《水处理第四讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水处理第四讲（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四讲 混凝工艺,2,主要内容,4.1 影响混凝效果的主要因素 4.2 混凝剂的配制与投加 4.3 混凝设备,3,4.1、影响混凝效果的主要因素,影响混凝效果的因素很多，主要包括： 原水性质，包括水温、pH和碱度、杂质性质和浓度等； 投加的混凝剂种类与数量； 使用的絮凝设备及其相关水力参数（G值）,4,4.1、影响混凝效果的主要因素,4.1.1 水温的影响 水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有： 无机盐水解吸热； 温度降低，粘度升高布朗运动减弱； 水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚； 水温与水的pH值有关 水温高时,水解反应速度过快,形成的絮凝体水合作
2、用增强、松散不易沉降。,5,4.1、影响混凝效果的主要因素,4.1.2 水的pH值和碱度的影响 水的pH值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有关。 混凝时最佳pH范围与原水水质、去除对象等密切有关。 对于硫酸铝,去除SS时最佳pH为6.57.5；去除色度时，最佳pH值为4.55.5。 当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成H+，但水中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。 石灰投量按下式估算(混凝剂为Al2(SO4)3)： CaO=3a x + 式中CaO：纯石灰CaO投量，mmol/L； a：混凝剂投量，mmol/L； x：原水碱度，按mmol/L，CaO计； ：保证反应顺利进行的剩余碱度
3、，一般取0.250.5mmol/L（CaO）。一般石灰投量通过试验决定。 当混凝剂为FeCl3时 a 前系数为1.5；若原水中碱度和剩余碱度以NaOH或HCO3-计，则x 和 前系数为0.5。,6,4.1、影响混凝效果的主要因素,4.1.3 水中悬浮物浓度的影响 杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。可采取的对策有： 加高分子助凝剂； 加粘土 投加混凝剂后直接过滤 如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机高分子絮凝剂作为助凝剂。,7,4.1、影响混凝效果的主要因素,4.1.4 水中有机物的影响 有机物对胶体的保护稳定作用 4.1.5 混
4、凝剂投加方式的影响 干投、湿投；投加顺序 4.1.6 水力条件的影响 水力强度 作用时间,8,4.2、混凝剂的配制与投加,混凝剂 投加方式,溶液投加,固体投加,溶解设备,混凝土溶解池,搅拌设备,+,机械搅拌,压缩空气搅拌,水泵搅拌,水力搅拌,9,4.2、混凝剂的配制与投加,4.2.1 混凝剂的溶解与配制 溶解池容积W1： W1=（0.20.3）W2 式中W2为溶液池容积。 式中：W2溶液池容积，m3 Q处理的水量 m3/h a混凝剂最大投加量，mg/L c溶液浓度，一般取5%20% n每日调制次数，一般不超过3次,10,4.2、混凝剂的配制与投加,溶解池和溶液池的设计要求 a）溶解池及溶液池底
5、坡度不小于0.02，池底应有排渣管，池壁须设超高防止搅拌溶液时溶液溢出； b）溶解池及溶液池内壁需进行防腐处理。一般内壁涂衬环氧玻 璃钢、辉绿岩、耐酸胶泥贴瓷砖或聚氯乙烯板等，使用FeCl3时注意高放热现象，不能用聚氯乙烯板，会烧化； c）溶解池一般建于地面以下，池顶一般高于地面0.2m左右。溶 液池可高架式设置，以便能重力投加药剂。池周围应有工作 台，在池内最高工作水位处宜设溢流装置。,溶解池、溶液池简图,11,4.2、混凝剂的配制与投加,12,4.2、混凝剂的配制与投加,4.2.2 混凝剂的投加 混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。 1.计量设备
