第3章 鍋爐用水的預(yù)處理

《工業(yè)鍋爐水質(zhì)處理》課件（3）

（校編）第3章鍋爐用水的預(yù)處理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(shí)際上是指利用氣曝法、凝集、過(guò)濾、離子交換等，單獨(dú)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(jìn)行處理以達(dá)到用水水質(zhì)。

工藝流程的選擇要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)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(yùn)行成本綜合考慮。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)：火力發(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(yùn)行的鍋爐補(bǔ)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(bǔ)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。圖3-1熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程實(shí)際運(yùn)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(gè)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(guò)熱器放汽門、汽輪機(jī)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(duì)外供汽損失

對(duì)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。根據(jù)水在水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過(guò)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(kù)湖泊水等等。

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

(3)汽輪機(jī)凝結(jié)水

蒸汽在汽輪機(jī)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)。

(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(jiǎn)稱返回水。

(6)給水

給水是指進(jìn)入鍋爐的水，對(duì)于熱電廠，它包括汽輪機(jī)凝結(jié)水、鍋爐補(bǔ)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(dòng)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(jī)排汽的水。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(jì)運(yùn)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(huì)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(fù)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(huì)產(chǎn)生過(guò)熱，強(qiáng)度下降，引起管道的損壞。冷卻水處理不當(dāng)，會(huì)使凝汽器銅管結(jié)垢，降低換熱效率，從而降低汽輪機(jī)出力。腐蝕

水質(zhì)不良會(huì)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(guò)熱器、汽輪機(jī)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(guò)過(guò)熱器和汽輪機(jī)時(shí)，雜質(zhì)會(huì)沉積下來(lái)，這叫做過(guò)熱器、汽輪機(jī)的積鹽。

過(guò)熱器的積鹽有可能引起爆管，汽輪機(jī)的積鹽將大大降低汽輪機(jī)的出力。因此，為了保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，各電廠對(duì)鍋爐用水的水質(zhì)都規(guī)定了嚴(yán)格的要求?；鹆Πl(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(bǔ)給水，這個(gè)處理過(guò)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(jī)組或直流鍋爐的凝結(jié)水凈化。

(3)對(duì)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(duì)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。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)

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(lái)的物理、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特征。各項(xiàng)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(xiàng)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。（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(yáng)離子、各種陰離子、總含鹽量，一般有機(jī)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(xì)菌總數(shù)、總大腸桿菌群數(shù)、各種病原細(xì)菌病毒等。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(guò)濾等內(nèi)容。

水的混凝處理

水的沉淀軟化

水的過(guò)濾處理這些雜質(zhì)與水形成溶膠狀態(tài)的膠體微粒，由于布朗運(yùn)動(dòng)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(xì)小的膠體微粒凝聚再絮凝成較大的顆粒而沉淀。這個(gè)過(guò)程稱為混凝。一、混凝

用自然沉降不能完全去除不純物，尤其水溫低的時(shí)候，溶存的鹽類極少，含有色度的浮游物十分安定，不能通過(guò)砂濾去除。浮游物通常帶陰電荷。若加入陽(yáng)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(jī)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(jī)理、吸附—電性中和作用機(jī)理、吸附架橋作用機(jī)理和沉淀物網(wǎng)捕或卷掃機(jī)理。(1)壓縮雙電層機(jī)理：當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)時(shí)，溶液中反離子濃度增高，根據(jù)濃度擴(kuò)散和異號(hào)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(kuò)散層，使擴(kuò)散厚度縮小，進(jìn)而更多地?cái)D入滑動(dòng)面與吸附層，使膠粒帶電荷數(shù)減少，ξ電位降底，從而達(dá)到混凝效果。(2)吸附—電性中和作用機(jī)理:

