第六章 混凝(2)

1、第二節(jié) 混凝工藝與設備Coagulation Process and Equipment,水污染控制工程課件,第二節(jié) 混凝工藝與設備,一、工藝流程 混凝工藝流程由藥劑投加、混合、反應及沉淀分離等單元組成。,混合 使混凝劑迅速、均勻地分散到 廢水中，通過壓縮雙電層和電中和作用，使膠體脫穩(wěn)，形成小“礬花”。,反應 在一定的水流條件下，小“礬花” 通過吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等作用形成較大的絮體。,沉淀 反應過程形成的大絮體進入沉淀池進行分離。（問題）,第二節(jié) 混凝工藝與設備,問題： 分離絮體可以采用哪些工藝？,二、化學混凝的設備,1、混凝劑的調配與投加 （1）混凝劑的調配 （2）混凝劑的投加 固體投加

2、 液體投加,第二節(jié) 混凝工藝與設備,(一)混凝劑干投法(dry) （應用較少）,第二節(jié) 混凝工藝與設備,工藝流程： 藥劑輸送粉碎提升計量加藥混合 工作原理：圖,(二)混凝劑濕投法(wetted),第二節(jié) 混凝工藝與設備,工藝流程： 溶解池溶液池定量控制設備投加設備混合池,溶解設備：溶解池、攪拌設備。 藥劑調配：水力調配、機械調配、壓縮空氣調配和人工調配等。 溶液池：配制一定濃度溶液的設施。 其它設備：（略）,溶液池容積V1： 式中V1為溶液池容積。 Q處理的水量 m3/h A混凝劑最大投加量，mg/L w溶液濃度，無機藥劑一般取1020%；有機0.51.0% n每日調制次數(shù)，一般26次,1、混

3、凝劑的溶解和溶液配制,V2=（0.20.3）V1 式中：V2溶解池容積，m3,2、混凝劑投加設備,混凝劑投加設備,計量設備,藥液提升設備,投藥箱,注入設備,浮球閥計量系統(tǒng),利用槽內浮球閥與槽底管口高差(H)恒定，槽底管口流量不變原理，通過改變池底管口苗嘴或孔板的孔徑來控制投藥量。,當浮球由于水滿了之后，產(chǎn)生浮力使它上升時，便會關閉閥門停止供水，而水位下降后，浮球下降，則閥門由于彈簧的作用而打開，進水，直到浮球受到水的浮力上升后，將閥門閉合才將水關閉。,1）計量設備 轉子流量計；電磁流量計；苗嘴；計量泵等。,浮子苗嘴(孔板)計量系統(tǒng),2）投加方式,泵前投加 ：安全可靠，一般適用取水泵房距水廠較近

4、 高位溶液池重力投加：適用取水泵房距水廠較遠者， 安全可靠，但溶液池位置高。 水射器投加：設備簡單，使用方便，溶液池高度不會 受太大限制，但效率低，易磨損。 計量泵投加：不必另設計量設備，適合混凝劑自動控 制系統(tǒng)，有利于藥劑與水混合。, 重力投加,可直接將混凝劑溶液投入管道內或水泵吸水管喇叭口處。, 水射器投加,水射器又稱射流器,水射器投加Flash示意圖, 用計量泵投加藥劑,1、 混合的作用 使藥劑能快速、均勻地分散到廢水中。,快速：是因混凝劑在廢水中發(fā)生水解反應的速度很快，需要盡量造成急速擾動以生成大量細小絮體，并不要求生成大顆粒；,均勻：是為了化學反應能在廢水中各部分得到均衡發(fā)展。,水力

5、條件要求： 攪拌時間：1030s，工業(yè)應用常取2min。 速度梯度：G=5001000s-1。,三、混合,攪拌強度用速度梯度G來表示。 速度梯度是指由于攪拌在垂直水流方向上引起的速度差du與垂直水流距離dy間的比值，即G=du/dy。 （單位：s-1） 速度梯度實質上反映了顆粒的碰撞機會。速度差越大，顆粒間越易發(fā)生碰撞；間距越小，顆粒間也越易發(fā)生碰撞。,速度梯度與攪拌時間的乘積Gt值可間接表示整個反應時間內顆粒碰撞的總次數(shù)，可用來控制反應效果，一般Gt值應控制在104105之間。在G值給定的情況下，可調節(jié)t值來改善反應效果。,攪拌強度表示,2、混合方式,混合方式,將藥劑投加在水泵的吸水管內或喇

6、叭口處，利用水泵葉輪高速旋轉達到快速混合的目的。,特點： 混合效果好，不需另建混合設施； 節(jié)省動力； 各型水廠均可采用； 要求： 泵房距離處理設備不大于150m。,1）水泵混合,2）分流隔板混合池,3）機械攪拌混合,1、管式混合 A、普通管道混合 B、管式靜態(tài)混合器 C、擴散混合器,第二節(jié) 混凝工藝與設備,A、普通管道混合 把藥劑投入水泵壓水水管內，借助水流進行混合。 藥劑加入方式： 圖,B、管式靜態(tài)混合器 管內裝設若干個固體混合單元體。,第二節(jié) 混凝工藝與設備,LPD系列管式靜態(tài)混合器示意圖,由一系列安裝在空心管道中的半橢圓形葉片構成，一個單元包括兩個互相垂直的葉片，混合過程也是分裂過程，其

