化工絮凝技術培訓ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 rf ??6? 式中： r — 固體顆粒半徑； η — 固體的粘度。 114 將此式代入（ 7 4 ）中，則得： ?D OrNRT??6 (7 5) 將式（ 7 5 ）代入（ 7 3 ）中，則得： Fv= rVNR T AO ??6 xn?? ( 7 6) 從式（ 7 6 ）可見， VF與 T 成正比。所以當溫度升高時 ，絮凝反應速度加快，有利于絮凝體的形成。 （ d ）從式（ 7 6 ）可見， VF與 η 成反比關系。溶液的粘度小時，對絮凝作用有利，加快反應速度。所以當溫度降低時，溶液的粘度增加，使絮凝反應速度變慢。 115 還可以把二個固體顆粒的碰撞視為二個分子的反應。根據化學反應動力學，則有： dtdn = 2Kn? ( 7 7) 式中： n — 溶液中的固體顆粒數； dn — 在 dt 時間內，固體顆粒減少的數量，所以，dtdn是反應速度。當固體顆粒是球形時，其半徑為 r ，擴散系數為 D ，則式（ 7 7 ）中的 K 等于 16 π rD ，即 ?K rD?16 所以 dtdn=216 rD n?? 即， r Dd tndn?162?? 將此式積分： ????torD d tnn ndno?162 則得： n1on1=rD t?16 所以 oor D t nnn?161 ?? 116 令 oFr DnT?81? ， 并代入式 (7 8) 中，則得： ?nFoTtn21 ? (7 9) 式中： n0— 體系中最初的固體顆粒數； t — 時間； TF— 絮凝時間，它是兩個固體顆粒相互碰撞結合在一起所需要的時間。 將式 （ 7 5 ）代入絮凝時間FT的公式中，可得到下式： RTrnrNToOF???86? oORT nN43 ?? (7 10) 在 25 ℃時， T =298K, 水的 η = R = 0 . 8 3 1 4 1 08(erg/) N0 = 6 . 0 2 1 023 將這些數值代入式（ 7 10 ）中，則得： oFnT11 ?? (7 11) 從式（ 7 11 ）可知，絮凝時間與單位體積中的顆粒數目成反比關系。 一般情況下，膠體溶液每立方厘米 含有顆粒數為 1014，所以，絮凝時間為 1/500 s 左右。 這說明膠體顆粒間的反應速度是很快的。 117 緩慢絮凝化學動力學 當膠體顆粒的能量達到第二最小能量值時，膠體顆粒的相互碰撞也能產生絮凝沉淀。 但是，這時的膠體顆粒的雙電層厚度大， Z 電位高，顆粒間的排斥能大，兩個顆粒之間的距離長，顆粒之間的相互碰撞受到阻力障礙。 這種阻力障礙與溶液中的電解質的性質和濃度關系密切。因此，緩慢絮凝反應速度與溶液中的電解質性質和濃度有關。 把這個因素考慮進去后，顆粒在時間 dt 內擴散通過面積 A 的顆 粒數 dn ，菲克的第一擴散定律應該加上阻力因素P。 dtdn=D Adxdn+P ( 7 12) P 是阻力障礙因素。 在此方程式中，如果沒有 P ，這個方程式是表達快速絮凝速度的。 加上 P 之后，就是表達緩慢絮凝速度。 從第 一節中知道，快速絮凝的反應速度很大，即顆粒相互碰撞而產生絮凝的絮凝時間很短，所以緩慢絮凝的速度取決于 P 的大小。 P 是阻力障礙因素，是阻止顆粒通過面積 A 產生碰撞，使顆粒相互排斥。 因此， P 是排斥能的函數。 排斥能量大時， P 值也大。 排斥能又可以通過Z電位反映出來。即負 Z 電位高時（這里指絕對值），排斥能大。 所以可以得出結論，負 Z 電位（絕對值）高時， P 值大，反應速度小，即絮凝速度小。 而 Z 電位是可以通過實驗測出來的。 這樣，通過測定 Z 電位，來了解和控制絮凝速度。 因此，可以向溶液中加 入電解質，降低 Z 電位，來提高反應速度。 118 將 P 表示為排斥能函數，它能反映出膠體溶液的穩定性。把絮凝反應速度，即顆粒減少速度按著兩個顆粒相反應的動力學方法來處理，再根據 D L V O 理論適當的處理，最后可以得到如下的關系式： 21 lglg KCKP ??? (7 13) 式中： P — 快速絮凝和緩慢絮凝速度之比； C — 電解質濃度 mmol/l, 1K 2K為常數。 當 P =1 時， Plg =0, 則 lgC=12KK=cK cK: 絮凝速度常數。 這說明快速絮凝時，絮凝速度常數與溶液中電解質的濃度無關。 當 Plg 0 時， Plg 與 lgC 成線性關系。 其斜率是 K 1 。 可用實驗方法測定 Plg 和 lgC ，再求出 K 1 。不同膠體溶液的 K 1 值也不同。 119 還有一些學者從不同角度研究絮凝化學動力學。 S m o l u c h o w s h i 對膠體顆粒絮凝體的研究是以顆粒碰撞為基礎。 他認為，膠體顆粒在布朗運動作用下，互相碰撞，結果產生絮凝。 在單位時間單位體積內，顆粒碰撞的次數為 Nb時，則有： 28 rnDN bb ?? （ 7 14 ） 式中： Db — 布朗擴散系數； r — 顆粒的 半徑； n — 單位體積里的顆粒數目。 