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1、水污染控制工程与技术11 引言随着我国经济的高速发展，人民的生活水平显著提高，如何解决水资源匮乏，安全问题一直是困扰水处理工作者的一个难题。水是动植物和人的身体中不可缺少的物质，可以说没有水就没有生命的存在。另外，人类生活中的衣食住行离不开水。工农业生产也离不开水，水是工农业生产的重要原料。在农业生产中消耗的淡水是人类耗水总量的 60%80%，工业也需要大量的水进行生产。另外，水在内河和海洋运输上起着很重要的作用。自然界中淡水量不到总水量的 1%。据 21 世纪城市水资源国际学术研讨会透露，联合国已经把我国列为世界上 13 个最缺水的国家之一，目前我国人均用水量是世界人均用水量的 30%左右。
2、人类现在用水量越来越大，且污染越来越严重，这就要求我们要保护水资源。饮用水的安全问题也很重要，人们对源水进行一系列的处理后饮用。在 20世纪初，饮用水净化技术已经形成了，现在被人们普遍称为常规处理工艺的处理方法，即：混凝，沉淀或澄清，过滤和消毒。这种常规处理工艺至今仍被世界大多数国家所采用，是目前饮用水处理的主要工艺。另外，近年来，由于城市和经济的发展，污水排放量持续增长，水源污染问题日益严重，制约了经济的持续发展，各城市都迫切需要新建或改建污水处埋厂。本文只对回转式隔板絮凝池的设计做一些说明。1.1 回转式隔板絮凝池的特点隔板絮凝池是应用历史悠久、目前仍常应用的一种水力搅拌絮凝池，有往复式和
3、回转式两种。后者是在前者的基础上加以改进而成。在往复式隔板絮凝池内，水流作 180 度转弯，局部水头损失较大，而这部分能量消耗往往对絮凝效果作用不大。因为 180 度的急剧转弯会使絮体有破碎可能，特别在絮凝后期。回转式隔板絮凝池内水流作 90 度转弯，局部水头损失大为减小，絮凝效果也有所提高。隔板絮凝池通常用于大、中型水厂，因水量过小时，隔板间距过狭不便施工和维修。隔板絮凝池优点是构造简单，管理方便。缺点是流量变化大者，絮凝效果不稳定，与折板及网格絮凝池相比，因水流条件不甚理想，能量消耗（即水头损失）中的无效部分比例较大，故需较长絮凝时间，池子容积较大。 11.2 回转式隔板絮凝池与其他絮凝池
4、的比较水污染控制工程与技术2表 1-1 几种絮凝池的比较型式 优缺点 适用条件往复式优点：（1）絮凝效果好（2）构造简单，施工方便缺点：（1）体积较大（2）水头损失较大（3）转折处絮凝颗粒 容易破裂（4）出水流量分配不易均匀（1）适用于水量大于 30000m3/d 的水厂（2）水量变动小隔板絮凝池回转式优点：（1）絮凝效果好（2）水头损失小（3）结构简单，施工方便缺点：（1）出水流量分配不易均匀（2）出口处易积泥（1）适用于水量大于 30000m3/d 的水厂（2）水量变动小（3）适用于旧池的改建和扩建旋流絮凝池优点：（1）容积小（2）水头损失小缺点：（1）池子较深（2）地下水位高处施工较困难
5、（3）絮凝效果较差一般用于中小型水厂涡流絮凝池优点：（1）絮凝时间短（2）容积小（3）造价较低缺点：（1）池子较深（2）锥底施工较困难（3）絮凝效果较差适用于水量小于 30000m3/d 的水厂折板优点：（1）絮凝时间短（2）容积小适用于水量变化不大的水厂水污染控制工程与技术3絮凝池（3）絮凝效果好缺点：造价较高穿孔絮凝池优点：结构简单，施工方便缺点：絮凝效果差适用于水量变化不大的水厂网格絮凝池优点：（1）絮凝效果好，节省药剂（2）水头损失小（3）絮凝时间较短缺点：（1）存在末端池底积泥现象（2）网格上可能滋生藻类，造成孔眼堵塞（1）单池处理 1000015000m3/d为宜，处理水量大时，可