膠粒表面對(duì)異號(hào)離子、異號(hào)膠?；蜴湢罘肿訋М愄?hào)電荷的部位有強(qiáng)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(jī)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(jī)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(shí)，可以網(wǎng)捕、卷掃水中的膠粒，以致產(chǎn)生沉淀分離。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(zhǎng)時(shí)間仍滯留于水中，而且這部分雜質(zhì)也不能用過(guò)濾的方法除去。因此實(shí)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。混凝處理原理膠核.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(jiǎn)要說(shuō)明混凝過(guò)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(shí)，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(jiǎn)單配離子。

反應(yīng)如下：

(1)

(2)

(3)

最終生成Al(OH)3凝絮。

水解過(guò)程中生成的被原水中的堿度中和，這種中和作用又促進(jìn)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(jìn)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。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(gè)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(jìn)行的關(guān)鍵。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(yùn)動(dòng)；(2)膠體顆粒間的靜電斥力；(3)膠體顆粒表面的水化作用。膠核表面的電位既熱力電位一般固定的，滑動(dòng)面上的電位電位是表面雙電層構(gòu)造的一個(gè)主要指標(biāo)，如擴(kuò)散層的厚度變小，電位曲線變陡，電動(dòng)電位自然也下降，斥力勢(shì)能變小。當(dāng)擴(kuò)散層厚度壓縮到某種程度兩個(gè)膠粒因布朗運(yùn)動(dòng)相互碰撞時(shí)，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(duì)比便發(fā)生變化，如最大斥力勢(shì)能Eb′小于布朗運(yùn)動(dòng)的能量時(shí)，則膠粒就可以在引力的作用下相互結(jié)合起來(lái)。擴(kuò)散層厚度可按強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論中的計(jì)算離子半徑的公式來(lái)考慮：

δ——擴(kuò)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(jià)數(shù)。

CiZ——該溶液的離子強(qiáng)度。

2.混凝機(jī)理(脫穩(wěn)方法)(1)雙電層作用機(jī)理；在電解質(zhì)作用下膠團(tuán)雙電層的變化當(dāng)混凝劑投加量適當(dāng)時(shí)，就可以使排斥能峰降低到Eb′,Eb′小于膠體布朗運(yùn)動(dòng)能時(shí)，這時(shí)兩個(gè)相互碰撞的膠粒就可以越過(guò)排斥能峰而繼續(xù)接近，最終結(jié)合成一個(gè)較大的膠粒。對(duì)于膠粒而言，這就是由穩(wěn)定狀態(tài)解脫出來(lái)，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(jià)反離子壓縮膠體擴(kuò)散層，元比低價(jià)離子有效。(2)吸附架橋作用機(jī)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(zhǎng)度，膠體微粒對(duì)這類高分子具有強(qiáng)烈的吸附作用，由于高分子物質(zhì)易被膠粒所強(qiáng)烈吸附，線型長(zhǎng)度較大，因而它可以在相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)膠粒之間進(jìn)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(guò)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(guò)程，通常稱為絮凝。對(duì)于高分子混凝劑特別是有機(jī)高分子混凝劑來(lái)說(shuō)，吸附架橋起決定作用；對(duì)AL2(SO4)3

等無(wú)機(jī)鹽混凝劑來(lái)說(shuō)，吸附架橋作用和雙電層作用均具有重要作用。無(wú)機(jī)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AL2(SO4)3

18H2O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(jiǎn)單形態(tài)存在，而是結(jié)合有6個(gè)配位水分子的水合離子

AL(H2O)6

3+

這是一種最簡(jiǎn)單絡(luò)合物，水合離子水解時(shí)，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(jìn)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(jī)理

當(dāng)PH4

時(shí)，水解受到抑制水中存在的主要是

AL(H2O)6

3+

當(dāng)PH=4

時(shí)，水中將出現(xiàn)

AL(OH)(H2O)5

2+、

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=7

8時(shí)，水中主要是中性的[AL(OH)3(H2O)3]沉淀物當(dāng)PH

8.5時(shí)，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(yáng)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(jìn)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(jìn)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。