而式 （ 7 14 ） 中 Db的可按下式求得 ： rKTD b??6? （ 7 15 ） 式中： K — 為波爾茲曼常數； T — 絕對溫度； η — 水的粘滯度（ g/ ） ； r — 顆粒半徑。 將式（ 7 15 ）代入式（ 7 14 ）中，則得： ?234 K T nN b ? （ 7 16 ） 由式（ 7 16 ）可見，顆粒由于布朗運動而產生絮凝的速度取決于相互碰撞次數，所以絮凝速度與介質的粘度成反比關系，而與溫度成正比，以及與單位體積里的顆粒數目的平方成正比關系。 120 由此可見在常溫條件下，由于布朗運動而引起的顆粒絮凝的速度是緩慢的，而且不能形成較大的顆粒，因為只有微小的膠體顆粒才能作布朗運動，較大的顆粒不能作布朗運動。 斯特恩和坎普提出在水流運動的情況下，顆粒相互碰撞次數 sN ，則有： dxdvrnN s3234? （ 7 17 ） 式中： n — 單位體積內的顆粒數目； r — 顆粒半徑； Ns — 單位時間單位體積內的 碰撞次數； dxdv— 水流速度梯度。 并且， 2121)()(?? VPtVWdxdv?? （ 7 18 ） 式中： W — 投入水中的功（ kg m ） ； V — 水池的容積（ m3） ； t — 時間（ s ） ； η — 水的動力粘滯度（ kgf s/m2） ； P — 投入水中的功率（ kgf m/s ） 。 如果顆粒間的碰撞是有效的碰撞，那么，絮凝速度就取決于碰撞頻率。 121 dv/dx及 P分別代表反應器中的平均速度梯度及所施加的 攪拌功率。 Dv/dx一般用 G表示。式（ 7－ 18）為 Camp和 Stein 于 1943年發表的，以后即成為混凝理論中的最基本公式，已 得到廣泛應用。但在推導式（ 7－ 18）的過程中，是按層流考 慮的，而 — 水流速度梯度這個公式則系應用于紊流的情況， 因此，近年來已有人提出異議。 當反應器中利用機械設備進行攪拌以產生速度梯度 G時。 GT是一個無量綱數，直接反映了在時間 T時顆粒數 n的 值，它實際上也反映了顆粒的大小，所以是有高低限的。根 據實際給水處理反應池的資料統計， G值一般在 20～ 70s1之 間， GT數在 104～ 105之間，文獻中的最大 G值范圍為 10～ 100s1。 對于混合設備來說，推薦數據為：混合時間小于 2min 時，可用 G=500～ 1000s1；混合時間達 5min時， G500～ 1000s1； G10000s1時，產生有害影響。 122 123 124 125 126 微生物絮凝劑 ? 微生物絮凝劑是利用生物技術，從微生物體或其分泌物中提取、純化而獲得的一種安全、高效，能自然降解的新型絮凝劑 ? 微生物絮凝劑可以克服無機高分子和合成有機高分子絮凝劑在應用過程中對環境、健康產生一定危害的缺點，最終實現無污染排放 127 ? 絮凝范圍廣 ? 絮凝活性高 ? 安全無害、不存在二次污染 ? 作用條件粗放，受離子強度、 pH及溫度的影響不顯著 ? 廣泛應用于工業水和工業廢水處理 ? 醫藥、食品加工、生物產品分離 ? 屬于天然有機高分子絮凝劑，它具有天然有機高分子絮凝劑的一切優點 128 微生物絮凝劑的發展 ? 具有分泌絮凝劑能力的微生物稱為絮凝劑產生菌 ? 最早的絮凝劑產生菌由 Butterfield從活性污泥中篩選得到 ? 1976年， 、細菌、放線菌、酵母菌等中，篩選出 19種絮凝性微生物，其中以醬油曲霉（ Aspergillus sojae） AJ7002產生的絮凝劑效果最好 ? 1985年， （ Paecilomyces sp. Ⅰ 1） 菌產生的絮凝劑 PF101。 PF101對枯草桿菌、大腸桿菌、啤酒酵母、血紅細胞、活性污泥、纖維素粉、活性炭、硅藻土、氧化鋁等有良好的絮凝效果 ? 1986年， Kurane等利用紅平紅球菌（ Rhodococcus erythropolis） 研制出微生物絮凝劑 NOC1， 對大腸桿菌、酵母、泥漿水、河水、粉煤水、活性炭粉水、膨脹污泥、紙漿廢水等均有極好的絮凝和脫色效果 129 微生物絮凝劑的應用 ? 畜產廢水，使用 NOC1可將 TOC由處理前的 8200mg/L降至 2980mg/L， 去處率達 % ? 對于建筑材料加工廢水，濁度去處率可達 %，得到幾乎透明的上清液 ? 有研究表明，微生物絮凝劑投加量 200mg/L時，就能達到 FeCl3濃度超過 3000mg/L時的絮凝效果 ? 迅速消除污泥膨脹，甘草制藥廢水處理中的污泥膨脹，添加 NOC1后， SVI可由 290很快降至 50，恢復沉降能力 ? 快速消除下水道淤塞 ? 消除水體富營養化 130 微生物絮凝劑的組成 ? 表 11 微生物絮凝劑的組成 ? Table 11 Component of Microbial Flocculant ? 絮凝劑產生菌 絮凝劑 組成 ? Aspergillus Sojae AJ7002 分子量大于 20萬，由半乳糖胺、葡 ? 萄糖胺、葡萄糖酸及蛋白質組成 ? Pacecilomyces sp. I1 PF101 分子量約為 30萬，含 85%半乳糖胺、 ? %乙?；?%甲?；亩嗵? ? Rhodococcus erythropous NOC1 分子量在 20至 75萬之間，由十幾種 ?