第3章鍋爐用水預(yù)處理

第3章鍋爐用水預(yù)處理第一頁，共163頁。3.1地表水的預(yù)處理用水處理可分為：a浮游物、著色物等的去除b.溶解鹽類的去除c.溶存氣體的去除

實際上是指利用氣曝法、凝集、過濾、離子交換等，單獨或合并操作，依原水的水質(zhì)及水的用途而決定合適的方法，進行處理以達到用水水質(zhì)。

工藝流程的選擇要從技術(shù)、經(jīng)濟方面進行分析比較。合理的工藝形式應(yīng)為操作管理方便、節(jié)能、減少藥耗，在滿足使用功能的前提下，從投資和運行成本綜合考慮。第二頁，共163頁。pH=6.0-7.5

電導(dǎo)率≤

100μs/cm

濁度≤30NTU

色度≤50ppm

總硬度≤40ppm

堿度≤50ppm

總?cè)芙庑怨腆w≤130ppm

硫酸鹽≤10ppm

氯化物≤5ppm

鈣≤30ppm

鎂≤20ppm

鉀+鈉≤15ppm

錳≤0.007ppm

鐵≤0.5ppm

COD≤60ppm

SiO2≤15ppm

原水水質(zhì)：第三頁，共163頁?；鹆Πl(fā)電的水汽循環(huán)系統(tǒng)火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)可分為凝汽和凝汽兼供熱兩種形式。

凝汽式是指只發(fā)電不供熱的凝汽式發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)正常運行的鍋爐補給水量很小，一般為鍋爐蒸發(fā)量的2~4%。

凝汽兼供熱式是指除發(fā)電外，兼向附近工業(yè)區(qū)、生活區(qū)供熱的水汽循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐補給水量要大得多，如熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)。熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程見圖3-1。第四頁，共163頁。圖3-1熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程第五頁，共163頁。實際運行中，任何水汽循環(huán)系統(tǒng)都要有一部分汽水損失，大致有如下幾個方面：(1)系統(tǒng)內(nèi)水汽循環(huán)損失：

如汽包鍋爐的排污，各種排汽損失——鍋爐安全門、過熱器放汽門、汽輪機軸封、抽汽器、除氧器等的排汽，各種水箱的溢流和管道的跑冒滴漏等等。(2)對外供汽損失

對非生產(chǎn)、生活供汽大部分不能返回。(3)廠內(nèi)其它用汽損失

如采暖、生活用汽等等。第六頁，共163頁。根據(jù)水在水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程，我們賦予這些水以不同的名稱。

(1)生水生水是未經(jīng)處理的天然水，如地下水、江河水、水庫湖泊水等等。

(2)鍋爐補給水生水經(jīng)水處理車間凈化后，用于補充發(fā)電廠水汽損失的水，叫鍋爐補給水。

(3)汽輪機凝結(jié)水蒸汽在汽輪機中做功后在凝汽器中冷凝的水。

(4)疏水各種用汽設(shè)備、蒸汽管道中凝結(jié)的蒸汽凝結(jié)水，一般匯集到輸水箱，也有的并入凝結(jié)水系統(tǒng)。第七頁，共163頁。

(5)返回凝結(jié)水

它是生產(chǎn)或生活用戶返回的蒸汽凝結(jié)水，簡稱返回水。

(6)給水

給水是指進入鍋爐的水，對于熱電廠，它包括汽輪機凝結(jié)水、鍋爐補給水、疏水和返回水。

(7)鍋爐水

鍋爐水又叫爐水，是指鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動的水。

(8)冷卻水

是指用作冷卻介質(zhì)的水，在電廠中主要指在凝汽器中用于冷卻汽輪機排汽的水。第八頁，共163頁。水處理的重要作用

在火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)中，水的品質(zhì)是影響熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟運行的重要因素。天然水中含有許多雜質(zhì)。若把這些水不經(jīng)凈化處理就引入熱力設(shè)備，將會由于汽水品質(zhì)不良引起各種危害，主要是熱力設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕和積鹽。結(jié)垢

結(jié)垢極易發(fā)生在熱負荷較高的部位，如鍋爐的爐管、各種熱交換器。水垢的導(dǎo)熱性比金屬差幾百倍，結(jié)垢的金屬管壁就會產(chǎn)生過熱，強度下降，引起管道的損壞。冷卻水處理不當(dāng)，會使凝汽器銅管結(jié)垢，降低換熱效率，從而降低汽輪機出力。第九頁，共163頁。腐蝕

水質(zhì)不良會引起熱力設(shè)備的腐蝕，主要是電化學(xué)腐蝕，容易發(fā)生在給水管道、省煤器、水冷壁、過熱器、汽輪機和凝汽器等經(jīng)常與水接觸的金屬部位。腐蝕將大大減少設(shè)備的使用年限。積鹽

含有大量雜質(zhì)的蒸汽通過過熱器和汽輪機時，雜質(zhì)會沉積下來，這叫做過熱器、汽輪機的積鹽。過熱器的積鹽有可能引起爆管，汽輪機的積鹽將大大降低汽輪機的出力。因此，為了保證安全、經(jīng)濟運行，各電廠對鍋爐用水的水質(zhì)都規(guī)定了嚴格的要求。第十頁，共163頁。火力發(fā)電廠水處理工作的主要內(nèi)容大致如下：

(1)凈化生水凈化生水的目的是制備所需質(zhì)量的鍋爐補給水，這個處理過程也叫做爐外水處理。包括預(yù)處理，軟化或除鹽。

(2)高參數(shù)機組或直流鍋爐的凝結(jié)水凈化。

(3)對給水的除氧、加藥。

(4)汽包鍋爐的鍋內(nèi)水處理。

(5)冷卻水的處理。

(6)熱電廠對返回水的除油、除鐵。

(7)熱力系統(tǒng)的水汽質(zhì)量監(jiān)督。

(8)鍋爐及其他熱力設(shè)備的清洗。第十一頁，共163頁。天然水中的雜質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)水中的雜質(zhì)

水中所含的雜質(zhì)按其在水中存在的狀態(tài)可以分為三類：懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)和膠體物質(zhì)。懸浮物質(zhì)是由大于分子尺寸的顆粒組成的，它們靠浮力和粘滯力懸浮于水中。溶解物質(zhì)則由分子或離子組成，它們被水的分子結(jié)構(gòu)所支承。膠體物體則介于懸浮物質(zhì)與溶解物質(zhì)之間，這三種雜質(zhì)的尺度為：溶解物質(zhì)膠體物質(zhì)懸浮物質(zhì)10-510-410-310-210-1110100(μm)