PH偏低時(shí)，水中電荷低聚合度的絡(luò)合物占主導(dǎo)地位，它能對(duì)水中膠體雜質(zhì)發(fā)揮壓縮擴(kuò)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(shí)，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=7

8時(shí)，聚合度極大的中性[AL(OH)3(H2O)3]

將占絕對(duì)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。當(dāng)在水中投加較多的鋁鹽或鐵鹽等藥劑時(shí)，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(jī)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?；炷幚硇Ч且运心z態(tài)雜質(zhì)和懸浮物的去除率評(píng)價(jià)的?；炷^(guò)程十分復(fù)雜，影響因素很多：

(1)pH的影響

投藥后的pH對(duì)鋁鹽處理效果影響很大，還影響水中有機(jī)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(guò)實(shí)驗(yàn)確定并在運(yùn)行中調(diào)整。

(3)水溫的影響

用鋁鹽作混凝劑時(shí)，水溫的影響很大；用鐵鹽作混凝劑時(shí)，水溫對(duì)處理效果影響不大。3.混凝作用的影響因素：4.混凝劑和助凝劑(1)混凝劑水質(zhì)凈化對(duì)混凝劑的基本要求：混凝效果好；對(duì)人體健康無(wú)害；使用方便；貨源充足，價(jià)格低廉?；炷齽┑姆N類：1）無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)和有機(jī)兩類）a.無(wú)機(jī)高分子混凝劑

聚合氯化鋁[AL2(OH)nCL6

n]m

這種形式可看作以羥基絡(luò)合物AL2(OH)nCL6

n為單體，m為聚合度的高分子聚合物，式中：n=1

5,m

10;如：AL2(OH)5CL既為：m=1,n=5的簡(jiǎn)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)mCL3n

m，

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(jī)高分子混凝劑有機(jī)高分子混凝劑雖然效果優(yōu)異，但制造過(guò)程復(fù)雜，價(jià)格昂貴，它們的毒性問(wèn)題始終為人們所注意，因而，當(dāng)前使用的還不普遍。(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(shí)，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(jìn)和加速凝聚過(guò)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(guò)程的PH值當(dāng)原水堿度不足而使混凝劑水解困難時(shí)，可投加堿劑，通用的是石灰，以提高水的PH值。

CaO+H2O

Ca(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(lái)產(chǎn)生膠體的操作過(guò)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(fù)電荷的硅酸高分子化合物加酸攪拌后尚需等待6～8小時(shí)（成熟時(shí)間），待溶液變成乳白色后變可使用。

當(dāng)酸化度為158%時(shí)，SiO2將全部分解出來(lái)，一般酸化度宜采用75

100%，活化水玻璃以SiO2

濃度1

1.5%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(chǎng)調(diào)制，即日使用（18小時(shí)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。推動(dòng)水中顆粒相互碰撞的動(dòng)力來(lái)自兩個(gè)方面：一方面顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)，由布朗運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒碰撞聚集稱“異向絮凝”。另一方面在水力或機(jī)械攪拌下所造成的流體運(yùn)動(dòng)，由流體運(yùn)動(dòng)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(fèi)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(gè)/cm3

）

d——顆粒直徑；（cm)DB_——布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù);(cm2/s)

5.混凝動(dòng)力學(xué)擴(kuò)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(duì)溫度,(K)——水的運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)稱須凝,它在整個(gè)混凝過(guò)程中占有十分重要的地位.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(jìn).由于I顆粒當(dāng)前進(jìn)速度大于j顆粒，則在某一時(shí)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(huì)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。

公式推導(dǎo)如下：在被攪動(dòng)的水流中，考慮一個(gè)瞬息受剪而扭轉(zhuǎn)的隔離體

,在隔離體受剪而扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，剪力作了扭轉(zhuǎn)功。如設(shè)在

時(shí)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。

——作用在隔離體上的剪力。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：

………...

