混凝工艺与设备.

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1、混凝工艺与设备混凝工艺与设备 水污染控制工程课件 第五节 混凝工艺与设备 一、工艺流程 混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉 淀分离等单元组成。 混合 使混凝剂迅速、均匀地分散到 废 水中，通过压缩双电层和电中和作用， 使胶体脱稳，形成小“矾花”。 反应 在一定的水流条件下，小“矾花” 通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形 成较大的絮体。 沉淀 反应过程形成的大絮体进入沉淀 池进行分离。（问题） 第五节 混凝工艺与设备 问题： 分离絮体可以采用哪些工艺？ 混凝沉淀工艺 混凝工艺 混凝气浮工艺 二、混凝剂的调配与投加 （1）混凝剂的调配 （2）混凝剂的投加 固体投加 液体投加 第五节 混凝工艺与设

2、备 (一)混凝剂干投法 （应用较少） 第五节 混凝工艺与设备 工艺流程： 药剂输送粉碎提升计量加药混合 工作原理：图 (二)混凝剂湿投法 第五节 混凝工艺与设备 工艺流程： 溶解池溶液池定量控制设备投加设备混合池 溶解设备：溶解池、搅拌设备。 药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人 工调配等。 溶液池：配制一定浓度溶液的设施。 其它设备：（略） (三) 混凝剂投加方式 重力投加 虹吸式定量投加 水射器投加 用计量泵投加药剂 第五节 混凝工艺与设备 重力投加 第五节 混凝工艺与设备 可直接将混凝 剂溶液投入管道内 或水泵吸水管喇叭 口处。 虹吸式定量投加 第五节 混凝工艺与设备 可通过改

3、变 虹吸管进口和 出口高度之差 (H)，控制投 加量。 水射器投加 第五节 混凝工艺与设备 用计量泵投加药剂 第五节 混凝工艺与设备 (三) 混凝剂计量方式 基本要求： 投量准确； 工作灵活可靠； 设备简单； 操作方便。 第五节 混凝工艺与设备 浮子苗嘴(孔板)计量系统 浮球阀计量系统 流量计计量系统 计量泵计量 三角堰计量系统 浮子苗嘴(孔板)计量系统 第五节 混凝工艺与设备 浮球阀计量系统 第五节 混凝工艺与设备 利用槽内浮球阀与槽 底管口高差(H)恒定，槽 底管口流量不变原理，通 过改变池底管口苗嘴或孔 板的孔径来控制投药量。 流量计计量系统 计量泵计量 第五节 混凝工艺与设备 三角堰计

4、量系统 （适用于大、中流量计量。） 第五节 混凝工艺与设备 三、混合 (一) 混合的作用 使药剂能快速、均匀地分散到废水中。 第五节 混凝工艺与设备 快速：是因混凝剂在废水中发生水解反应的 速度很快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小 絮体，并不要求生成大颗粒； 均匀：是为了化学反应能在废水中各部分得到 均衡发展。 水力条件要求： 搅拌时间：1030s，工业应用常取2min。 速度梯度：G=5001000s-1。 搅拌强度用速度梯度G 来表示。 速度梯度是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速 度差du与垂直水流距离dy间的比值，即G=du/dy。 （单 位：s-1） 速度梯度实质上反映了颗粒的碰

5、撞机会。速度差越 大，颗粒间越易发生碰撞；间距越小，颗粒间也越易发 生碰撞。 第五节 混凝工艺与设备 速度梯度与搅拌时间的乘积Gt值可间接表示整个反 应时间内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一 般Gt值应控制在104105之间。在G值给定的情况下，可 调节t值来改善反应效果。 (二) 混合方式 水力混合 机械混合 第五节 混凝工艺与设备 常见混合方式： 管式混合 水泵混合 机械混合 1、管式混合 A、普通管道混合 B、管式静态混合器 C、扩散混合器 第五节 混凝工艺与设备 A、普通管道混合 把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进行混合。 药剂加入方式： 图 B、管式静态混合器 管内装设若干

6、个固体混合单元体。 第五节 混凝工艺与设备 C、扩散混合器 在管式孔板混合器前 加一锥形帽，水流和药 剂对冲锥形帽而后扩散 形成剧烈紊流，使药剂 和水达到快速混合。 第五节 混凝工艺与设备 2、其它水力混合方式 A、分流隔板混合池 B、跌水混合池 C、水跃式混合池 D、涡流式混合设备 E、廊道式格板混合池 第五节 混凝工艺与设备 A、分流隔板混合池 第五节 混凝工艺与设备 B、跌水混合池 利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果 。 第五节 混凝工艺与设备 C、水跃式混合池 利用3m/s以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行 混合。 第五节 混凝工艺与设备 D、涡流式混合设备 设计要点： 底

7、部锥角30-45； 反应时间1-1.5min，2min ； 入口流速1-1.5m/s； 圆柱部分上升流速25mm/s。 第五节 混凝工艺与设备 E、廊道式格板混合池 第五节 混凝工艺与设备 3、水泵混合 将药剂投加在水泵的吸水管内或喇叭口处，利用水 泵叶轮高速旋转达到快速混合的目的。 特点： 混合效果好，不需另建混合 设施； 节省动力； 各型水厂均可采用； 要求： 泵房距离处理设备不大于 150m。 第五节 混凝工艺与设备 水泵混合的投药位置 （1）泵前投加 （2）泵后投加 第五节 混凝工艺与设备 1、泵前投加 加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口处，见 图。目前大多数采用这种方式，主要优点是可利

