水厂生产员工培训

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1、第一部分 给 水 处 理第 1章 混 凝1.1 混凝机理简而言之，混凝就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。这一过程涉及三方面的问题：水中胶 体粒子（包括微小悬浮物）的性质；混凝剂在水中的水解物种；胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。1.1.1 水中胶体稳定性所谓“胶体稳定性” ，系指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性，分“动力学稳定”和“聚集 稳定”两种。动力学稳定系指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子愈小，动力学稳定性愈高。聚集稳定系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。胶体粒子很小，比表面积大从而表面能很大，在布 朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向，但是由于粒子表面同性电荷的斥力作

2、用或者水化膜的阻碍使这 种自发聚集不能发生。不言而喻，如果胶体粒子表面电荷或者水化膜消除，便失去聚集稳定性，小颗粒便 可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性也随之破坏，沉淀就会发生。因此，胶体稳定性，关键在于聚 集稳定性。1.1.2 混凝机理水处理中的混凝现象比较复杂。 不同种类的混凝剂以及不同的水质条件， 混凝剂作用机理都有所不同。 混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用有 3种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。这 3 种作用究竟以何者为主， 取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水的PH值等。这三种作用有时会同时发生，有时仅其中 1-2 种机理起作用。1.2 混凝剂和助凝剂1.2.1

3、混凝剂应用于饮用水处理的混凝剂应符合以下基本要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用方便；货源充 足，价格低廉。混凝剂种类很多，按化学成分可以分为无机和有机两大类。无机混凝剂品种较少，目前主要是铁盐和 铝盐及其聚合物，在水处理中用的最多。有机混凝剂种类很多，主要是高分子物质，但在水处理中的应用 比无机少。（ 1） 无机混凝剂常用的无机混凝剂列于表 1-1 。聚合铝 聚合铝包括聚合氯化铝和聚合硫酸铝等，目前使用最多的是聚合氯化铝。Al2 OH nCl6 n m中的m为聚合度，单聚合氯化铝又名碱式氯化铝或羟基氯化铝。它是以铝灰或者含铝矿物作为原料，采用酸溶或碱溶法加 工制成。由于原料和生产工艺不同，

4、产品规格也不一致。分子式体为铝的羟基配合物AI2 OH nCb n。例如Ali6（0H）4Cl8为m=8,n=5的聚合物或多核配合物，溶于水后，即形成聚合阳离子，对水中胶粒起电性中和及架桥作用。聚合氯化铝对水的 Ph值变化适应性比较强,效果较好。常用的无机混凝剂表1-1式 学 化铝 系铝 酸 硫a17 矶 甲 /_k O2H224 S胺O2H22S AI4H NPP z( 铝 化 氯 合 聚As PP z( 铝 酸 硫 合 聚铁系铁 化 氯 三F9 P z( 铁 酸 硫 合 聚FQ P z( 铁 化 氯 合 聚（2）有机高分子混凝剂有机高分子混凝剂分为天然和人工合成两类。使用最为广泛的人工合成

5、有机高分子混凝剂（其中包括 水解产品）为聚丙烯酰胺（PAM ）。1.2.2 助凝剂当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常为高分子物质。其作用往往是为了改善絮凝体结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实， 作用机理是高分子物质的吸附架桥。水厂常用的助凝剂有：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等。聚丙烯酰胺及其水解产物是高浊度水处理中使用最多的助凝剂。投加这类助凝剂可大大减少铝盐或者 铁盐混凝剂用量。上述各种高分子助凝剂往往也可单独作混凝剂用，但是阴离子型高分子物质作混凝剂效果欠佳，作助 凝剂配合铝盐或铁盐使用效果更显着。

6、从广义来说，凡能够提高或者改善混凝剂作用效果的化学药剂都可以称为助凝剂。1.3 影响混凝效果的主要因素 要使杂质颗粒之间或杂质与混凝剂之间发生絮凝，一个必要条件是使颗粒之间相互碰撞。推动水中颗 粒相互碰撞的动力来自两方面：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌下造成的流体运动。由布朗运 动所造成的颗粒碰撞聚集称“异向絮凝” ；由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称“同向絮凝” 。在混合阶段，药剂快速、均匀分散于水中有利于混凝剂快速水解、聚合及颗粒脱稳。由于上述过程很快（特别对铝盐和铁盐混凝剂而言），故混合要快速剧烈，通常在 1030s至多不超过2min即告完成。在絮凝过程中，絮凝体尺寸逐渐增大，由于

7、大的絮凝体容易破碎，故自絮凝开始到絮凝结束，速度梯度（G值）应该逐渐减小。采用水力絮凝池时，水流速度应逐渐减小；采用机械絮搅拌时，搅拌强度应逐渐减小。影响混凝效果的因素表较复杂，其中包括水温、水化学特性、水中杂质性质和浓度以及水力条件等。1.3.1 水温影响水温对混凝效果有明显影响，其原因主要有： 1 、无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难。 2、低温水的粘度大， 使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱， 碰撞机会减少， 不利于胶粒脱稳凝聚。 同时， 水的粘度大时， 水流剪力增大， 影响絮凝体的成长。 3、水温低时， 胶体颗粒水化作用增强， 妨碍胶体凝聚， 而且水化膜内的水由于粘度和重度增