根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：

=G代入

式

……………..

——水的動(dòng)力黏度（pa

s)p——單位體積流體所耗功率（w/m3)G——速度梯度（S-1）

當(dāng)用機(jī)械攪拌時(shí)，式

中的P由機(jī)械攪拌器提供，當(dāng)采用水力絮凝池時(shí)，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(yùn)動(dòng)黏度（m2/s）T——水流在混凝設(shè)備中的停留時(shí)間（s)(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10

30S，最多不超過(guò)2分鐘既告完成。攪拌強(qiáng)度按速度梯度計(jì)，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(shí)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=1

1041

105范圍內(nèi)。有人將顆粒濃度及脫穩(wěn)程度等因素考慮進(jìn)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(shí)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(wú)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)。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(jī)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。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?。╞=10

20）n——每日調(diào)制次數(shù)2

6次溶液池一般設(shè)二個(gè)，一用一備。溶解池的溶積：

W2=（0.2

0.3）W1（M3）(2)混凝劑溶液的投加對(duì)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(jiǎn)單、工作可靠、操作方便。（一）計(jì)量設(shè)備1.孔口計(jì)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(jì)計(jì)量

2.浮杯計(jì)量

4.計(jì)量加藥泵計(jì)量（二）投加方式濕投法1.重力投加

2.水射器投加3.水泵前投加濕投法優(yōu)點(diǎn)：

投藥量準(zhǔn)確、工作穩(wěn)定可靠；適應(yīng)性強(qiáng)（粗、精、塊均可）。缺點(diǎn)：設(shè)備較龐大，占地大、造價(jià)高；投藥量突然增大時(shí)，不易調(diào)節(jié)，排渣困難。干投法把固體藥劑（通常系硫酸鋁）破碎成粉末后進(jìn)行定量頭加。優(yōu)點(diǎn)：

設(shè)備占地??；

易調(diào)節(jié)排渣容易。缺點(diǎn)：投藥量不太準(zhǔn)確，（特別是用藥量少時(shí)）塊狀藥劑須進(jìn)行破碎，須增設(shè)破碎機(jī)。某廠石灰投加設(shè)備石灰頭加設(shè)備局部石灰投加平臺(tái)藥劑溶解池及貯液池

溶液池溶解溶液池（一）隔板絮凝池主要設(shè)計(jì)參數(shù)：1.流速：u從大到小逐漸變化，起端0.5

0.6m/s，末端0.2

0.3

m/s。2.絮凝時(shí)間：T=20

30分鐘。3.隔板間距：

b不小于0.5

0.6m,a=(1.2

1.5)b,池底應(yīng)有i=0.02

0.03,設(shè)不小于150mm排泥管。4.水頭損失計(jì)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(zhǎng)度m;Ri—第i段廊道過(guò)水?dāng)嗝嫠Π霃絤;Ci—流速系數(shù)。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=0.3

0.5m;回轉(zhuǎn)式比往復(fù)式小40%左右。優(yōu)點(diǎn)：

1.適用于大型水廠，因?yàn)镼小b小，不便于施工和維護(hù)；

2.構(gòu)造簡(jiǎn)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30

40%。缺點(diǎn)：

1.絮凝時(shí)間長(zhǎng)，容積較大，水頭損失較大；

2.流量變化大時(shí)，效果受影響。適合中小型水廠的有豎流式隔板絮凝池。（二）折板絮凝池（二）折板絮凝池按水流通過(guò)折板的間隙數(shù)，又分為“單通道”和“多通道”。多通道折板絮凝池按水流通過(guò)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

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(jì)，分段數(shù)一般不少于3段。各段流速分別為：第一段0.25

0.35m/s；第二段0.15

0.25m/s；第三段0.10

0.15m/s。折板的夾角采用90

120

，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0.25

0.4m。優(yōu)點(diǎn)：

1.無(wú)論是同波還是異波折板間水流流動(dòng)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(gè)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(lái)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(shí)間可以縮短，池子體積減小。缺點(diǎn)：

