当oa>x或x>oc时，吸引势能均占优势。
不过，x>oc时虽然两胶粒表现相互吸引趋势，但由于存在着排斥能峰这一屏障，两胶粒乃无法靠近。
要使两胶粒表面间距小于oa，不朗移动的动能首先要克服排斥能峰才行。
然而，胶粒不朗运动的动能远小于Emax，两胶粒之间距离无法靠近到oa以内，故胶体处于分散稳定状态。
2.混凝过程中，压缩电层和吸附-电中和作用有何区别？
简要叙述硫酸铝混凝作+用机理及其与水的PH值的关系。
答
影响水混凝的主要因素有：
水温、pH值、碱度、水中浊质颗粒浓度、水中有机污染物、混凝剂种类与投加量、混凝剂投加方式、水利条件。
水温：
水温对混凝效果有较大的影响，最适宜的混凝水温为20～30℃之间。
水温低时，絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒小，混凝效果较差。
水温高时，混凝剂水解反应速度快，形成的絮凝体水合作用增强、松散不易沉降。
pH值：
pH主要从两方面影响混凝效果：
1、水的pH值直接与水中胶体颗粒的表面电荷和电位有关，不同的pH值下胶体颗粒的表面电荷和电位不同，所需要的混凝剂量也不同；2、水的pH值对混凝剂的水解反应有显著影响，不同的混凝剂的最佳水解反应所需要的pH值范围不同。
因此水的pH值对混凝效果的影响因混凝剂种类而异。
碱度：
由于混凝剂加入原水后，发生水解反应，反应过程中需要消耗水中的碱度，特别是无机盐类混凝剂，消耗的碱度更多。
当原水中碱度很低时，投入混凝剂因消耗水中的碱度而使水的pH值降低，如果pH值超出混凝剂的最佳混凝pH值范围，将使混凝效果受到显著影响。
④水中浊质颗粒浓度：
浊质颗粒浓度过低时，颗粒间的碰撞几率大大减小，混凝效果变差。
浊质颗粒浓度过高时，要使胶体颗粒脱稳所需的混凝剂量也将大幅度增加。
⑤水中有机污染物：
水中有机物对胶体有保护稳定作用，将胶体颗粒保护起来，阻碍胶体颗粒之间的碰撞，阻碍混凝剂与胶体颗粒之间的脱稳凝集作用。
⑥混凝剂种类与投加量：
不同种类的混凝剂的水解特性和使用的水质情况完全不同，因此应根据原水水质情况优化选用适当的混凝剂种类。
一般情况下，混凝效果随混凝剂投加量的增加而提高，但当混凝剂的用量达到一定值后，混凝效果达到顶峰，再增加混凝剂用来则混凝效果反而下降，所以要控制混凝剂的最佳投量。
⑦水利条件：
水利条件包括水力强度和作用时间两方面的因素。
混凝过程分为快速混合与絮凝反应两个连续不可分割的阶段，不同阶段所需要的水利条件也不同。
3.高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？
答：
化学混凝的机理至今仍未完全清楚。
因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。
当混凝剂加量大时,混凝剂相互之间会有影响，使上述压缩双电层作用、吸附架桥作用、网捕作用能力发生变化，但不都是作用力加强，大于它的最佳投药量时，再投加混凝剂反而效果会降低。
4.目前我国常用的混凝剂有哪几种？
各有何优缺点？
答：
1）目前我国常采用的混凝剂有硫酸铝、聚合铝、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合铁。
2）
（1）硫酸铝的优缺点是运输方便，使用方便，但制造过程复杂，价格较高。
（2）聚合铝的优缺点是对水中胶粒起电性中和及架桥作用，投加量较小，对水的PH值变化适应性较强。
但是制备较复杂。
（3）三氯化铁的优缺点是使用的PH值范围较宽，形成的絮凝体密实；较好的处理低温或低浊水。
但是三氯化铁腐蚀性较强，且固体产品易吸水潮解，不易保管。
（4）硫酸亚铁的优缺点是产品运输方便，使用方便，投加简单，但是混凝效果不好，处理后的水带色，有时添加氧化法。
（5）聚合铁的优缺点是有优良的混凝效果，腐蚀性较小，但是处理饮用水时，需要检验它的毒性。
5.什么叫助凝剂？
常用的助凝剂有哪几种？
在什么情况下需要投加助凝剂？
答：
1）当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需要投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。
2）常用的助凝剂有：
骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅胶、海藻酸钠等。
3）在以下情况下需要投加助凝剂：
（1）原水碱度不足而使铝盐混凝剂水解困难。
（2）低温、低浊水，采用铝盐混凝剂时，形成的絮粒往往细小松散，不易沉淀。
6.为什么有时需将PAM在碱化条件下水解成HPAM？
PAM水解度是何涵义?