第十二頁，共163頁。水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)是指水和其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特征。各項水質(zhì)指標(biāo)則表示水中雜質(zhì)的種類、成分和數(shù)量，是判斷水質(zhì)的具體衡量標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)指標(biāo)項目繁多，總共可有上百種，它們可分為物理的、化學(xué)的和生物的三類。（一）物理性水質(zhì)指標(biāo)屬于這一類的水質(zhì)指標(biāo)主要有：1、感官物理性狀指標(biāo)，如溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明度等。2、其它的物理性水質(zhì)指標(biāo)，如總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體、電導(dǎo)率（電阻率）等。第十三頁，共163頁。（二）化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)1、一般化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)，如：pH、堿度、硬度、各種陽離子、各種陰離子、總含鹽量，一般有機物質(zhì)等。2、有毒的化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)，如：各種重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴、各種農(nóng)藥等。3、氧平衡指標(biāo)，如溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、總需氧量（TOD）等。（三）生物學(xué)水質(zhì)指標(biāo)一般包括細菌總數(shù)、總大腸桿菌群數(shù)、各種病原細菌病毒等。第十四頁，共163頁。天然水中常含有大量的懸浮物和膠態(tài)雜質(zhì)。電廠水處理的第一步就是要除去這些雜質(zhì)，即預(yù)處理。它包括懸浮物的自然沉降、混凝處理、沉淀軟化和過濾等內(nèi)容。

水的混凝處理

水的沉淀軟化

水的過濾處理第十五頁，共163頁。這些雜質(zhì)與水形成溶膠狀態(tài)的膠體微粒，由于布朗運動和靜電排斥力而呈現(xiàn)沉降穩(wěn)定性和聚合穩(wěn)定性，通常不能利用重力自然沉降的方法除去。因此，必須添加混凝劑，以破壞溶膠的穩(wěn)定性，使細小的膠體微粒凝聚再絮凝成較大的顆粒而沉淀。這個過程稱為混凝。一、混凝第十六頁，共163頁。

用自然沉降不能完全去除不純物，尤其水溫低的時候，溶存的鹽類極少，含有色度的浮游物十分安定，不能通過砂濾去除。浮游物通常帶陰電荷。若加入陽電荷的物質(zhì)，則雜質(zhì)容易形成較大粒子而容易沉淀！此方式即為混凝現(xiàn)象。處理中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜，不同的混凝劑以及不同的水質(zhì)條件，混凝機理都有所不同。常見的有以下四種水混凝現(xiàn)象：壓縮雙電層作用機理、吸附—電性中和作用機理、吸附架橋作用機理和沉淀物網(wǎng)捕或卷掃機理。第十七頁，共163頁。(1)壓縮雙電層機理：當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)時，溶液中反離子濃度增高，根據(jù)濃度擴散和異號電荷相吸的作用。這些離子與膠粒吸附的反離子發(fā)生交換。擠入擴散層，使擴散厚度縮小，進而更多地擠入滑動面與吸附層，使膠粒帶電荷數(shù)減少，ξ電位降底，從而達到混凝效果。(2)吸附—電性中和作用機理:膠粒表面對異號離子、異號膠粒或鏈狀分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用而中和了其他的部分電荷，減少了靜電壓力，因而容易與其他顆粒接近而互相吸附。(3)吸附架橋作用機理：高分子物質(zhì)與膠粒的吸附與橋連。當(dāng)高分子鏈的一端吸附了某一膠粒后，一端又吸附了另一膠粒形成膠?！叻肿印z粒的絮凝體。(4)沉淀物網(wǎng)捕或卷掃機理：當(dāng)鋁鹽、鐵鹽、混凝劑的投加量很大而形成大量氫氧化物沉淀時，可以網(wǎng)捕、卷掃水中的膠粒，以致產(chǎn)生沉淀分離。第十八頁，共163頁。水的混凝處理

膠態(tài)雜質(zhì)和一部分粒徑小的懸浮物，由于沉降速度小，以至于相當(dāng)長時間仍滯留于水中，而且這部分雜質(zhì)也不能用過濾的方法除去。因此實際應(yīng)用中，通常是加入一種稱之為混凝劑的化學(xué)藥劑，使它們相互吸附粘結(jié)成較大的絮狀物，然后從水中沉降分離?；炷幚碓砟z核.swf膠體的脫穩(wěn)—加電解質(zhì).swf

現(xiàn)在以Al2(SO4)3(硫酸鋁)為例，簡要說明混凝過程。

Al2(SO4)3投入水中，首先發(fā)生的是它的電離和水解。當(dāng)pH<3時，離解出的鋁離子以的形式存在。如果pH升高，就逐步水解，形成一系列含有羥基的簡單配離子。第十九頁，共163頁。

反應(yīng)如下：

(1)

(2)

(3)最終生成Al(OH)3凝絮。水解過程中生成的被原水中的堿度中和，這種中和作用又促進了的水解，使水中的含有羥基的配離子增加，有利于它們之間發(fā)生高分子縮聚反應(yīng)，稱為羥基橋聯(lián)，形成多核配離子。如

(4)

這種交叉進行的水解和橋聯(lián)作用，最終生成難溶的聚合度極大的[Al(OH)3]∞凝絮。第二十頁，共163頁。投藥是混凝工藝必要的前題，混合和絮凝是混凝工藝的兩個階段。為了提高混凝效果，技術(shù)上的關(guān)鍵在于結(jié)合原水水質(zhì)選用性能良好的藥劑，創(chuàng)造適宜的化學(xué)和水力條件，是混凝工藝各階段順利進行的關(guān)鍵。第二十一頁，共163頁。1.水中膠體的穩(wěn)定性膠體穩(wěn)定性的主要原因有三種：(1)微粒的布朗運動；(2)膠體顆粒間的靜電斥力；(3)膠體顆粒表面的水化作用。第二十二頁，共163頁。膠核表面的電位既熱力電位一般固定的，滑動面上的電位電位是表面雙電層構(gòu)造的一個主要指標(biāo)，如擴散層的厚度變小，電位曲線變陡，電動電位自然也下降，斥力勢能變小。當(dāng)擴散層厚度壓縮到某種程度兩個膠粒因布朗運動相互碰撞時，由于膠粒之間的范德華引力不變，而靜電斥力變小兩種力的對比便發(fā)生變化，如最大斥力勢能Eb′小于布朗運動的能量時，則膠粒就可以在引力的作用下相互結(jié)合起來。擴散層厚度可按強電解質(zhì)溶液理論中的計算離子半徑的公式來考慮：δ——擴散層厚度。A——常數(shù)。Ci——溶液中第i種離子的克分子濃度。Zi——第i種離子的價數(shù)。

CiZ——該溶液的離子強度。

2.混凝機理(脫穩(wěn)方法)(1)雙電層作用機理；第二十三頁，共163頁。在電解質(zhì)作用下膠團雙電層的變化第二十四頁，共163頁。當(dāng)混凝劑投加量適當(dāng)時，就可以使排斥能峰降低到Eb′,Eb′小于膠體布朗運動能時，這時兩個相互碰撞的膠粒就可以越過排斥能峰而繼續(xù)接近，最終結(jié)合成一個較大的膠粒。對于膠粒而言，這就是由穩(wěn)定狀態(tài)解脫出來，一般稱為膠粒脫穩(wěn)。脫穩(wěn)膠粒相互凝結(jié)，通常稱為混凝。