6、计量设备有：苗嘴；转子流量计；电磁流量计；计量泵等。,（1）苗嘴,孔口计量原理,孔口流量：,孔口流量系数,孔口面积,（2）其他计量设备,转子流量计；电磁流量计；计量泵,不能有颗粒物及脏东西，容易堵,逆止阀那里容易堵，要求水中不能有颗粒物,13,4.2、混凝剂的配制与投加,2.投加方式 实现混凝剂如何投加到絮凝反应器中的问题 （1）泵前投加 ：安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近者，不能进空气，用水封箱来防止进气。 （2）高位溶液池重力投加：适用取水泵房距水厂较远者，安全可靠，但溶液池位置较高。 （3）水射器投加：设备简单，使用方便，溶液池高度不会受太大限制，但效率低，易磨损。 （4）计量泵投加
7、：不必另设计量设备，适合混凝剂自动控制系统，有利于药剂与水混合。,水泵吸水管,+,水封箱,+,孔口（苗嘴）,防止水泵气蚀,高位溶液池,+,孔口（苗嘴）,转子流量计,水射器,+,转子流量计,计量泵,水泵,+,转子流量计,14,4.2、混凝剂的配制与投加,图1 泵前投加 1溶解池；2提升泵；3溶液池；4恒位箱；5浮球阀 6投药苗嘴；7水封箱；8吸水管；9水泵；10压水管,15,4.2、混凝剂的配制与投加,图2 高位水箱溶液重力投加 1溶解池；2溶液池；3提升泵；4水封箱； 5浮球阀；6流量计；7调节阀；8压力水；,图3 水射器投加 1溶解池；2投药箱；3漏斗； 4水射器；5压力管；6高压水管；,1
8、6,4.2、混凝剂的配制与投加,图4 计量泵投加 1溶液池；2计量泵；3压水管,17,4.2、混凝剂的配制与投加,4.2.3 混凝剂投加量自动控制,混凝剂投多少的问题,烧杯混凝搅拌实验,水质变化，每天都要进行，工作量大，而且与现场情况有出入,1.数学模拟法 对于某一特定水源，可根据水质、水量建立数学模型，写出程序交计算机执行调控。采用数学模型实行加药自动控制的关键是：必须要有前期大量而又可靠的生产数据，才可运用数理统计方法建立符合实际生产的数学模型。适用特定原水条件，水质仪表多，投资大。,18,4.2、混凝剂的配制与投加,2.现场模拟试验法 采用现场模拟装置来确定和控制投药量是较简单的一种方法
9、，常用的模拟装置是斜管沉淀器，过滤器或两者并用。原水浊度低时，常用模拟过滤器，原水浊度高时可用斜管沉淀器或过滤器串联使用。 此法存在反馈滞后现象，模拟装置与生产设备存在一定的差别，但与实验室相比，更接近实际情况。,19,4.2、混凝剂的配制与投加,3.特性参数法 影响混凝效果的因素复杂，在某种情况下、某一特性参数是影响混凝效果的主要因素，这一因素的变化反映了混凝程度的变化。流动电流检测器法和透光率脉动法属于特性参数法。,流动电流法,透光脉动法,胶体扩散层中反离子在外力作用下随着流体流动而产生的电流。此电流与胶体电位有正相关关系。混凝后胶体电位变化反映了胶体脱稳程度。,原理,优点,局限性,控制因
10、子单一；投资低，操作简单；控制精度较高。,采用非离子型或阴离子型高分子絮凝剂时，投药量与流动电流不相关； 不能被有机物污染，有机物浓度低还行,原理,利用光电原理检测絮凝颗粒的变化，达到混凝在线连续控制,优点是因子单一，不受混凝机理或品种的限制，不受水质限制。,优点,局限性,造价高，常在实验室实用,20,4.3、混凝设备,混凝设备,混合设备,絮凝设备,水泵混合,管式混合,机械混合,隔板絮凝池,折板絮凝池,机械絮凝池,穿孔旋流絮凝池,网格、栅条絮凝池,控制G值,控制G值 GT值,21,4.3、混凝设备,4.3.1 混合设备 1.水泵混合 投加特点：药剂投加在取水泵吸水口或吸水喇 叭口处，利用水泵叶
11、轮高速旋转以 达到快速混合的作用。 优点：混合效果好，节省动力，各种水厂均可用。 适用场合：取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不大于150m。,22,4.3、混凝设备,2.管式混合,常用管式 混合器类型,水泵压水管混合,静态混合器,扩散混合器,混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成，水流与药剂通过混合器时，被多次分割、改向并形成漩涡，达到混合目的。,药剂直接投到水泵压水管中，借助管中流速混合,在管式孔板混合器前加一个锥形帽，水流 和药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流， 达到快速混合的目的。,图5 管式静态混合器,图6 扩散混合器,23,4.3、混凝设备,管式混合器特点及要求 静态混合器