一般要求水解度为多小？
答：
1）因为酰胺基之间的氢键作用，线性分子往往不能充分伸展开来，致使桥架作用消减。
2）水解度的涵义是酰胺基转化为羧基的百分数。
3）一般要求水解度为30%～40%。
7.何谓同向絮凝和异向絮凝？
两者的凝聚速率与那些因素有关？
答：
（1）由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称异向絮凝。
由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称同絮凝。
（2）异向絮凝：
与颗粒碰撞速率，水温，颗粒数量浓度有关；
同向絮凝：
与速度梯度，颗粒半径，颗粒数量浓度有关。
8.混凝控制指标有哪几种？
为什么要重视混凝控制指标的研究？
你认为合理的控制指标应如何确定？
答：
1）混凝控制指标有G值和GT值两种。
G值指速度梯度，用来表征混凝时的搅拌程度；GT中，T是絮凝反应时间（不含混合时间），GT值包含了表征搅拌的量G和反应时间T，所以是一个综合衡量混凝过程的量，量纲为1.
因为快速搅拌的目的是为了使混凝剂瞬间、快速、均匀地分散到水中，以避免药剂分散不均匀，造成局部药剂浓度过高，影响混凝剂自身水解及其与水中胶体（或杂质颗粒）的作用。
慢速搅拌是为了使快速搅拌时生成的微絮凝体进一步成长成粗大、密实的絮凝体，以实现固液分离。
只有将G值（最优慢速搅拌强度）、GT值（快速搅拌条件）控制到最佳状态，才能既得到理想的混凝效果，又是的搅拌时间缩短在应有的范围内。
减少了搅拌时间，既节省了成本。
2）因为G值和GT值变化幅度很大，从而失去控制意义。
3）在控制指标的研究时应该把颗粒浓度及稳定程度等因素考虑进去，提出以CVGT或aCVGT值作为控制指标。
9.絮凝过程中，G值的真正涵义是什么？
沿用已久的G值和GT值的数值范围存在什么缺陷？
请写出机械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。
答：
（1）G值的真正的涵义是反映了能量消耗。
（2）絮凝阶段，平均G=20～70s-1范围内，平均GT=1×10-4～1×10-5范围内。
存在缺陷是G值和GT值变化幅度很大，从而失去控制意义。
（3）机械絮凝池的G值的公式：
G=
式中
—水的动力粘度，Pa·s;
P—单位体积流体所耗功率，W/m3;
G—速度梯度，s-1;
水力絮凝池的G值的公式：
G=
式中g—重力加速度，9.8m/s-2;
h—混凝设备中的水头损失，m;
—水的运动粘度，m2/s;
T—水流在混凝设备中的停留时间，s;
10.根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？
折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？
答：
（1）折板形式的絮凝池效果较好。
（2）折板絮凝池的优点是水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩、放流动且连续不断，以至形成众多的小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。
它与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小。
11.影响混凝效果的主要因素有哪几种如？
这些因素是如何影响混凝效果的？
答：
1）影响混凝效果的因素比较复杂，其中包括水温、水化学特性、水中杂质性质和浓度以及水力条件。
2）水温的影响：
低温时，尽管投加大量混凝剂也难获得良好的混凝效果，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散。
因为
（1）无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难。
（2）低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度降低，碰撞机会减小，不利于胶粒脱稳凝聚。
（3）水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚。
（4）水温与PH值有关。
水的PH值和碱度影响：