高價反離子壓縮膠體擴散層，元比低價離子有效。第二十五頁，共163頁。(2)吸附架橋作用機理作為混凝劑的高分子物質(zhì)以及AL2(SO4)3，F(xiàn)eCL2溶于水后，經(jīng)水解和縮聚反應(yīng)形成高聚物，這些物質(zhì)均具有線型結(jié)構(gòu)，整分子具有一定的長度，膠體微粒對這類高分子具有強烈的吸附作用，由于高分子物質(zhì)易被膠粒所強烈吸附，線型長度較大，因而它可以在相距較遠的兩個膠粒之間進行吸附架橋。既當(dāng)它的一端吸附某一膠粒后，另一端伸入水中又吸附另一膠粒，微粒通過高分子吸附架橋顆粒逐漸變大，最終形成肉眼可見的粗大絮凝體（凡花）。由高分子物質(zhì)吸附架橋而使液粒相互黏結(jié)的過程，通常稱為絮凝。對于高分子混凝劑特別是有機高分子混凝劑來說，吸附架橋起決定作用；對AL2(SO4)3等無機鹽混凝劑來說，吸附架橋作用和雙電層作用均具有重要作用。第二十六頁，共163頁。無機高分子物質(zhì)如鋁鹽、鐵鹽的水解產(chǎn)物也能起粘結(jié)架橋作用能引起膠粒產(chǎn)生粘結(jié)架橋而發(fā)生絮凝作用的藥劑稱為絮凝劑高分子聚合物的吸附架橋作用第二十七頁，共163頁。AL2(SO4)318H2O是水廠中常用的混凝劑之一，溶于水后，立即離解出AL

3+

AL2(SO4)32AL3++3SO42-AL

3+并非以這種裸露的簡單形態(tài)存在，而是結(jié)合有6個配位水分子的水合離子AL(H2O)63+

這是一種最簡單絡(luò)合物，水合離子水解時，配位水分子可以失去H+而形成單羥基單核絡(luò)核物。反應(yīng)如下：[AL(H2O)6]3++H2O[AL(OH)(H2O)5]2++H3O+單羥基單核配合物進一步水解[AL(OH)(H2O)5]2++H2O+

[AL(OH)2(H2O)4]++H3O+[AL(OH)2(H2O)4]++H2O

[AL(OH)3(H2O)3]↓+H3O+由上述反應(yīng)可見，降低水中H+濃度或提高PH，水解反應(yīng)趨向右方，配位水分子逐漸減少，羥基逐漸增多，而水合羥基絡(luò)合物的電荷卻逐漸降低，最終生成中性輕氧化鋁難溶沉淀物。經(jīng)研究：(3)硫酸鋁的混凝機理第二十八頁，共163頁。

當(dāng)PH4時，水解受到抑制水中存在的主要是AL(H2O)63+

當(dāng)PH=4時，水中將出現(xiàn)AL(OH)(H2O)52+、AL(OH)2(H2O)5+及少量[AL(OH)3(H2O)3]單羥基水合鋁離子雙羥基水合鋁離子當(dāng)PH=78時，水中主要是中性的[AL(OH)3(H2O)3]沉淀物當(dāng)PH

8.5時，由于輕氧化鋁是典型的兩性化合物，它又重新溶解，并繼續(xù)水解，生成可溶性的陽離子。

AL(OH)3(H2O)3+H2O[AL(OH)4(H2O)2]-+H3O+2[AL(OH)(H2O)5]2+[AL2(OH)2(H2O)8]4++2H2O在它們之間再進一步結(jié)合，還可以生成如[AL3(OH)4(H2O)10]5+以及更多的聚合物，縮聚反應(yīng)結(jié)果，使聚合物水解反應(yīng)仍繼續(xù)進行。

[AL3(OH)4(H2O)10]5++H2O[AL3(OH)5(H2O)9]4++H3O+[AL6(OH)14]4+、[AL6(OH)15]3+、[AL8(OH)20]4+、[AL7(OH)17]4+、[AL13(OH)34]5+、等等。

第二十九頁，共163頁。PH偏低時，水中電荷低聚合度的絡(luò)合物占主導(dǎo)地位，它能對水中膠體雜質(zhì)發(fā)揮壓縮擴散層及電中和作用，使雜質(zhì)發(fā)生凝聚，既起脫穩(wěn)凝聚作用，吸附架橋居次。在PH值高時，低電荷高聚合度的高聚物占主要地位，它能在膠體雜質(zhì)微粒之間粘結(jié)架橋，使之發(fā)生凝聚，既起架橋凝聚作用，電中和脫穩(wěn)居次。在PH值=78時，聚合度極大的中性[AL(OH)3(H2O)3]將占絕對多數(shù)，它能生成微小的凝聚，吸附和粘結(jié)水中的膠體雜質(zhì)，卷帶它們一起從水中分離出去，既起吸附卷掃作用，高聚物具有十分優(yōu)異的絮凝作用。第三十頁，共163頁。當(dāng)在水中投加較多的鋁鹽或鐵鹽等藥劑時，鋁鹽或鐵鹽在水中形成高聚合度的氫氧化物，可以吸附卷帶水中膠粒而沉淀，這種現(xiàn)象稱為沉淀物卷掃作用(4)沉淀物網(wǎng)捕或卷掃機理：沉淀物卷掃作用1-原水中懸浮微粒2-絮狀沉淀物3-殘留懸浮微粒第三十一頁，共163頁?；炷幚硇Ч且运心z態(tài)雜質(zhì)和懸浮物的去除率評價的?；炷^程十分復(fù)雜，影響因素很多：

(1)pH的影響

投藥后的pH對鋁鹽處理效果影響很大，還影響水中有機物以及膠體的凝聚速度。

(2)混凝劑投加量的影響

最優(yōu)投藥量與水中膠體含量有關(guān)，必須通過實驗確定并在運行中調(diào)整。

(3)水溫的影響

用鋁鹽作混凝劑時，水溫的影響很大；用鐵鹽作混凝劑時，水溫對處理效果影響不大。3.混凝作用的影響因素：第三十二頁，共163頁。4.混凝劑和助凝劑(1)混凝劑水質(zhì)凈化對混凝劑的基本要求：混凝效果好；對人體健康無害；使用方便；貨源充足，價格低廉?；炷齽┑姆N類：1）無機鹽類混凝劑a.鋁鹽

AL2(SO4)318H2O明礬AL2(SO4)3?

K2SO4?24H2Ob.鐵鹽FeCL3?

6H2OFeSO4?