6、采用两组或者多组并联运行（2）适用于新建也可以用于旧池的改造机械絮凝池优点：（1）絮凝效果好，节省药剂（2）水头损失小（3）可适应水质，水量的变化大，小水量均适用，并且适应水量变动较大的水厂1.3 回转式隔板絮凝池的适用条件在表 1-1 中已经给出，即：（1）适用于水量大于 30000m3/d 的水厂。（2）水量变动小。（3）适用于旧池的改建和扩建。2 总体设计2.1 设计依据及原理设计依据见任务书。水和药剂作用完成后，水中的胶体等微小颗粒已初步凝聚，产生了微小絮体，但还未达到自然沉降的程度。絮凝阶段夫人主要任务是，创造适当的水利条件，使药剂与水混合产生微小絮凝体，在一定时间内凝结成具有良好物
7、理性能的絮凝体，它应有足够大的粒度（0.61.0mm） ，密度和强度（不易破碎） ，并水污染控制工程与技术4为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。絮凝设施要求有一定的停留时间和适当的搅拌强度，以使小絮体能相互碰撞，并防止生成大大絮体沉淀，但搅拌强度不能过大，否则会使形成的絮体破碎，且絮体越大越易破碎，因此在絮凝设施中，搅拌强度应该逐渐减小。 2絮凝设施主要设计参数为搅拌强度和絮凝时间。搅拌强度用絮凝池内水流速度梯度 G 表示：(2-1)Th60式中 絮凝池内水流速度梯度， ；1s水的密度， ；3/mkg水头损失， ；h水的动力粘滞系数， ；2/)(s絮凝时间，min。TGT 值间
8、接的表示整个絮凝时间内颗粒碰撞的总个数，可用来控制絮凝效果，根据生产运行经验，其值一般应控制在 11041105 为宜。在设计计算完成后，应校核 GT 值，如果不符合要求，应调整水头损失 h 或絮凝时间 T 进行重新设计。2.2 设计原始数据该城市最高日用水量为 240(L/capd)，絮凝池分为 20 个，得到设计流量为 1250（m 3/h） ，絮凝时间 T=20（min） ，池深 H=1.5m，进口速度 v1=0.5m/s，出口速度 v2=0.2m/s，隔板间距分为 7 档。如表 2-1 所示：表 2-1 设计原始数据表最高日用水量(L/capd)絮凝池/个设计流量Q（m 3/h）絮凝时
9、间T/min池 深H/m进口速度v1/m/s出口速度v2/m/s隔板/档240 20 1250 20 1.5 0.5 0.2 72.3 设计水量查居民生活用水定额表，一区特大城市的最高日用水量 180270(L/capd)，在这里取 240(L/capd)。以此就可以计算出设计水量，计算过程如下：取回转式隔板絮凝池个数为 20，则水污染控制工程与技术531240.15060(/)Qmd每个池子的流量： 36(/)h2.4 絮凝池的所有参数计算2.3.1 回转式隔板絮凝池的容积计算(2-2)60QTW式中 絮凝池的容积， ；3m设计流量， ；h/絮凝时间， ；Tin60分钟。 3125047()
10、6QTm2.3.2 池长计算(2-3)HBWL式中 絮凝池长， ；Lm絮凝池的容积， ；W3絮凝池深， ；H絮凝池的宽度， 。B为了与沉淀池配合，絮凝池宽度取 B=12m，则(2-4)14723.5WLmHB2.3.3 各档隔板间距(2-5)nnQa360式中 各档的隔板间距， ；nam设计流量， ；Qh/池深， ；H廊道内水流速， ；ns每小时 3600 秒。 3360廊道内水的流速 vn 由 0.5m/s 递减至 0.2m/s，则1250.31()360.nnQamH据此公式， 的计算结果列于表 2-2。na水污染控制工程与技术6表 2-2 各档隔板间距 表na隔板间距 m/ 序号流速 )