1.因板距小，安裝維修較困難；

2.折板費(fèi)用較高，一般常用于中小型廠。采用波紋板缺點(diǎn)就更突出。某廠折板絮凝池某廠折板絮凝池（三）機(jī)械絮凝池（三）機(jī)械絮凝池機(jī)械設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：

1.絮凝效果好；

2.易調(diào)節(jié)、受水質(zhì)變化的影響?。?/p>

3.水頭損失小。缺點(diǎn)：

1.需設(shè)置機(jī)電設(shè)備；

2.維修管理較復(fù)雜。常用的漿板式機(jī)械絮凝池主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：

1.漿板：總面積為水流截面積的（10

20）%不易超過(guò)25%，以免池水隨漿板共同旋轉(zhuǎn)減弱攪拌效果，漿板長(zhǎng)度不大于葉輪直徑的75%，寬度為10

30cm，

2.葉輪旋轉(zhuǎn)線速度：按葉輪半徑中心點(diǎn)的線速度計(jì)算（相當(dāng)于池中水流的平均速度）第一格0.5

0.6m/s,以后逐漸遞減，最末一格采用0.1

0.2m/s。

3.絮凝時(shí)間：一般采用15

20分鐘。機(jī)械攪拌設(shè)備的計(jì)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(diǎn)線速度，m/s;D0—葉輪半徑中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑，M（其值與葉輪半徑相等）2.漿板旋轉(zhuǎn)時(shí)，克服水的阻力所耗功率

漿板旋轉(zhuǎn)時(shí)，水對(duì)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(dá)式：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(duì)于水的旋轉(zhuǎn)角速度；3.每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸所需電動(dòng)機(jī)功率式中：N—電動(dòng)機(jī)功率

1—攪拌設(shè)備總機(jī)械效率(一般取0.75）;

2—傳動(dòng)效率，可采用0.6

0.95。注意：漿板線速度是以池子為固定參照物，相對(duì)線速度為漿板相對(duì)水流運(yùn)動(dòng)線速度，其值為旋轉(zhuǎn)線速度0.50.75倍。只有漿板剛啟動(dòng)時(shí)，兩者才相等，因此漿板受的阻力最大，所以在選用電機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮啟動(dòng)功率這一因素。但計(jì)算運(yùn)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。（四）其他形式絮凝池1.旋流絮凝池一般噴嘴出口：u=2

3m/s.池子出水口：u=0.15

0.20m/s.逆水流方向出水。水頭損失主要集中在進(jìn)水噴嘴上：—噴嘴流量系數(shù)（0.9

0.95）

u—噴嘴流速，m/s.

效果不理想，由于水的短流現(xiàn)象比較嚴(yán)重，射流持續(xù)攪動(dòng)時(shí)間短，攪動(dòng)程度不足，為克服上述缺點(diǎn)。出現(xiàn)了多級(jí)旋流反應(yīng)池。多級(jí)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(gè)稱為一級(jí)，一般分6

12級(jí)，進(jìn)水口沿圓的切線方向上、下交錯(cuò)布置原水以較高流速進(jìn)入各格，都能在其中形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以攪動(dòng)水流。第一級(jí)進(jìn)口流速2

3m/s，而后逐漸遞減，最后一級(jí)進(jìn)口流速可為0.15m/s左右。由于第一級(jí)進(jìn)口流速特別高，對(duì)水流持續(xù)攪動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，故一般將第一級(jí)容積加大?？傂跄龝r(shí)間一般約20分鐘。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(zhǎng)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(dòng)，從而促進(jìn)絮凝，一般分6