7H2O2)高分子混凝劑（分無機和有機兩類）第三十三頁，共163頁。a.無機高分子混凝劑

聚合氯化鋁[AL2(OH)nCL6n]m這種形式可看作以羥基絡(luò)合物AL2(OH)nCL6n為單體，m為聚合度的高分子聚合物，式中：n=15,m10;如：AL2(OH)5CL既為：m=1,n=5的簡單的羥基絡(luò)合物。AL4(OH)10CL2

既為：m=2,n=5聚合物或多核絡(luò)合物。堿式氯化鋁ALn(OH)mCL3nm，

這種形式可看作復(fù)雜的多核絡(luò)合物。如：AL6(OH)14CL4、AL13(OH)34CL5等。上述各種物質(zhì)溶于水后，變離解為復(fù)雜的高聚物離子。AL13(OH)34CL5=[AL13(OH)34]5++5CL-

發(fā)揮混凝作用的就是這些帶正電荷的高離子。b.有機高分子混凝劑有機高分子混凝劑雖然效果優(yōu)異，但制造過程復(fù)雜，價格昂貴，它們的毒性問題始終為人們所注意，因而，當(dāng)前使用的還不普遍。第三十四頁，共163頁。(2)助凝劑1)什么是助凝劑

當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時，須投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。也就是能促進和加速凝聚過程，提高絨粒質(zhì)量的物質(zhì)稱為助凝劑。2)分類a.調(diào)整混凝過程的PH值當(dāng)原水堿度不足而使混凝劑水解困難時，可投加堿劑，通用的是石灰，以提高水的PH值。

CaO+H2OCa(OH)2

Ca(OH)2

Ca+++2OH-

OH-+H+

H2O

混凝劑水解產(chǎn)生的H+

b.

氧化劑c.改善絮凝體結(jié)構(gòu)的高分子助凝劑第三十五頁，共163頁。常用的高分子助凝劑有聚丙烯酰胺、活化硅酸等。活化硅酸是水玻璃配制的，水玻璃的成分可表示為：

Na2OXSiO2yH2O將水玻璃中的SiO2成分分解出來產(chǎn)生膠體的操作過程稱為活化，活化劑一般用H2SO4。

H2SO4+Na2OXSiO2yH2ONa2SO4+XSiO2+(y+1)H2O

活化劑水玻璃XH2SiO2發(fā)生縮聚反應(yīng)、生成帶有負電荷的硅酸高分子化合物加酸攪拌后尚需等待6～8小時（成熟時間），待溶液變成乳白色后變可使用。第三十六頁，共163頁。

當(dāng)酸化度為158%時，SiO2將全部分解出來，一般酸化度宜采用75100%，活化水玻璃以SiO2濃度11.5%為宜。它配合鋁鹽、鐵鹽使用效果較好，尤其是處理低溫、低濁水更為有利。要現(xiàn)場調(diào)制，即日使用（18小時以內(nèi)），否則宜形成凍膠。粘土、沉淀污泥等，也可作為絮凝劑的助凝劑。第三十七頁，共163頁。推動水中顆粒相互碰撞的動力來自兩個方面：一方面顆粒在水中的布朗運動，由布朗運動所造成的顆粒碰撞聚集稱“異向絮凝”。另一方面在水力或機械攪拌下所造成的流體運動，由流體運動所造成的顆粒碰撞聚集稱“同向絮凝”。(1)異向絮凝假定顆粒為均勻球體，根據(jù)費克定律，可導(dǎo)出顆粒的碰撞速率：Np=8dDBn2…..Np_——單位體積中的顆粒在異向絮凝中碰撞速率；（l/cm3.s）n——顆粒數(shù)量濃度；（個/cm3）d——顆粒直徑；（cm)DB_——布朗運動擴散系數(shù);(cm2/s)5.混凝動力學(xué)第三十八頁，共163頁。擴散系數(shù)DB可用斯篤克斯—曼因斯坦公式表示：……………….K——波茲曼常數(shù),(1.3810-16g.cm2/s2.k)T——水的絕對溫度,(K)——水的運動黏度,(cm2/s)——水的密度,(g/cm3)將式代入式…………….(2)同向絮凝同向絮凝簡稱須凝,它在整個混凝過程中占有十分重要的地位.第三十九頁，共163頁。如圖所示,當(dāng)水流處于層流狀態(tài)下的流速分布,i和j顆粒均跟隨水流前進.由于I顆粒當(dāng)前進速度大于j顆粒，則在某一時刻，i與j必將碰撞。設(shè)水中顆粒為均勻球體，di=dj=d,則再以j顆粒中心為圓心，Rij為半徑的范圍內(nèi)的所有i和j顆粒均會發(fā)生碰撞。碰撞速率N0為：

……………..……………….G——速度梯度(S-1)u和u——分別為流速和相鄰兩流層的流速增量(cm/s)z——垂直與水流方向的兩流層之間距離(cm)n和d為原水雜質(zhì)特性，而G是控制混凝效果的水力條件。故在混凝設(shè)備中，往往以速度梯度G值作為重要的控制參數(shù)之一。

所謂的速度梯度，就是指兩相鄰水層的水流速度差和它們之間的距離之比，以G表示。

第四十頁，共163頁。公式推導(dǎo)如下：在被攪動的水流中，考慮一個瞬息受剪而扭轉(zhuǎn)的隔離體,在隔離體受剪而扭轉(zhuǎn)過程中，剪力作了扭轉(zhuǎn)功。如設(shè)在時間內(nèi)，隔離體扭轉(zhuǎn)了角度，于是角速度為：……..式中u為扭轉(zhuǎn)線速度，G為速度梯度，轉(zhuǎn)矩J：J=（）……..…………式中：——剪應(yīng)力?！饔迷诟綦x體上的剪力。隔離體扭轉(zhuǎn)所耗功率等于轉(zhuǎn)矩與角速度的乘積，于是單位體積水流所耗功率P為：………...第四十一頁，共163頁。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：=G代入式……………..——水的動力黏度（pas)p——單位體積流體所耗功率（w/m3)G——速度梯度（S-1）當(dāng)用機械攪拌時，式中的P由機械攪拌器提供，當(dāng)采用水力絮凝池時，P應(yīng)為水流本身能量消耗；PV=gQh…………V=QT……………(11)將和(11)代入得：……………..（12）g——重力加速度（9.8m/s2)h——混凝設(shè)備中的水頭損失（m)——水的運動黏度（m2/s）T——水流在混凝設(shè)備中的停留時間（s)第四十二頁，共163頁。(3)混凝控制指標(biāo)在混合階段，水中雜質(zhì)顆粒微小，異向凝聚占主導(dǎo)地位，混合速度快速劇烈，通常在1030S，最多不超過2分鐘既告完成。攪拌強度按速度梯度計，一般G=7001000S-1之內(nèi)。在此階段形成的顆粒較小。在絮擰階段，屬同向絮凝，不僅與G值有關(guān)，還與絮凝時間T有關(guān)。通常以G值和GT作為、控制指標(biāo)。G=2070S-1范圍內(nèi)，GT=11041105范圍內(nèi)。有人將顆粒濃度及脫穩(wěn)程度等因素考慮進去，提出以CVGT或aCVGT值作為控制指標(biāo)。CV——水中顆粒體積濃度。a——顆粒有效碰撞系數(shù)。如果脫穩(wěn)顆粒每次碰撞都可導(dǎo)致凝聚，則：a=1,而實際a1。從理論上而言，采用CVGT或aCVGT值控制絮凝體效果自然更合理，但具體數(shù)值至盡還無法確定，因而目前也只能從概念上加以理解或作為繼續(xù)研究的目標(biāo)。第四十三頁，共163頁。7.混凝劑的配制和投加混凝劑的配制和投加其流程為：(1)混凝劑的溶解和溶液的配制大中型水廠通常建造混凝土溶解池并配置攪拌裝置，攪拌的目的在于加速藥劑溶解。攪拌裝置有：機械攪拌、壓縮空氣攪拌、泵攪拌、水力攪拌等。中小型水廠，常用自然浸溶，壓力水經(jīng)穿孔管淋溶或沖溶。第四十四頁，共163頁。第四十五頁，共163頁。溶液池的容積：W1——溶液池的容積（M3）；Q——處理的水量（M3/h)；a——混凝劑的最大投量（mg/l)；b——溶液濃度，一般取（b=1020）n——每日調(diào)制次數(shù)26次溶液池一般設(shè)二個，一用一備。溶解池的溶積：

