水厂处理浑浊水，初步观察到在使用过程中未发现该 药剂对饮用者产生生理上的影响。伴繁雄也介绍日本 41 家公司所生产的 264 种 高分子混凝剂和助凝剂，其中 80％以上是聚丙烯酰胺类的产品。混凝剂的分类 大概如下表所示。 表 3-25 混凝剂的分类举例 类别 品名举例 性能 低 分 子 铝盐 铁盐 镁盐 明矾、硫酸铝、氯化铝、铝酸钠 硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁 碳酸镁、碳酸氢镁 混凝剂 混凝剂 混凝剂 无 机 类 高 分 子 聚合铝 硅酸活 性 碱式氯化铝、碱式硫酸铝 硅酸 混凝剂 助凝剂 天 然 高 分 子 淀粉 蛋白质 藻类 玉米份、土豆粉、糊精 动物胶、骨胶、乳胶 海藻酸钠、琼胶 助凝剂 两性，助凝 剂 阴性，助凝 剂 纤维素 衍生物 羧甲基纤维素 羧乙基纤维素 阴性，助凝 剂 中性，助凝 剂 有 机 类 改 性 或 合 成 高 分 子 改性淀 粉及其 衍生物 碱性淀粉、羧甲基淀粉 淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物 阴性，助凝 剂 阳性，助凝 剂
聚合或 缩合高 分子合 成物 水解聚丙烯酰胺，聚苯乙烯磺酸钠 改性阳离子型聚丙烯酰胺，聚乙烯吡啶季胺 盐，甲醛双氰胺 聚丙烯酰胺，聚糖。 阴性，助凝 剂 阳性，助凝 剂 中性，助凝 剂 作为水处理用的混凝剂要求对人体健康无害，混凝效果好，使用方便及价廉 易得。 1.铝盐: 铝盐是最常用的混凝剂，包括明矾Al2(SO４)３·K２SO４·24H２O、硫酸铝Al2(SO４ )３·18H2O、氨明矾NH４Al(SO４) 2·12H2Ｏ及铝矾土等。 (1)铝盐的反应铝盐加入水中，当 pH 大于 3 时，迅速发生水解反应，基本反 应式为 Al3+＋H20 Al(OH)2+＋H+ Al(OH)2+ ＋H2Ｏ Al(OH)2+＋H+ Al(OH)2+＋H20 Al(OH)3＋H+ 实际上铝盐在水中反应过程要复杂得多，在pH大于 4 以后，Al(OH)2+的数量 增多， 开始产生羟基架桥反应如： OH 2Al(OH)2 ＋ [Al Al]４＋ ［Al(OH)２］４＋ OH 形成的多核羟基络合物主要有［Al6(OH)14］4+ 、［Al7(OH)17］4+ 、［Al8(OH)20］ 4+ 、 ［Al13(OH)34］5+等。pH再升高，缩聚反应结果，最终生成Al核无限多而电荷为零 的氢氧化铝难溶沉淀物。 (2)铝盐的应用铝盐的用量根据水质而定，用量必须适当， 过多可降低水的 pH 值不利于混凝，过少则不易形成絮状物。一般部队使用铝盐剂量，明矾为 50～ 200mg/L，硫酸铝用量减半。在集中式给水中，由于混和反应条件良好，用量还 可减少。 表 3-26 水的透明度与硫酸铝用量关系 水的透明度(cm) 硫酸铝用量(mg/L) 230～120 0～40 120～70 20～60 70～40 40～80 40～25 60～100 25～15 80～120 15～8 100～150 8～4 120～160 由于悬浮物的浓度可以影响混凝剂用量，因此，也可以根据悬浮物的多少( 以 透明度表示)来估计混凝剂用量。 因为混凝剂用量受很多因素影响，尤其是集中式给水处理水量大，可用试验
聚合或 缩合高 分子合 成物 水解聚丙烯酰胺，聚苯乙烯磺酸钠 改性阳离子型聚丙烯酰胺，聚乙烯吡啶季胺 盐，甲醛双氰胺 聚丙烯酰胺，聚糖。 阴性，助凝 剂 阳性，助凝 剂 中性，助凝 剂 作为水处理用的混凝剂要求对人体健康无害，混凝效果好，使用方便及价廉 易得。 1.铝盐: 铝盐是最常用的混凝剂，包括明矾Al2(SO４)３·K２SO４·24H２O、硫酸铝Al2(SO４ )３·18H2O、氨明矾NH４Al(SO４) 2·12H2Ｏ及铝矾土等。 (1)铝盐的反应铝盐加入水中，当 pH 大于 3 时，迅速发生水解反应，基本反 应式为 Al3+＋H20 Al(OH)2+＋H+ Al(OH)2+ ＋H2Ｏ Al(OH)2+＋H+ Al(OH)2+＋H20 Al(OH)3＋H+ 实际上铝盐在水中反应过程要复杂得多，在pH大于 4 以后，Al(OH)2+的数量 增多， 开始产生羟基架桥反应如： OH 2Al(OH)2 ＋ [Al Al]４＋ ［Al(OH)２］４＋ OH 形成的多核羟基络合物主要有［Al6(OH)14］4+ 、［Al7(OH)17］4+ 、［Al8(OH)20］ 4+ 、 ［Al13(OH)34］5+等。pH再升高，缩聚反应结果，最终生成Al核无限多而电荷为零 的氢氧化铝难溶沉淀物。 (2)铝盐的应用铝盐的用量根据水质而定，用量必须适当， 过多可降低水的 pH 值不利于混凝，过少则不易形成絮状物。一般部队使用铝盐剂量，明矾为 50～ 200mg/L，硫酸铝用量减半。在集中式给水中，由于混和反应条件良好，用量还 可减少。 表 3-26 水的透明度与硫酸铝用量关系 水的透明度(cm) 硫酸铝用量(mg/L) 230～120 0～40 120～70 20～60 70～40 40～80 40～25 60～100 25～15 80～120 15～8 100～150 8～4 120～160 由于悬浮物的浓度可以影响混凝剂用量，因此，也可以根据悬浮物的多少( 以 透明度表示)来估计混凝剂用量。 因为混凝剂用量受很多因素影响，尤其是集中式给水处理水量大，可用试验
方法以确定较合适的混凝剂用量，以保证混凝效果和节约混凝剂用量。常用试验 方法为三杯法，具体方法见实习讲义。在野外情况下，也可用三桶法，即在三个 盛有浑水桶内(容量 20L)，各加入 5%明矾溶液 20、30、40ml，先快后慢搅拌 3～ 5min，放置 5～10min， 以出现絮状物大，形成速度快，澄清效果好的一桶为适 量，以此作为单位剂量计算。如三桶在 10min 后仍无絮状物形成或絮状物很微小， 则须增加明矾溶液量再作试验。如加入足量的铝盐混凝效果仍不好，可投加石灰 或其它碱性物质。 铝盐的主要缺点是:影响因素多，适用水的 pH 范围较窄，反应澄清时间较长 等。 2.聚合氯化铝(polyaluminium chloride,羟基氯化铝、碱式氯化铝): 聚合 氯化铝是一种无机高分子混凝剂，早在本世纪初即开始研究，但在五十年代后才 开始在给水中应用。我军自六十年代以来对其制作工艺及在水处理应用上进行了 大量研究，并在军内推广使用。 (1)聚合氯化铝性质与混凝机理:聚合氯化铝是由铝灰或其它含铝物质如铝 矾土、煤矸石、煤渣等与盐酸反应而成。产品成分比较复杂，其组成不是单一某 一种固定分子结构，而是各种形式的铝的络合离子与氯离子结合的混合体。由于 原料和制造方法不一致。成分结构有所变动，但基本上没有很大差别，一般化学 通式为［Al2(OH)nCl6-n］m，其中n为 1～5 任何整数，m为≤10 整数。 聚合氯化铝是无机高分子络合物，由于羟基的架桥作用而起缩合反应，生成 多核络合物，由于核大量增加，构成了巨大聚合物。聚合氯化铝本质上与铝盐并 无不同，但由于其本身为电荷适度、聚合度大的无机高分子电解质，中和电荷、 粘接架桥能力较强，即以最优形态投入水中立即发挥混凝作用，而能以较少剂量 取得较好混凝效果，这是聚合氯化铝优于其它铝盐的原因。 (2)聚合氯化铝的优缺点:经我军对各类水源水广泛试验、自来水厂实践和实 验室试验证明聚合氯化铝有很多优点。 ①用量少。在同样剂量时，其混凝效果较硫酸铝、三氯化铁好。军队野外常 用剂量为 30～60mg/L，剂量过大效果反而降低。当原水浊度在 500mg/L 以下时， 按固体投加量计，其效果为硫酸铝 3.75～6 倍，原水浊度为 7500mg/L 时，为 6～ 15 倍，可减少药剂成本 40～75%。 ②絮状物形成快，大而细密，沉淀速度快。一般搅拌 1min，静置 5～10min 即可应用，因反应沉淀时间缩短，在相同条件下可提高处理能力 1.5～3 倍。 ③影响因素少。如对原水浊度、碱度、温度、有机物含量等变化适应性强。 适应原水 pH 范围比硫酸铝宽在 6～9。适宜投加量宽，过量投加也不会如硫酸铝 造成水浑浊。 ④混凝效果好。在除浊、除铁、除氟、除有毒金属、除菌等方面都较硫酸铝 好。但在实际使用中发现使用聚合氯化铝混凝时，处理水表面常有浮沫、沉淀物 容积较大，水的碱度较低时，混凝效果较差。