8、大，影响了颗粒之间的粘附强度。4、水温和 pH 值有关。水温低时，水的 pH 值提高，相应的混凝最佳 pH 值也将提高。为了提高低温水混凝效果，常用方法是增加混凝剂投加量和投加高分子助凝剂。1.3.2 水的 pH 值和碱度影响水的 pH 值对混凝效果的影响程度，视混凝剂品种而异。1.3.3 水中悬浮物浓度的影响 从混凝动力学可知，水中悬浮物浓度很低时，颗粒碰撞速率大大减少，混凝效果差。为提高低浊度原水的混凝效果，常采取以下措施： 1. 在投加铝盐或铁盐的同时，投加高分子助凝剂，如活化硅酸或者聚丙 烯酰胺等。 2. 投加矿物颗粒（如粘土等）以增加混凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率并增加絮

9、 凝体密实度。 3. 采用直接过滤法。即原水投加混凝剂后经过混合直接进入过滤。如果原水悬浮物含量过高，为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，所需要的铝盐或铁盐混凝剂量将相 应的大大增加。为减少混凝剂用量，通常投加高分子助凝剂，如聚丙烯酰胺及活化硅酸等。1.4 混凝剂的配置和投加1.4.1 混凝剂溶解和溶液配置 混凝剂投加分为固体投加和液体投加两种方式，固体投加方式在我国较少采用。1.4.2 混凝剂投加（ 1 ） 计量设备 电磁流量计；计量泵等（ 2） 投加方式常用投加方式有:1） 泵前投加药液投加在水泵吸水管或者吸水喇叭口处，这种方式一般适用于取水泵房距离水厂 处理设施距离较近者。2）位溶液池重力

10、投加3）水射器投加4）泵投加泵投加有两种方式：一是采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵），一是采用离心泵配上流量计。1.5 混合和絮凝设备1.5.1 混合设备混合设备的基本要求是：药剂与水的混合必须快速均匀。常用的混合设备有三类：水泵混合；管式混 合；机械混合。（1）水泵混合水泵混合是我国常用的混合方式。药液投加在取水泵吸水管或者吸水喇叭口处，利用水泵叶轮的高速旋转以达到快速混合目的。这种方式一般适用于取水泵房距离水厂处理设施较近者，因为当距离较远时，经水泵混合后的原水在长距离管道输送过程中，可能过早地在管道中形成絮凝体。已形成的絮凝体在管道 中一经破碎，往往难于重新聚集，不利于后续絮凝，并且当管道流速

11、低时，絮凝体还可能沉积管中。所以， 水泵混合通常用于取水泵房与水处理设施距离不大于150m的情况。（2）管式混合最简单的方式为：将药剂直接投入水泵压水管中以借助管中流速进行混合。管中流速不宜低于1m/s,投药点后的管内水头损失不小于0.3-0.4m。投药点至末端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。为了提高混合效果，可在管道内增设孔板或者文丘利管。此种混合效果不稳定。目前广泛采用的管式混合器为“管式静态混合器”。另一种管式混合器为“扩散混合器”。（3）机械混合池机械混合池是在池内安装搅拌装置，以电动机驱动搅拌器使水和药剂混合。这种方式的优点是混合效果好，不受水量变化影响，适用于各种规模的水厂，缺

12、点是增加机械设备并相应增加维修工作。1.5.2 絮凝设备絮凝设备的基本要求是：原水与药剂经过混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。絮凝池形式较多，概括分为：水力搅拌式和机械搅拌式。各种絮凝池的特点见表格1-2 :絮凝池的形式和特点。絮凝池的形式和特点表2类型特点使用条件隔板式絮往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：溶剂较大，水头损失较大，转折处矶化易破碎。水量大于 30000 m3/d的水厂；水量变动小者。凝池回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便缺点：出水流量不易分配均匀，出口处易积泥水量大于 30000 m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩 建旧

13、池更适用。折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小； 缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价较高。水量变动较小的中小型水厂涡流式絮凝池优点：絮凝时间短，容积小，造价较低；缺点：池子较深，池底施工较困难，絮凝效果较差。水量小于 30000 m3/d的水厂网格、栅条絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变化；缺点：末端池底易积泥机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变化；缺点：需机械设备和经常维修大小水量均适用，能适应水量变动较大者悬浮絮凝池加隔板絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，造价较低；缺点：斜挡板在结构上处理较困难，重颗粒泥砂易堵塞在斜挡板底部中小型

14、水厂第2章沉淀和澄清2.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。给水处理中，常遇到两种沉淀，一种是颗粒沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身重力和水流阻力的作用，称为自由沉淀；另一种是颗 粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰，虽然其粒度和第一种相同，但沉淀速度却较小， 称为拥挤沉淀。2.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀颗粒在静水中的沉淀速度取决于：颗粒在水中的重力和颗粒下沉时所受水的阻力。2.1.2悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀当大量颗粒在有限的水体中下沉时，被排挤的水便有一定的速度，使颗粒所受到的水阻力有所增加， 颗粒处于相互干扰状态，此

15、过程称为拥挤沉淀，此时的沉速称为拥挤沉速。悬浮颗粒在静水中的拥挤沉速一般用实验方法来测定。2.2 平流式沉淀池2.2.1非凝聚性颗粒的沉淀过程分析所谓理想沉淀池，应符合以下3个假定：1. 颗粒处于自由沉淀状态；2. 水流沿着水平方向流动；3.颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水中。平流式沉淀池为矩形水池。按照上述假定，理想沉淀池工作情况如图2-1。原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在截面A-B上，其水平流速为:QvhoB(2-1)式中v水平流速,m/sQ流量，m /sho-水流截面A-B的高度，mB 水流截面A-B的宽度，m如图2-1，直线I代表从池顶 A点开始下沉而能够在池底最远处 线II代表从池顶A开始而不能沉到池底的颗粒的运动轨迹；直线B点之前沉到池底的颗粒的运动轨迹；直III代表从池顶A点开始