W2=（0.20.3）W1（M3）第四十六頁，共163頁。(2)混凝劑溶液的投加對投藥設(shè)備的基本要求：1.投量準(zhǔn)確、易調(diào)節(jié)。2.設(shè)備簡單、工作可靠、操作方便。第四十七頁，共163頁。（一）計量設(shè)備1.孔口計量

q——流量；w——孔口面積；——孔口的流量系數(shù)；g——重力加速度；h——孔口前作用水頭。

3.轉(zhuǎn)子流量計計量

2.浮杯計量

第四十八頁，共163頁。4.計量加藥泵計量（二）投加方式濕投法1.重力投加

第四十九頁，共163頁。2.水射器投加第五十頁，共163頁。3.水泵前投加濕投法優(yōu)點：投藥量準(zhǔn)確、工作穩(wěn)定可靠；適應(yīng)性強（粗、精、塊均可）。缺點：設(shè)備較龐大，占地大、造價高；投藥量突然增大時，不易調(diào)節(jié)，排渣困難。第五十一頁，共163頁。干投法把固體藥劑（通常系硫酸鋁）破碎成粉末后進行定量頭加。優(yōu)點：設(shè)備占地小；

易調(diào)節(jié)排渣容易。缺點：投藥量不太準(zhǔn)確，（特別是用藥量少時）塊狀藥劑須進行破碎，須增設(shè)破碎機。第五十二頁，共163頁。某廠石灰投加設(shè)備石灰頭加設(shè)備局部第五十三頁，共163頁。石灰投加平臺藥劑溶解池及貯液池第五十四頁，共163頁。溶液池溶解溶液池第五十五頁，共163頁。（一）隔板絮凝池主要設(shè)計參數(shù)：1.流速：u從大到小逐漸變化，起端0.50.6m/s，末端0.20.3

m/s。2.絮凝時間：T=2030分鐘。3.隔板間距：

b不小于0.50.6m,a=(1.21.5)b,池底應(yīng)有i=0.020.03,設(shè)不小于150mm排泥管。第五十六頁，共163頁。4.水頭損失計算ui—第i段廊道內(nèi)水流速度m/s;uit—第i段廊道轉(zhuǎn)彎處水流速度m/s;mi—第i段廊道水流轉(zhuǎn)彎處次數(shù)；—隔板轉(zhuǎn)彎處的局部阻力系數(shù)，往復(fù)式隔板（180o轉(zhuǎn)彎）=3，回轉(zhuǎn)式隔板（90o轉(zhuǎn)彎）=1;Li—第i段廊道總長度m;Ri—第i段廊道過水?dāng)嗝嫠Π霃絤;Ci—流速系數(shù)。第五十七頁，共163頁。絮凝池的總水頭損失：

h=hi一般按絮凝池容積大小水頭損失往復(fù)式hI=0.30.5m;回轉(zhuǎn)式比往復(fù)式小40%左右。優(yōu)點：1.適用于大型水廠，因為Q小b小，不便于施工和維護；2.構(gòu)造簡單、管理方便、效果較好，回轉(zhuǎn)式比往復(fù)式效果好，水頭損失小3040%。缺點：1.絮凝時間長，容積較大，水頭損失較大；2.流量變化大時，效果受影響。適合中小型水廠的有豎流式隔板絮凝池。第五十八頁，共163頁。（二）折板絮凝池第五十九頁，共163頁。（二）折板絮凝池第六十頁，共163頁。按水流通過折板的間隙數(shù)，又分為“單通道”和“多通道”。多通道折板絮凝池第六十一頁，共163頁。按水流通過折板的間隙數(shù)，又分為“單通道”和“多通道”。多通道折板絮凝池第六十二頁，共163頁。

折板絮凝池與隔板絮凝池相同，其間距應(yīng)根據(jù)水流速度的大小而改變，隔板之間的流速通常也分段設(shè)計，分段數(shù)一般不少于3段。各段流速分別為：第一段0.250.35m/s；第二段0.150.25m/s；第三段0.100.15m/s。折板的夾角采用90120，折板可采用鋼絲網(wǎng)水泥或塑料板等拼裝而成，波高一般采用0.250.4m。優(yōu)點：

1.無論是同波還是異波折板間水流流動連續(xù)不斷，可行成眾多小旋渦，提高了顆粒碰撞絮凝效果。2.在折板的每個轉(zhuǎn)角處，兩折板之間的空間可視為CSTR完全混合連續(xù)反應(yīng)器，眾多連續(xù)反應(yīng)器串聯(lián)起來就接近或相當(dāng)于推流型（PF型）反應(yīng)器。所以折板絮凝池接近推流型。3.與隔板絮凝池相比，水流條件大大地改善，在總的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高。所需絮凝時間可以縮短，池子體積減小。缺點：1.因板距小，安裝維修較困難；2.折板費用較高，一般常用于中小型廠。采用波紋板缺點就更突出。第六十三頁，共163頁。某廠折板絮凝池第六十四頁，共163頁。某廠折板絮凝池第六十五頁，共163頁。（三）機械絮凝池第六十六頁，共163頁。（三）機械絮凝池第六十七頁，共163頁。機械設(shè)備的優(yōu)點：

1.絮凝效果好；2.易調(diào)節(jié)、受水質(zhì)變化的影響?。?.水頭損失小。缺點：

1.需設(shè)置機電設(shè)備；2.維修管理較復(fù)雜。常用的漿板式機械絮凝池主要設(shè)計參數(shù)為：1.漿板：總面積為水流截面積的（1020）%不易超過25%，以免池水隨漿板共同旋轉(zhuǎn)減弱攪拌效果，漿板長度不大于葉輪直徑的75%，寬度為1030cm，