为克服这些缺点，我军曾研制带有 硫酸根、聚丙烯酰胺或植物助凝剂的聚合氯化铝。 3.铁盐:常用铁盐有硫酸亚铁(绿矾)FeSO4·7H2Ｏ、三氯化铁FeCl3·6H2Ｏ和硫 酸铁Fe2(SO4)3·2H2Ｏ。 铁盐的混凝机理与铝盐基本相同，简单的可用下列公式表示 2FeCl3+3Ca(HCO3) 2→2Fe(OH) 3+3CaCl2+6CO2 Fe2(SO4)3+3Ca(HCO3) 2→2Fe(OH) 3+3CaSO4+6CO2 硫酸亚铁为二价铁盐，只有转变成三价铁才能形成Fe(OH) 3。FeSO４先水解成
方法以确定较合适的混凝剂用量，以保证混凝效果和节约混凝剂用量。常用试验 方法为三杯法，具体方法见实习讲义。在野外情况下，也可用三桶法，即在三个 盛有浑水桶内(容量 20L)，各加入 5%明矾溶液 20、30、40ml，先快后慢搅拌 3～ 5min，放置 5～10min， 以出现絮状物大，形成速度快，澄清效果好的一桶为适 量，以此作为单位剂量计算。如三桶在 10min 后仍无絮状物形成或絮状物很微小， 则须增加明矾溶液量再作试验。如加入足量的铝盐混凝效果仍不好，可投加石灰 或其它碱性物质。 铝盐的主要缺点是:影响因素多，适用水的 pH 范围较窄，反应澄清时间较长 等。 2.聚合氯化铝(polyaluminium chloride,羟基氯化铝、碱式氯化铝): 聚合 氯化铝是一种无机高分子混凝剂，早在本世纪初即开始研究，但在五十年代后才 开始在给水中应用。我军自六十年代以来对其制作工艺及在水处理应用上进行了 大量研究，并在军内推广使用。 (1)聚合氯化铝性质与混凝机理:聚合氯化铝是由铝灰或其它含铝物质如铝 矾土、煤矸石、煤渣等与盐酸反应而成。产品成分比较复杂，其组成不是单一某 一种固定分子结构，而是各种形式的铝的络合离子与氯离子结合的混合体。由于 原料和制造方法不一致。成分结构有所变动，但基本上没有很大差别，一般化学 通式为［Al2(OH)nCl6-n］m，其中n为 1～5 任何整数，m为≤10 整数。 聚合氯化铝是无机高分子络合物，由于羟基的架桥作用而起缩合反应，生成 多核络合物，由于核大量增加，构成了巨大聚合物。聚合氯化铝本质上与铝盐并 无不同，但由于其本身为电荷适度、聚合度大的无机高分子电解质，中和电荷、 粘接架桥能力较强，即以最优形态投入水中立即发挥混凝作用，而能以较少剂量 取得较好混凝效果，这是聚合氯化铝优于其它铝盐的原因。 (2)聚合氯化铝的优缺点:经我军对各类水源水广泛试验、自来水厂实践和实 验室试验证明聚合氯化铝有很多优点。 ①用量少。在同样剂量时，其混凝效果较硫酸铝、三氯化铁好。军队野外常 用剂量为 30～60mg/L，剂量过大效果反而降低。当原水浊度在 500mg/L 以下时， 按固体投加量计，其效果为硫酸铝 3.75～6 倍，原水浊度为 7500mg/L 时，为 6～ 15 倍，可减少药剂成本 40～75%。 ②絮状物形成快，大而细密，沉淀速度快。一般搅拌 1min，静置 5～10min 即可应用，因反应沉淀时间缩短，在相同条件下可提高处理能力 1.5～3 倍。 ③影响因素少。如对原水浊度、碱度、温度、有机物含量等变化适应性强。 适应原水 pH 范围比硫酸铝宽在 6～9。适宜投加量宽，过量投加也不会如硫酸铝 造成水浑浊。 ④混凝效果好。在除浊、除铁、除氟、除有毒金属、除菌等方面都较硫酸铝 好。但在实际使用中发现使用聚合氯化铝混凝时，处理水表面常有浮沫、沉淀物 容积较大，水的碱度较低时，混凝效果较差。为克服这些缺点，我军曾研制带有 硫酸根、聚丙烯酰胺或植物助凝剂的聚合氯化铝。 3.铁盐:常用铁盐有硫酸亚铁(绿矾)FeSO4·7H2Ｏ、三氯化铁FeCl3·6H2Ｏ和硫 酸铁Fe2(SO4)3·2H2Ｏ。 铁盐的混凝机理与铝盐基本相同，简单的可用下列公式表示 2FeCl3+3Ca(HCO3) 2→2Fe(OH) 3+3CaCl2+6CO2 Fe2(SO4)3+3Ca(HCO3) 2→2Fe(OH) 3+3CaSO4+6CO2 硫酸亚铁为二价铁盐，只有转变成三价铁才能形成Fe(OH) 3。FeSO４先水解成