12級(jí)。第一級(jí)u=12m/s

以后各級(jí)的進(jìn)口流速依次減少。最末一級(jí).u=0.2m/s;絮凝時(shí)間T=20分鐘。進(jìn)出口上、下交錯(cuò)布置。適宜中小水廠3.渦流絮凝池水在池中形成渦流擴(kuò)散后上升，隨著過(guò)水?dāng)嗝嬷饾u增大，上升u逐漸減小，池子數(shù)不少于2個(gè)。進(jìn)口u=0.7m/s；上升水流u=4

5m/s；T=6

10分鐘；出口u

0.2m/s。

=30o

45o；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(jī)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。5.網(wǎng)格、柵條絮凝池如圖：共分成兩組，每組9個(gè)格（9個(gè)豎井），網(wǎng)格層數(shù)共分成27層，當(dāng)水流通過(guò)網(wǎng)格時(shí)，相繼收縮、擴(kuò)大，形成渦流，造成顆粒碰撞。水流通過(guò)豎井之間孔洞流速及過(guò)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(jì)參數(shù)見網(wǎng)格和格柵絮凝池所造成的水流紊動(dòng)頗接近于各項(xiàng)同性紊流，故各項(xiàng)同項(xiàng)紊流理論應(yīng)用網(wǎng)格和柵條絮凝池更為合適。特點(diǎn)：

1.絮凝效果好；

2.水頭損失小；

3.絮凝時(shí)間短。缺點(diǎn)：1.從運(yùn)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(jìn)水，每組水量在1

2.5萬(wàn)M3/d之間效果較好。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(lái)的過(guò)程.分散顆粒自由沉淀:顆粒在沉淀過(guò)程中,彼此沒(méi)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(guò)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(guò)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(lái)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(yùn)行方式，見圖3-4。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(shí)完成混合、反應(yīng)、沉降分離等過(guò)程。2)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求嚴(yán)格，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。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(jī)械加速澄清池和水力循環(huán)加速澄池清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(guò)懸浮狀態(tài)的泥渣層時(shí)，絮體被泥渣層攔截下來(lái)。其作用類似過(guò)濾。渾水通過(guò)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。

鐘罩式脈沖澄清池脈沖澄清池的工作過(guò)程可分為兩個(gè)階段，從進(jìn)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(shí)間稱為脈沖周期，約30–40s,其中充水時(shí)間約為25–30s，放水時(shí)間5–10s。鐘罩式脈沖澄清池出水泥渣泥渣循環(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(yùn)動(dòng)中捕集水中的微絮粒，并在分離區(qū)加以分離．機(jī)械加速澄清池示意圖混凝劑水力循環(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(jìn)入分離室進(jìn)行泥水分離。清水排出，泥渣下沉，部分進(jìn)泥渣濃縮室濃縮后排出，部分被吸入喉管重新循環(huán)。

(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(jì)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。圖3-5

цнии型澄清池圖3-6

水力循環(huán)澄清池Flash2.沉淀池1)沉淀池類型按進(jìn)水方向來(lái)劃分:豎流式、平流式、輻流式圖3-2平流式沉淀池圖3-3

斜板(管)式沉淀池圖3-4

斜管(板)中水與泥渣的流向2)平流沉淀池內(nèi)顆粒的沉淀過(guò)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(guò)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(dòng).在過(guò)水?dāng)嗝嫔?各點(diǎn)流速相等,并在流動(dòng)過(guò)程中始終不變.顆粒沉到池底即認(rèn)為已被去除,不再返回水流中.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(fù)荷”或“溢流率”,即單位沉淀池表面積的產(chǎn)水量.表面負(fù)荷在數(shù)值上等于截留沉速,但含義卻不同.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(fù)荷有關(guān),而與其它因素如水深池長(zhǎng)水平流速和沉淀時(shí)間均無(wú)關(guān).