2.葉輪旋轉(zhuǎn)線速度：按葉輪半徑中心點的線速度計算（相當(dāng)于池中水流的平均速度）第一格0.50.6m/s,以后逐漸遞減，最末一格采用0.10.2m/s。3.絮凝時間：一般采用1520分鐘。第六十八頁，共163頁。機械攪拌設(shè)備的計算：1.攪拌葉輪轉(zhuǎn)數(shù)n—葉輪轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)/分；v—葉輪半徑中心點線速度，m/s;D0—葉輪半徑中心點旋轉(zhuǎn)直徑，M（其值與葉輪半徑相等）2.漿板旋轉(zhuǎn)時，克服水的阻力所耗功率

漿板旋轉(zhuǎn)時，水對漿板的阻力，也即漿板施于水的推力，在dA面積上水流的阻力可用因次分析方法求得如下的表達式：第六十九頁，共163頁。式中：P—漿板所耗總功率，W;n—同一旋轉(zhuǎn)半徑上漿板數(shù)；r2—漿板外緣旋轉(zhuǎn)半徑，m;r1—漿板內(nèi)緣旋轉(zhuǎn)半徑，m;CD—阻力系數(shù)，

—水的密度，—相對于水的旋轉(zhuǎn)角速度；3.每個旋轉(zhuǎn)軸所需電動機功率式中：N—電動機功率1—攪拌設(shè)備總機械效率(一般取0.75）;2—傳動效率，可采用0.60.95。注意：漿板線速度是以池子為固定參照物，相對線速度為漿板相對水流運動線速度，其值為旋轉(zhuǎn)線速度0.50.75倍。只有漿板剛啟動時，兩者才相等，因此漿板受的阻力最大，所以在選用電機時，應(yīng)考慮啟動功率這一因素。但計算運轉(zhuǎn)功率獲速度梯度G值，應(yīng)按全部漿板所耗功率（P公式），或以旋轉(zhuǎn)線速度乘以0.50.75倍代入。第七十頁，共163頁。（四）其他形式絮凝池1.旋流絮凝池一般噴嘴出口：u=23m/s.池子出水口：u=0.150.20m/s.逆水流方向出水。水頭損失主要集中在進水噴嘴上：—噴嘴流量系數(shù)（0.90.95）

u—噴嘴流速，m/s.

效果不理想，由于水的短流現(xiàn)象比較嚴重，射流持續(xù)攪動時間短，攪動程度不足，為克服上述缺點。出現(xiàn)了多級旋流反應(yīng)池。第七十一頁，共163頁。多級旋流反應(yīng)池是由一系列方格組成，方格四角抹成圓角，每一個稱為一級，一般分612級，進水口沿圓的切線方向上、下交錯布置原水以較高流速進入各格，都能在其中形成旋轉(zhuǎn)運動，以攪動水流。第一級進口流速23m/s，而后逐漸遞減，最后一級進口流速可為0.15m/s左右。由于第一級進口流速特別高，對水流持續(xù)攪動時間較長，故一般將第一級容積加大?？傂跄龝r間一般約20分鐘。第七十二頁，共163頁。第七十三頁，共163頁。2.孔室絮凝池

孔室絮凝池由一系列串聯(lián)格間（孔室）組成，格間呈方型或長方形，水以較高流速經(jīng)孔口流入格間，在格間中造成水流的紊動，從而促進絮凝，一般分612級。第一級u=12m/s

以后各級的進口流速依次減少。最末一級.u=0.2m/s;絮凝時間T=20分鐘。進出口上、下交錯布置。適宜中小水廠第七十四頁，共163頁。3.渦流絮凝池水在池中形成渦流擴散后上升，隨著過水?dāng)嗝嬷饾u增大，上升u逐漸減小，池子數(shù)不少于2個。進口u=0.7m/s；上升水流u=45m/s；T=610分鐘；出口u0.2m/s。=30o45o；適合小水廠、小水量，水量大效果不理想。4.組合使用日益增多在隔板絮凝池前設(shè)機械絮凝池；在旋流絮凝池后設(shè)隔板絮凝池；效果好，但設(shè)備形式增多。第七十五頁，共163頁。5.網(wǎng)格、柵條絮凝池如圖：共分成兩組，每組9個格（9個豎井），網(wǎng)格層數(shù)共分成27層，當(dāng)水流通過網(wǎng)格時，相繼收縮、擴大，形成渦流，造成顆粒碰撞。水流通過豎井之間孔洞流速及過網(wǎng)流速按絮凝規(guī)律逐漸減小，網(wǎng)格和柵條絮凝池主要設(shè)計參數(shù)見第七十六頁，共163頁。第七十七頁，共163頁。網(wǎng)格和格柵絮凝池所造成的水流紊動頗接近于各項同性紊流，故各項同項紊流理論應(yīng)用網(wǎng)格和柵條絮凝池更為合適。特點：1.絮凝效果好；2.水頭損失??；3.絮凝時間短。缺點：1.從運行看，末端有積泥現(xiàn)象；2.網(wǎng)格上易滋生藻類、有堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。一般與沉淀池合建，分成兩組，從中間進水，每組水量在12.5萬M3/d之間效果較好。第七十八頁，共163頁。1.沉淀分類沉淀:水中懸浮顆粒依靠重力作用,從水中分離出來的過程.分散顆粒自由沉淀:顆粒在沉淀過程中,彼此沒有干擾,只受到顆粒本身在水中的重力和水流阻力的作用.絮凝顆粒自由沉淀:經(jīng)過絮凝后的懸浮顆粒具有一定絮凝性能,兩顆粒相互碰撞后聚結(jié),其粒徑和質(zhì)量逐漸增大,沉速隨水深增加而加快的沉淀.擁擠沉淀:顆粒在沉淀過程中,彼此干擾,或受到容器壁的干擾,雖然其粒度和第一種相同,但沉淀速度卻較小.壓縮沉淀:即為污泥濃縮,沉降到沉淀池底部的懸浮顆粒組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)絮凝體,在上部顆粒的重力作用下擠出空隙水得以濃縮的沉淀.二、沉淀和澄清第七十九頁，共163頁。沉淀處理設(shè)備

沉淀處理設(shè)備可分為沉淀池和澄清池兩類。

(1)沉淀池

沉淀池是用來分離水中懸浮物的池子，有間歇式和連續(xù)式之分。按水流方向分為平流式、豎流式、輻流式和斜板(管)式等。平流式沉淀池見圖3-2，斜板(管)式沉淀池見圖3-3。按水流和泥渣沉降方向不同，斜板(管)式沉淀池可分為異向流、同向流和橫向流三種運行方式，見圖3-4。第八十頁，共163頁。1)概述澄清池(clarifier)是用于混凝處理的另一種設(shè)備。在澄清池內(nèi)，可以同時完成混合、反應(yīng)、沉降分離等過程。第八十一頁，共163頁。2)特點優(yōu)點占地面積小，處理效果好，生產(chǎn)效率高，節(jié)省藥劑用量.缺點對進水水質(zhì)要求嚴格，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第八十二頁，共163頁。3)分類從泥渣與廢水接觸方式不同，澄清池可分為兩大類：一類是懸浮泥渣型，有懸浮澄清池，脈沖澄清池；另一類是泥渣循環(huán)型，有機械加速澄清池和水力循環(huán)加速澄池清第八十三頁，共163頁。泥渣懸浮型澄清池工作原理：加入藥劑的原水上升使池內(nèi)泥渣呈懸浮狀態(tài)，水流由下而上通過懸浮狀態(tài)的泥渣層時，絮體被泥渣層攔截下來。其作用類似過濾。渾水通過懸浮層即獲得澄清；被攔截下的雜質(zhì)使懸浮泥渣顆粒變大，沉速提高。