11、/(smn计算值 n采用值 n累计值1 0.50 1=2.8a（10.5a0.502 0.45 05321.053 0.40 3.7.61.654 0.35 46a407a2.355 0.30 50.5.83.156 0.25 692614.157 0.20 71.a7.20a5.35注：为均布水流，把最后一个廊道宽度（ m）分成两股进行回转流动为使两股水流到达絮凝池出口（穿孔配水墙）是水量平衡，其流量各按 45%与 55%分配，则近端（流程短）一股的廊道宽度770.45.120.5()am，另一股的廊道宽度为7。2.3.4 池宽度的核定(2-6)naB式中 池宽， ；Bm隔板间距， ；na隔
12、板厚度， 。取隔板的厚度为 0.16m（板厚 0.12m，两面粉刷各厚 0.02m） ，池的外壁厚度不计入，则 naB水污染控制工程与技术71271nnna naaa12)()( 7654321765432 m.9.8.52.3.5 第一层（内层）隔板长度为计算隔板端离隔板壁的距离为 C=1m，则 )(1271721 nnnaCLl =3.650.(3.50.7)12.68()m (2-7)2.3.6 絮凝池廊道的总长度计算 26.31()nL，计算过程见表 2-3。表 2-3 絮凝池廊道总长度计算表mln/每圈总长度序号廊道宽度an/关系式数值关系式数值累计值1 0.50 1l12.28 1
13、12alL25.06 25.062 0.55 2aC13.78 2430.11 55.173 0.60 23l14.88 3213)(l 34.56 89.734 0.70 3416.08 442aaL39.46 129.195 0.80 45al17.48 53215)(l 45.16 174.356 1.00 56219.08 4624.58 198.937 1.20 67al20.08 6543217 )(aalL27.38 226.31由此可知 2.31()nLm。注：（1）隔板端离隔板壁的距离为 C=1m。（2） 和 的数值未考虑隔板的厚度。nl水污染控制工程与技术8（3） 为每一圈
14、廊道长边的内边长。nl2.3.7 水头损失计算(2-8 )nLRCgSh20式中： 转弯处局部阻力系数；转弯次数；廊道内流速， ；sm/转弯处流速， ；0流速系数；C水力半径， 。(2-9)cpHaQ36045os式中 转弯处流速， ；0 sm/设计流量， ；h3池深， ；廊道宽度的平均值， 。 4cpa计算数据如下：转弯处局部阻力系数 。0.1转弯次数为 25 次即： 。25S廊道内流速采用平均值，即： )/(35.02.21 sm转弯处流速 采用平均值，廊道宽度的平均值为013.50.764()ncpa所以 0os452.21(/)3615cpQmsHa2.3.8 廊道断面的水力半径计算0
15、.74.0.3()26215cpRa (2-10)水污染控制工程与技术92.3.9 流速系数根据水力半径 R 和池壁粗糙系数 n（水泥砂浆抹面的渠道，n=0.013）的数值，查表（见给排水设计手册 ）确定，C=63.2。2.3.10 水头损失廊道总长度为 26.31()nLm，则20nhSLgCR22.40.35156.31981670.()m2.3.11 絮凝时间计算26.3147()1in)05ncpLTs (2-11)2.3.12GT 值核算(2-12)ThG60式中 水的密度， ；3/mkg水头损失， ；h水的动力粘滞系数， ； 24/)(1029.mskg絮凝时间，min。T水温为 20，水的动力粘滞系数为 ，速度梯度为，.141085G=3.()60.29.7hs (2-13) 634.9(2-14)此 GT 值在 11041105 范围内。 5下面将所求出的设计参数列于表 2-4 中。表 2-4 设计参数表设计流量 3/Qm