當(dāng)去除率一定時(shí),顆粒沉速ui越大則表面負(fù)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(shí),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(shí),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(shí),池深淺些則表面積大些,去除率可以高些,此即“淺池理論”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;3)影響沉淀效果主要因素沉淀池實(shí)際水流狀況對(duì)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(shí)間為:t0=V/Q短流:在實(shí)際沉淀池中,有一部分水流通過(guò)沉淀區(qū)的時(shí)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(jìn)水的慣性作用;出水堰產(chǎn)生的水流抽吸;較冷或較重的進(jìn)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.水流性能的評(píng)價(jià)參數(shù):

雷諾數(shù)Re:

水流的紊動(dòng)性用雷諾數(shù)判斷,表示水流的慣性力與粘滯力兩者的對(duì)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(duì)比:Fr數(shù)增大,表明慣性力作用相對(duì)增強(qiáng),重力作用相對(duì)減小,水流對(duì)溫差、密度差異重流及風(fēng)浪等影響的抵抗力強(qiáng),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(dá)到上述目的.凝聚作用的影響:4)平流式沉淀池的構(gòu)造與設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)水區(qū):通常使水流從絮凝池直接流入沉淀池,通過(guò)穿孔花墻將水流均勻分布在整個(gè)斷面上,孔口流速不宜大于0.15-0.2m/s.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(zhǎng)度L取決于水平流速v

和停留時(shí)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(zhǎng)寬比不小于4，長(zhǎng)深比不大于10，每格寬度宜在3-8m，不宜大于15m。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(méi)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(jī)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。平流式沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算以表面負(fù)荷來(lái)設(shè)計(jì)：已知Q/A，求出A，L＝3.6vT,B=A/L;按停留時(shí)間設(shè)計(jì)：已知T，V=QT，選H，B=V/LH5)斜板與斜管沉淀池

斜板與斜管沉淀池的特點(diǎn)理論基礎(chǔ)：淺池理論；從水力條件的改善來(lái)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)定性和層流的斜管沉淀池的設(shè)計(jì)和計(jì)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(zhǎng)度多采用1m。斜管的管徑通常采用25-35mm。

斜管沉淀池的表面負(fù)荷q是重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(fù)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。過(guò)濾是使液固或氣固混合物中的流體強(qiáng)制通過(guò)多孔性過(guò)濾介質(zhì)，將其中的懸浮固體顆粒加以截留，從而實(shí)現(xiàn)混合物的分離，是一種屬于流體動(dòng)力過(guò)程的單元操作。三、過(guò)濾水的過(guò)濾處理

水的過(guò)濾處理是用過(guò)濾材料將水中分散的懸浮顆粒分離出來(lái)的處理過(guò)程。

在鍋爐補(bǔ)給水處理中，常采用粒狀濾料過(guò)濾法；凝結(jié)水凈化處理中，采用覆蓋過(guò)濾和電磁過(guò)濾法。粒狀濾料的過(guò)濾原理

粒狀濾料的過(guò)濾是薄膜過(guò)濾和接觸混凝過(guò)濾的綜合過(guò)程。

一般工業(yè)上采用的是快濾池，主要是接觸混凝過(guò)濾。濾速可達(dá)10m/h以上，通常是在混凝處理以后進(jìn)行。過(guò)濾機(jī)理可歸納為三種主要作用：（1）機(jī)械篩濾作用當(dāng)原水自上而下流過(guò)粒狀濾料層時(shí)，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(lái)越小，截污能力隨之變得越來(lái)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(guò)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(guò)濾層時(shí)，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(wú)數(shù)的小“沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來(lái)。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(guò)濾層時(shí)，有很多機(jī)會(huì)與砂粒接觸，通過(guò)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(jìn)行了深度的混凝過(guò)程。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(jī)械強(qiáng)度。水頭損失

水頭損失是指水流通過(guò)濾層的壓力降，是濾池運(yùn)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?yàn)樗恼扯冉档汀Ｓ绊戇^(guò)濾的因素在濾料和濾層厚度確定之后，影響過(guò)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(guò)濾截面積m2。