第八十四頁，共163頁。鐘罩式脈沖澄清池脈沖澄清池的工作過程可分為兩個階段，從進水室水位開始上升到虹吸作用開始稱為充水階段，由虹吸作用開始到虹吸作用破壞稱為放水階段。脈沖澄清池兩次充水相隔時間稱為脈沖周期，約30–40s,其中充水時間約為25–30s，放水時間5–10s。第八十五頁，共163頁。鐘罩式脈沖澄清池出水泥渣第八十六頁，共163頁。泥渣循環(huán)分離型澄清池工作原理：依靠外力，使池內(nèi)泥渣在豎直方向上不斷循環(huán)，在運動中捕集水中的微絮粒，并在分離區(qū)加以分離．第八十七頁，共163頁。機械加速澄清池示意圖混凝劑第八十八頁，共163頁。水力循環(huán)澄清池原理：依靠水力作用，使加入藥劑的原水經(jīng)噴嘴高速噴入喉管，在喉管下部的喇叭口附近造成真空而吸入回流泥渣，原水與回流泥渣在喉管中劇烈混合后，送入第一絮凝室和第二絮凝室接觸，再進入分離室進行泥水分離。清水排出，泥渣下沉，部分進泥渣濃縮室濃縮后排出，部分被吸入喉管重新循環(huán)。第八十九頁，共163頁。(2)澄清池澄清池帶有懸浮泥渣層，以泥渣為接觸介質(zhì)，分離水中懸浮物和沉淀之后生成的沉淀物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

澄清池可分為泥渣懸浮式和泥渣循環(huán)式兩種類型。

①цнии型澄清池

該澄清池是原蘇聯(lián)設(shè)計的典型泥渣懸浮式澄清池，結(jié)構(gòu)見圖3-5。

②水力循環(huán)澄清池

水力循環(huán)澄清池是泥渣循環(huán)式澄清池的一種，結(jié)構(gòu)見圖3-6。第九十頁，共163頁。圖3-5

цнии型澄清池第九十一頁，共163頁。圖3-6水力循環(huán)澄清池Flash第九十二頁，共163頁。2.沉淀池1)沉淀池類型按進水方向來劃分:豎流式、平流式、輻流式第九十三頁，共163頁。圖3-2平流式沉淀池第九十四頁，共163頁。圖3-3

斜板(管)式沉淀池第九十五頁，共163頁。圖3-4斜管(板)中水與泥渣的流向第九十六頁，共163頁。2)平流沉淀池內(nèi)顆粒的沉淀過程分析理想沉淀池的假定:顆粒處于自由沉淀狀態(tài).即在沉淀過程中,顆粒之間互不干擾,顆粒的大小形狀和密度不變.因此,顆粒的沉速始終不變.水流沿水平方向流動.在過水?dāng)嗝嫔?各點流速相等,并在流動過程中始終不變.顆粒沉到池底即認為已被去除,不再返回水流中.第九十七頁，共163頁。截留沉速u0:沉淀池所能全部去除的顆粒中的最小顆粒的沉速,凡是沉速等于或大于沉速u0的顆粒能夠全部被沉掉.式中Q/A,一般稱為“表面負荷”或“溢流率”,即單位沉淀池表面積的產(chǎn)水量.表面負荷在數(shù)值上等于截留沉速,但含義卻不同.第九十八頁，共163頁。平流式沉淀池總的沉淀效率沉速為ui(ui<u0)的顆粒去除百分比E為:懸浮顆粒在理想沉淀池中的去除率只與沉淀池的表面負荷有關(guān),而與其它因素如水深池長水平流速和沉淀時間均無關(guān).

第九十九頁，共163頁。當(dāng)去除率一定時,顆粒沉速ui越大則表面負荷也越大,亦即產(chǎn)水量越大;或者當(dāng)產(chǎn)水量和表面積不變時,ui越大則去除率E越高.顆粒沉速與凝聚效果有關(guān),所以生產(chǎn)上一般均重視混凝工藝.顆粒沉速ui一定時,增加沉淀池表面積可以提高去除率.當(dāng)沉淀池容積一定時,池深淺些則表面積大些,去除率可以高些,此即“淺池理論”第一百頁，共163頁。設(shè)p0---所有沉速小于u0的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率;p---能夠在沉淀池中去除的沉速小于u0

的所有顆粒重量占全部顆粒重量的百分率;dpi---具有沉速為ui的顆粒重量占全部顆粒重量的百分率;第一百零一頁，共163頁。3)影響沉淀效果主要因素沉淀池實際水流狀況對沉淀效果的影響理想沉淀池中,假定水流穩(wěn)定,流速均勻分布,其理論停留時間為:t0=V/Q短流:在實際沉淀池中,有一部分水流通過沉淀區(qū)的時間小于t0,而另一部分水流則大于t0,這種現(xiàn)象稱為短流.產(chǎn)生短流的原因:進水的慣性作用;出水堰產(chǎn)生的水流抽吸;較冷或較重的進水產(chǎn)生的異重流;風(fēng)浪引起的短流;池內(nèi)存在導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等等.第一百零二頁，共163頁。水流性能的評價參數(shù):

雷諾數(shù)Re:水流的紊動性用雷諾數(shù)判斷,表示水流的慣性力與粘滯力兩者的對比:

弗勞得數(shù)Fr:用以判斷水流穩(wěn)定性,反映水流的慣性力與重力之間的對比:第一百零三頁，共163頁。Fr數(shù)增大,表明慣性力作用相對增強,重力作用相對減小,水流對溫差、密度差異重流及風(fēng)浪等影響的抵抗力強,使沉淀池中的流態(tài)保持穩(wěn)定.要求Fr>10-5.在沉淀池中通常要求降低雷諾數(shù),提高弗勞得數(shù),有效的措施是減小水力半徑R.池中縱向分格及斜板斜管沉淀池都能達到上述目的.凝聚作用的影響:第一百零四頁，共163頁。4)平流式沉淀池的構(gòu)造與設(shè)計計算進水區(qū):通常使水流從絮凝池直接流入沉淀池,通過穿孔花墻將水流均勻分布在整個斷面上,孔口流速不宜大于0.15-0.2m/s.第一百零五頁，共163頁。沉淀區(qū):沉淀區(qū)的高度與其前后相關(guān)凈水構(gòu)筑物的高程布置有關(guān)，一般約3-4m。沉淀區(qū)的長度L取決于水平流速v和停留時間T，即L=vT。沉淀區(qū)的寬度取決于流量Q，池深H和水平流速v，即B=Q/Hv。長寬比不小于4，長深比不大于10，每格寬度宜在3-8m，不宜大于15m。第一百零六頁，共163頁。出水區(qū)：沉淀后的水應(yīng)盡量在出水區(qū)均勻流出，一般采用堰口布置,或采用淹沒孔口?？卓诹魉僖藶?.6-0.7m/s，孔徑20-30mm，孔口在水面下12-15cm?？卓谒鲬?yīng)自由跌落到出水渠。堰口溢流率一般小于300m3/m.d.存泥區(qū)和排泥措施：目前基本采用機械排泥裝置，不考慮存泥區(qū)，池底水平但略有坡度以便放空。第一百零七頁，共163頁。第一百零八頁，共163頁。第一百零九頁，共163頁。第一百一十頁，共163頁。第一百一十一頁，共163頁。第一百一十二頁，共163頁。第一百一十三頁，共163頁。第一百一十四頁，共163頁。平流式沉淀池的設(shè)計計算以表面負荷來設(shè)計：已知Q/A，求出A，L＝3.6vT,B=A/L;按停留時間設(shè)計：已知T，V=QT，選H，B=V/LH第一百一十五頁，共163頁。5)斜板與斜管沉淀池斜板與斜管沉淀池的特點理論基礎(chǔ)：淺池理論；從水力條件的改善來看：雷諾數(shù)大大降低，弗勞德數(shù)大為提高；斜板沉淀池中的水流基本上屬層流狀態(tài)，而斜管沉淀池的Re多在200以下，甚至低于100。斜板沉淀池的Fr數(shù)一般為10-3－10-4。斜管的Fr數(shù)將更大。斜板斜管沉淀池滿足了要求。水流的穩(wěn)定性和層流的第一百一十六頁，共163頁。第一百一十七頁，共163頁。第一百一十八頁，共163頁。斜管沉淀池的設(shè)計和計算底部配水區(qū)高度不宜小于1.5m，以便均勻配水；傾角宜為60°，斜管的長度多采用1m。斜管的管徑通常采用25-35mm。第一百一十九頁，共163頁。

斜管沉淀池的表面負荷q是重要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)：

Q－流量，m3/h;A－沉淀池清水區(qū)表面積，m2；規(guī)范規(guī)定斜管沉淀池的表面負荷率為9－11m3/m2h（2.5－3.0mm/s)斜管內(nèi)的流速為A’－斜管的凈出口面積；

θ－水平傾角。第一百二十頁，共163頁。過濾是使液固或氣固混合物中的流體強制通過多孔性過濾介質(zhì)，將其中的懸浮固體顆粒加以截留，從而實現(xiàn)混合物的分離，是一種屬于流體動力過程的單元操作。三、過濾第一百二十一頁，共163頁。水的過濾處理

水的過濾處理是用過濾材料將水中分散的懸浮顆粒分離出來的處理過程。在鍋爐補給水處理中，常采用粒狀濾料過濾法；凝結(jié)水凈化處理中，采用覆蓋過濾和電磁過濾法。粒狀濾料的過濾原理

粒狀濾料的過濾是薄膜過濾和接觸混凝過濾的綜合過程。一般工業(yè)上采用的是快濾池，主要是接觸混凝過濾。濾速可達10m/h以上，通常是在混凝處理以后進行。第一百二十二頁，共163頁。過濾機理可歸納為三種主要作用：（1）機械篩濾作用當(dāng)原水自上而下流過粒狀濾料層時，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力隨之變得越來越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。懸浮物粒徑越大，表層濾料和濾速越小，就越容易形成表層篩濾膜，濾膜的截污能力也越高。（2）重力沉淀作用原水通過濾層時，眾多的濾料表面提供了巨大的不受水力沖刷而可供懸浮物沉降的有效面積，形成了無數(shù)的小“沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來。濾料越小，沉降面積越大，濾速越小，則水流越平穩(wěn)，這都有利于懸浮物的沉降。（3）接觸粘附（絮凝）作用原水通過濾層時，有很多機會與砂粒接觸，通過彼此間的范德華力、靜電力及某些特別的吸附力等作用相互吸引而粘附，恰如在濾層中進行了深度的混凝過程。第一百二十三頁，共163頁。濾料

濾料的技術(shù)要求是：

(1)適當(dāng)?shù)牧６冉M成；(2)良好的化學(xué)穩(wěn)定性；(3)一定的機械強度。水頭損失

水頭損失是指水流通過濾層的壓力降，是濾池運行狀況的重要指標(biāo)。影響水頭損失的因素，除濾料被污染的程度外，還有濾料的粒徑，濾速和溫度。濾料的粒徑愈小，水頭損失愈大；濾速與水頭損失成正比；溫度升高，水頭損失減小，是因為水的粘度降低。第一百二十四頁，共163頁。影響過濾的因素在濾料和濾層厚度確定之后，影響過濾的因素主要是濾速、反洗和水流的均勻性。

(1)濾速濾速。其中Q——濾池的出力m3/h，F(xiàn)——濾池的過濾截面積m2。因此，濾速是假定濾料不占有空間時水通過的速度，即空塔速度。

(2)反洗反洗是指當(dāng)濾池運行到一定水頭損失時，用水自下而上通過濾層，以除掉濾料截留的泥渣，恢復(fù)濾料過濾能力的工藝過程。第一百二十五頁，共163頁。(3)水流的均勻性不論過濾和反洗，都要求沿過濾截面各部分的水流分布均勻，以保證設(shè)備的充分利用。過濾設(shè)備及運行

火力發(fā)電廠所采用的過濾設(shè)備是快濾池，可分為壓力式和重力式。快濾池種類很多，但結(jié)構(gòu)基本相同，包括進水裝置、配水裝置及必要的管道閥門。(1)普通過濾器

普通過濾器時最簡單的壓力式過濾器，結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。第一百二十六頁，共163頁。

原水用泵打入，經(jīng)上部的漏斗和水墊層均勻地向下流過濾層，出水經(jīng)配水裝置注入清水池。普通過濾器水是自上而下單向流動的，因而也叫單流式過濾器。(2)重力式無閥濾池火力發(fā)電廠常用的重力式無閥濾池如圖3-8所示。重力式無閥濾池的結(jié)構(gòu)簡單、成本低，運行操作簡便。缺點是虹吸管必須很高以適應(yīng)濾層失效時的水頭損失，并且濾池不宜過大以防止水通過濾層時分布不均勻。第一百二十七頁，共163頁。圖3-7普通過濾器第一百二十八頁，共163頁。圖3-8重力式無閥濾池第一百二十九頁，共163頁。第一百三十頁，共163頁。第一百三十一