7、結果是將物流分成幾股，在湍流過程中，單元能夠提高每股支流的散射程度，因此，一個含有六個單元的LPD系列靜式混合機能夠充分滿足大多數(shù)污水混合需要。,管式靜態(tài)混合器：流速不宜小于1m/s，水頭損失不小于0.3-0.4m，簡單易行。,C、擴散混合器,在管式孔板混合器前加一錐形帽，水流和藥劑對沖錐形帽而后擴散形成劇烈紊流，使藥劑和水達到快速混合。,第二節(jié) 混凝工藝與設備,2、其它水力混合方式 A、分流隔板混合池 B、跌水混合池 C、水躍式混合池 D、渦流式混合設備 E、廊道式格板混合池,第二節(jié) 混凝工藝與設備,D、渦流式混合設備,設計要點： 底部錐角3045； 反應時間11.5min，2min； 入口

8、流速11.5m/s； 圓柱部分上升流速25mm/s。,第二節(jié) 混凝工藝與設備,E、廊道式格板混合池,第二節(jié) 混凝工藝與設備,水泵混合的投藥位置 （1）泵前投加 （2）泵后投加 ,第二節(jié) 混凝工藝與設備,1、泵前投加 加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口處，見圖。目前大多數(shù)采用這種方式，主要優(yōu)點是可利用水泵葉輪使藥劑和原水得到充分混合，而且借助于水泵吸力吸入，容易加注。 缺點是藥劑對水泵有一定的腐蝕作用。,2、泵后投加 加注在水泵出水壓力管（見圖）或沉淀池進口處。 當取水泵離凈水裝置較遠（約大于500m）時，為防止反應過早，已結成的絮粒在管道或進入沉淀池時破碎，從而影響凈水效果，所以采用泵后投加。

9、泵后投加因投藥點承壓或無吸力，故需要用水射器或加藥泵。其優(yōu)點是不發(fā)生藥劑對水泵的腐蝕。,1、反應的作用 是使混合形成的小絮凝體經(jīng)過充分碰撞接觸，絮凝成較大顆粒的過程。,四、絮凝反應(reaction),反應設備應有一定的停留時間和適當?shù)臄嚢鑿姸龋剐⌒躞w有一適宜的相互碰撞機會。 攪拌強度太大或太小，會對反應池的絮凝效果產(chǎn)生影響。,2、 反應過程的水力條件,絮凝控制指標： 速度梯度G=1070s-1。 水流速度v=1530mm/s。 反應時間t=1530min。 絮凝控制指標Gt值=1044105 ,絮凝控制指標研究 (1) Gt值 (2) GtC值 (3) aGtC值 考慮顆粒濃度及脫穩(wěn)程度等

10、因素進去，提出（2）、（3）。,第二節(jié) 混凝工藝與設備,(2) GtC值 以GtC值（C為膠體濃度）作為反應設備的控制參數(shù)，并建議GtC值控制在100左右較好。 理由是反應效果與水中顆粒濃度有關，例如當?shù)蜐舛葧r，反應設備的效率就會降低，但如果人工投加粘土，效果就能提高。,(3) aGtC值 以aGtC值（C為膠體濃度，a表示有效碰撞系數(shù)）作為反應設備的控制參數(shù)。 如果脫穩(wěn)顆粒每次碰撞都能導致凝聚，則a=1，實際上總是a1。,(1)設備分類 （按攪拌方式分） A、水力攪拌反應池： B、機械攪拌反應池：,3、絮凝反應設備,(2)水力攪拌反應池 A、隔板反應池 B、折板反應池 C、穿孔旋流反應池 D

11、、旋流式反應池 E、渦流式反應池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,A、隔板反應池 a、往復式 b、回轉式,第五節(jié) 混凝工藝與設備,a、往復式 特點： 水流在池內作180 轉彎，局部水頭損失較大，且絮凝體有破碎的可能。 水頭損失0.3-0.5m。,b、回轉式 特點： 水流在池內作90轉彎，局部水頭損失大為減小，且絮凝效果有所提高。 水頭損失比往復式小40%。,回轉式隔板反應池,B、折板反應池 平折板反應池一般分為三段。三段的折板布置可分別采用相對折板、平行折板和平行直板。 另外還有采用波形板的。 （豎直放置）,第二節(jié) 混凝工藝與設備,C、 旋流式反應池,第二節(jié) 混凝工藝與設備,設計要點： 反應時間8-1

12、5min； 噴嘴入口流速2-3m/s。,D、渦流式反應池,第二節(jié) 混凝工藝與設備,設計要點： 底部錐角30-45， 反應時間6-10min， 入口流速0.7m/s， 圓柱部分上升流速4-6mm/s。,渦流式反應池示意,返回目錄,進水,出水,（3）機械攪拌反應池 A、漿板式和葉輪式。 B、水平軸和垂直軸,第二節(jié) 混凝工藝與設備,分格串聯(lián)，每格設以攪拌機。分格越多，絮凝效果越好。但造價高和維修量大。 為適應絮體形成規(guī)律，第一格攪拌強度最大，其余依次遞減，對應G值也遞減。,第一格攪拌強度最大，而后逐步減小，G值也相應減小，攪拌強度決定于攪拌器轉速和槳板面積。,機械攪拌反應池設計參數(shù)： A、絮凝時間為

13、15-20min。 B、池內設3-4擋攪拌機。 C、隔墻上下開孔，防止水流短路。 D、葉輪線速度自第一擋0.5m/s起逐漸減小到末擋的0.25m/s。,第二節(jié) 混凝工藝與設備,（4）組合絮凝池,第二節(jié) 混凝工藝與設備,(5)混凝反應池的設計要點： 反應流速一般按由大逐漸變小進行設計。為防止絮粒被破碎，應控制反應器內的流速。 要有足夠的反應時間（1030min為宜），并控制反應速度，使梯度值G值達到10-75s-1，通常20-60s-1，使Gt值應控制在104105之間，保證反應過程的充分完全。 對于低濁度、低堿度廢水宜采用較大的t值；對粗分散、雜質含量高的廢水宜采用較大的G值。 采用水力攪拌的反應設備，其攪拌強度可由水流速度來控制，