因此，濾速是假定濾料不占有空間時(shí)水通過(guò)的速度，即空塔速度。

(2)反洗反洗是指當(dāng)濾池運(yùn)行到一定水頭損失時(shí)，用水自下而上通過(guò)濾層，以除掉濾料截留的泥渣，恢復(fù)濾料過(guò)濾能力的工藝過(guò)程。

(3)水流的均勻性不論過(guò)濾和反洗，都要求沿過(guò)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(guò)濾設(shè)備及運(yùn)行

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

(1)普通過(guò)濾器

普通過(guò)濾器時(shí)最簡(jiǎn)單的壓力式過(guò)濾器，結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。

原水用泵打入，經(jīng)上部的漏斗和水墊層均勻地向下流過(guò)濾層，出水經(jīng)配水裝置注入清水池。

普通過(guò)濾器水是自上而下單向流動(dòng)的，因而也叫單流式過(guò)濾器。

(2)重力式無(wú)閥濾池火力發(fā)電廠常用的重力式無(wú)閥濾池如圖3-8所示。重力式無(wú)閥濾池的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，運(yùn)行操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是虹吸管必須很高以適應(yīng)濾層失效時(shí)的水頭損失，并且濾池不宜過(guò)大以防止水通過(guò)濾層時(shí)分布不均勻。圖3-7

普通過(guò)濾器圖3-8

重力式無(wú)閥濾池3.2地下水的預(yù)處理地下水處理工藝地下水除鐵方法地下水除錳方法接觸氧化法除鐵、除錳工藝地下水除氟地下水的消毒地下水一般水質(zhì)較好，作為生活、生產(chǎn)用水水源，具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此優(yōu)先考慮。我國(guó)很多地區(qū)地下水中鐵、錳含量超標(biāo)，如果水中鐵、錳含量高時(shí)，除影響生活用水對(duì)色、味、嗅等感官指標(biāo)的要求，在用具、洗滌物上產(chǎn)生斑漬外，還會(huì)影響造紙、紡織、印染、化工、皮革的工業(yè)用水。因此，當(dāng)以含鐵、錳的地下水作為水源時(shí)，必須進(jìn)行除鐵除錳處理。地下水中鐵的含量一般為5～10mg/L，主要是Fe2+，有的地區(qū)還有Fe3+。Fe2+以FeOH+、Fe(OH)3-、Fe(HCO3)2或無(wú)機(jī)、有機(jī)絡(luò)合的形式存在，F(xiàn)e3+則只以無(wú)機(jī)、有機(jī)絡(luò)合的形式存在。含錳量一般為0.5～2.0mg/L，一般以Mn2+的形式存在。一、地下水除鐵方法Fe2+在水中是極不穩(wěn)定的，如果Fe2+以FeOH+、Fe(OH)3-、Fe(HCO3)2的形式存在，向水中加入氧化劑后，F(xiàn)e2+能迅速地被氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+在水中的溶解度很低，很快由離子狀態(tài)轉(zhuǎn)化為絮凝膠體Fe(OH)3狀態(tài)，很容易地從水中分離出去。當(dāng)Fe2+以無(wú)機(jī)、有機(jī)絡(luò)合的形式存在時(shí)，氧化速度將大大降低。地下水除鐵就是基于上述原理，常用的氧化劑有空氣中的氧和化學(xué)藥劑(如CI2、KMnO4等)，因此，除鐵方法可分為空氣氧化法和藥劑氧化法兩大類，空氣氧化法又可分為自然氧化法和接觸氧化法兩種。由于接觸氧化法最為經(jīng)濟(jì)，流程簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，下面進(jìn)行著重介紹。各種除鐵方法的特點(diǎn)除鐵方法工藝流程特

點(diǎn)適用條件自然氧化法原水→曝氣→反應(yīng)→過(guò)濾原水→曝氣→反應(yīng)→沉淀→過(guò)濾除鐵效果好，構(gòu)筑物體積大，投資和