无机盐在不同的PH值水解产物不同，而不同的水解产物对颗粒的絮凝效果不同。
因此控制PH值范围对无机盐水解有很大作用。
水中悬浮物浓度的影响：
水中悬浮物浓度很低时，颗粒碰撞速率大大减小，混凝效果差，为了提高低浊度原水的混凝效果，采用以下措施
（1）在投加混凝剂的同时，投加高分子助凝剂。
（2）投加矿物颗粒以增加混凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密度。
（3）采用直接过滤法。
如果原水悬浮物含量过高，所需混凝剂量将相应地大大增加。
为了减小混凝剂用量，通常投加高分子助凝剂。
12.混凝剂有哪几种投加方式？
各有何优缺点及其适用条件？
答：
（1）混凝剂投加方式有：
泵前投加、高位溶液池重力投加、水射器投加、泵投加。
（2）泵前投加优缺点是：
投加方式安全可靠，但是有设水封箱防止空气进入。
一般适用于取水泵房距水厂较近者。
（3）高位溶液池重力投加优缺点是：
投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。
一般适用于取水泵房距水厂较远者。
（4）水射器投加优缺点是：
投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，且易磨损。
通常适用任何水厂。
（5）泵投加优缺点是：
药剂和水充分混合，不必另备计量设备。
但是不好维修。
最适合用于混凝剂自动控制系统。
13.何谓混凝剂“最佳剂量”？
如何确定最佳剂量并实施自动控制？
答：
1）混凝剂“最佳剂量”是指达到既定水质目标的最小混凝剂投加量。
2）根据实验室混凝搅拌试验确定混凝剂最佳剂量，然后进行人工调节。
通过数学模型法、现场模以试验法和特性参数法。
14.当前水厂中常用的混合方法有哪几种？
各有何优缺点？
在混合过程中，控制G值的作用是什么？
答：
1）当前水厂中常用的混合方法有水泵混合、管式混合和机械混合池。
2）
（1）水泵混合的优缺点是混凝效果较好，不需另建混合设备，节省动力。
但是对取水泵房距水厂处理构筑物较远时，不利于后续絮凝。
（2）管式混合的优缺点是构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。
但是当流量国小时效果下降。
（3）机械混合的优缺点是混合效果较好，且不受水量变化影响，适用于各种规模的水厂。
但是增加机械设备并相应增加维修工作。
3）控制G值的作用就是控制絮凝时间。
15.当前水厂中常用的絮凝剂设备有哪几种？
各有何优缺点？
在絮凝过程中，为什么G值应自进口至出口逐渐减小？
答：
1当前水厂中常用的絮凝剂设备有隔板絮凝池、折板絮凝池和机械絮凝池。
2
（1）隔板絮凝池的优缺点是构造简单，管理方便。
但是流量变化较大者，絮凝效果不稳定，絮凝时间较长，池子容积较大。
（2）折板絮凝池优缺点是水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩、放流动且连续不断，以至形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。
絮凝时间较短，池子体积减小。
但是安装维修较困难，折板费用较高。
（3）机械絮凝池的优缺点是可随水质、水量变化而随时改变转速以保证絮凝效果，能应用于任何规模水厂。
但是需机械设备因而增加机械维修工作，同时增加造价。
3因为絮凝过程和那个中，为避免絮凝体破碎，絮凝设备内的流速及水流转弯处的流速应沿程逐渐减少，从而G值也沿程逐渐减少。
16.采用机械絮凝池时，为什么要采用3～4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？
答：
因为单个机械絮凝池接近于CSTR型反应器，故宜分格串联。
分格愈多，愈接近PF型反应器，絮凝效果愈好，但分格过多，造价增高且增加维修工作量。
各档之间用隔墙分开是为防止水流短路,
习题
1.河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计）。
硫酸铝（含Al2O3为16%）投加量为25mg/L，问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？
设水厂每日生产水量50000m3,试问水厂每天大约需要多小千克石灰（石灰纯度按50%计）。