12、：构造简单，安装方便，混合快速均匀。水头损失大（不小于0.30.4m）。流量过小时混合效果下降。流速不宜小于1m/s。 扩散混合器：锥形帽夹角90。顺流方向投影面积为进水管总 截面面积的1/4，开孔面积为进水管总截面面积的3/4，流速为1.02.0m/s，混合时间23s。管节长度不小于500mm。水头损失约0.30.4，直径在DN200DN1200。 G值约7001000s-1,24,4.3、混凝设备,3 . 机械混合 在池内安装搅拌装置，搅拌器可以是桨板式、螺旋桨式或透平式，速度梯度7001000s-1，时间1030s以内，优点是混合效果好，不受水质影响，缺点是增加机械设备，增加维修工作。,
13、25,4.3、混凝设备,4.3.2 絮凝设备,1.隔板絮凝池 隔板絮凝池分往复式和回转式，见图7与图8。,图7 往复式隔板絮凝池,图 8 回转式隔板絮凝池,26,4.3、混凝设备,隔板絮凝池设计要求,廊道中流速：起端0.5-0.6m/s，末端0.2-0.3m/s，段数：46段； 依次降低流速的方法：隔板间距从起端至末端逐段放宽 转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.21.5倍； 絮凝时间：2030min； 隔板间距：应大于0.5m，池底应有0.020.03坡度直径不小于150mm 的排泥管； 廊道的最小宽度不小于0.5m； 各段的水头损失， 总水头损失,往复式总水头损失一般在0.30.5m，回
14、转式的水头损失比往复式的小40左右。 隔板絮凝池特点：构造简单、管理方便，但对流量变化大的絮凝效果不稳定，水流条件不理想，能耗（水头损失）浪费大，池子大。适用于大、中水厂。,27,4.3、混凝设备,2.折板絮凝池 通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰对波谷平行安装称“同波折板”，波峰相对安装称“异波折板”。,图9 单通道折板絮凝池剖面示意 （a）同波折板 （b）异波折板,28,4.3、混凝设备,图 10 多通道折板絮凝池示意 ：同波折板；：异波折板；：平板,29,4.3、混凝设备,折板絮凝池的设计要求及特点,特点： 与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗比
15、例提高，絮凝时间缩短，池体积减小。水流曲折流动，提高了颗粒碰撞絮凝效果。 但安装维修较困难，折板费用较高。,设计要求： 折板间距根据水流速度由大到小改变，流速也 一般分段设计，不少于三段： 第一段：0.25 0.35 m/s; 第二段：0.15 0.25 m/s; 第三段：0.10 0.15 m/s; 折板夹角采用90 120，超高一般采用0.25 0.40 m,30,4.3、混凝设备,3 机械絮凝池 机械絮凝池的剖面示意见图11。 搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安装位置分水平轴式和垂直轴式。 第一格搅拌强度最大，而后逐步减小，G值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面积。,31,4
16、.3、混凝设备,图 11 机械絮凝池剖面示意 水平轴式；(b)垂直轴式（ ） 1- 浆板；2- 叶轮； 3- 旋转轴；4- 隔墙,32,4.3、混凝设备,以垂直轴式浆板搅拌器为例进行功率计算,第i块桨板克服水的阻力所耗功率： 设每根旋转轴在不同旋转半径上装相同数量的桨板，则每根旋转轴全部桨板所耗功率： 每根旋转轴所需电动机功率：,33,4.3、混凝设备,浆板式机械搅拌絮凝池的设计要求及特点,设计要求： （1）絮凝时间：1520min; （2）池内设3 4档搅拌机，用上、下交错开孔的隔墙分开，以防水流短流。开孔面积按穿孔流速确定，穿孔流速以不大于下一挡浆板外缘线速度为宜。在每隔池子的池壁上设置固定挡板以增加水流紊动性；