8、 用水泵叶轮使药剂和原水得到充分混合，而且借 助于水泵吸力吸入，容易加注。 缺点是药剂对水泵有一定的腐蚀作用。 2、泵后投加 加注在水泵出水压力管（见图）或沉淀池进口处。 当取水泵离净水装置较远（约大于500m）时，为防止反应 过早，已结成的絮粒在管道或进入沉淀池时破碎，从而影响净 水效果，所以采用泵后投加。 泵后投加因投药点承压或无吸力，故需要用水射器或加药 泵。其优点是不发生药剂对水泵的腐蚀。 4、机械搅拌混合 第五节 混凝工艺与设备 四、絮凝反应 (1) 反应的作用 是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触 ，絮凝成较大颗粒的过程。 第五节 混凝工艺与设备 四、反应（絮凝） (2) 反应过

9、程的水力条件 反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度， 使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。 搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生 影响。 第五节 混凝工艺与设备 絮凝控制指标： 速度梯度G=1070s-1。 水流速度v=1530mm/s。 反应时间t=1530min。 絮凝控制指标Gt值=104-4105 絮凝控制指标研究絮凝控制指标研究 (1) Gt(1) Gt值值 (2) GtC(2) GtC值值 (3) aGtC(3) aGtC值值 考虑颗粒浓度及脱稳程度等因素进去，提出考虑颗粒浓度及脱稳程度等因素进去，提出（2 2）、）、 （3 3）。）。 第五节 混凝工艺与设备 (2) G

10、tC(2) GtC值值 以以GtCGtC值值（C C为胶体浓度）作为反应设备的控制参为胶体浓度）作为反应设备的控制参 数，并建议数，并建议GtCGtC值控制在值控制在100100左右较好。左右较好。 理由理由是反应效果与水中颗粒浓度有关，例如当低是反应效果与水中颗粒浓度有关，例如当低 浓度时，反应设备的效率就会降低，但如果人工投加浓度时，反应设备的效率就会降低，但如果人工投加 粘土，效果就能提高。粘土，效果就能提高。 (3) aGtC(3) aGtC值值 以aGtC值（C为胶体浓度，a表示有效碰撞系数） 作为反应设备的控制参数。 如果脱稳颗粒每次碰撞都能导致凝聚，则a=1，实 际上总是a1。

11、( (三三) )絮凝絮凝反应设备反应设备 (1)设备分类 （按搅拌方式分） A、水力搅拌反应池： B、机械搅拌反应池： 第五节 混凝工艺与设备 (2)水力搅拌反应池 A、隔板反应池 B、折板反应池 C、穿孔旋流反应池 D、旋流式反应池 E、涡流式反应池 第五节 混凝工艺与设备 A、隔板反应池 a、往复式 b、回转式 第五节 混凝工艺与设备 a、往复式 特点： 水流在池内作180 转弯，局部水头损失较大， 且絮凝体有破碎的可能。 水头损失0.3-0.5m。 b、回转式 特点： 水流在池内作90转弯，局部水头损失大为减小 ，且絮凝效果有所提高。 水头损失比往复式小40%。 B、折板反应池 平折板反

12、应池一般分为三段。三段的折板布置可分 别采用相对折板、平行折板和平行直板。 另外还有采用波形板的。 （竖直放置） 第五节 混凝工艺与设备 C、穿孔旋流反应池 第五节 混凝工艺与设备 由若干方格组成， 分格数不少于6格。 隔墙上下开孔，水 流沿池壁切线进入形成 旋流。第一格孔口小， 旋转速度大，随后依次 递减，对应G值递减。 D D、 旋流式反应池旋流式反应池 第五节 混凝工艺与设备 设计要点： 反应时间8-15min； 喷嘴入口流速2- 3m/s。 E、涡流式反应池 第五节 混凝工艺与设备 设计要点： 底部锥角30-45， 反应时间6-10min， 入口流速0.7m/s， 圆柱部分上升流速4-

13、 6mm/s。 （3）机械搅拌反应池 A、浆板式和叶轮式。 B、水平轴和垂直轴 第五节 混凝工艺与设备 分格串联，每格设以搅 拌机。分格越多，絮凝效 果越好。但造价高和维修 量大。 为适应絮体形成规律， 第一格搅拌强度最大，其 余依次递减，对应G值也递 减。 机械搅拌反应池设计参数： A、絮凝时间为15-20min。 B、池内设3-4挡搅拌机。 C、隔墙上下开孔，防止水流短路。 D、叶轮线速度自第一挡0.5m/s起逐渐减小到末挡 的0.25m/s。 第五节 混凝工艺与设备 （4）组合絮凝池 第五节 混凝工艺与设备 (5) (5)混凝反应池的设计要点：混凝反应池的设计要点： 反应流速一般按由大逐

14、渐变小进行设计。为防止絮反应流速一般按由大逐渐变小进行设计。为防止絮 粒被破碎，应控制反应器内的流速。粒被破碎，应控制反应器内的流速。 要有足够的反应时间（要有足够的反应时间（10-30min10-30min为宜），并控制反为宜），并控制反 应速度，使梯度值应速度，使梯度值G G值达到值达到10-75s10-75s-1 -1，通常 ，通常20-60s20-60s-1 -1，使 ，使GtGt 值应控制在值应控制在1010 4 4 1010 5 5 之间，保证反应过程的充分完全。之间，保证反应过程的充分完全。 对于低浊度、低碱度废水宜采用较大的对于低浊度、低碱度废水宜采用较大的t t值；对粗分值；对粗分 散、杂质含量高的废水宜采用较大的散、杂质含量高的废水宜采用