解：
投药量折合Al2O3为25mg/L×16%=4.00mg/L。
Al2O3分子量为102，故投药量相当于4÷102=0.039mmol/L。
〖CaO〗=3×0.039－0.1〈3×0.039，故需要投加石灰。
剩余碱度取0.25mmol/L，则得：
〖CaO〗=3×0.039—0.1＋0.25=0.267mmol/L
CaO分子量为56，则水厂每天石灰的投加量：
0.267×56÷0.5×50000=1495.2kg;
剩余碱度取0.25mmol/L，则得：
〖CaO〗=3×0.039—0.1＋0.5=0.517mmol/L
CaO分子量为56，则水厂每天石灰的投加量：
0.517×56÷0.5×50000=2895.2kg。
2.设聚合铝[Al2（OH）n·Cl6－n]m在制备过程中，控制m=5,n=4，试求该聚合铝的碱化度为多小？
解：
因为m=5,n=4代入；
聚合铝[Al2（OH）4·Cl2]5
聚合铝的碱化度：
B=
×100%
=4÷2÷3×100%=66.7%
3.某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/L。
水厂设计水量100000m3/d。
混凝剂每日调剂3次，溶液浓度按10%计，试求溶解池和溶液池体积各为多小？
解：
取溶液浓度为10%，按溶液池容积公式计算：
W2=
=
=1165.7m3,
溶解池容积：
W1=（0.2～0.3）×1165.7=233.2～349.7m3
另一解：
如果最大投量为35mmol/L，则计算如下：
W2=
=35*342*0.001*100000/（417*0.1*3*24）=398.681m3
溶解池容积：
W1=（0.2～0.3）×398.7=79.74.2～119.6m3
4.隔板絮凝池设计流量75000m3/d。
絮凝池有效容积为1100m3。
絮凝池总水头损失为0.26m。
求絮凝池总的平均速度梯度G值和GT值各为多小？
（水厂自用水量按5%计）。
解：
Q=75000×1.05÷3600÷24=0.91m3/s,
T=V/Q=1100÷0.91=1209s
按G值计算公式（水温按10度计，v=1.011×10-6Pa·S：
G=
=
=46s-1
GT=G×T
=46×20×60=55200
5.某机械絮凝池分成3格。
每格有效尺寸为2.6m（宽）×2.6m（长）×4.2m（深）。
每格设一台垂直轴桨板搅拌器，构造按图15—21，设计各部分尺寸为：
r2=1050mm;桨板长1400mm,宽120mm;r0=525mm。
叶轮中心点旋转线速度为：
第一格v1=0.5m/s
第二格v2=0.32m/s
第三格v3=0.2m/s
求：
3台搅拌器所需搅拌功率及相应地平均速度梯度G值（按水温200C计）。
解：
设桨板相对于水流的线速度等于桨板旋转线速度0.75倍，则相对于水流的叶轮转速为：
W1=
=
=0.71rad/s
W2=
=0.46rad/s
W3=
=0.29rad/s
1）桨板所需功率计算：
外侧桨板r2=1050mm,r1=930mm;内侧桨板r1=560,r2=440mm,内外侧桨板各四块，将有关数据代人公式得：
P1=
=
=146.1w
以同样方法可求得：
P2=45.1w,P3=9.9w
2）计算平均速度梯度G值（水温按200C计，u=1.005×10-3Pa·s）每格有效容积V=2.6×2.6×4.2=28.4m3
第一格G1=
=
=72s-1
第二格G2=
=
=40s-1
第三格G3=
=
=19s-1
絮凝池总平均速度梯度G值：
G=
=
=48.5s-1
6.设原水悬浮物体积浓度
=5×10-5.假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数a=1，水温按15度计，设计流量Q=360m3/h。
搅拌功率P=195W。
试求：
（1）絮凝池按PF型反应器考虑，经15min絮凝后，水中颗粒数量浓度将降低百分之几？
（2）采用3座同体积机械絮凝池串联，絮凝池总体积与
（1）同。
搅拌总功率为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：
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