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1、第二节 混凝工艺与设备Coagulation Process and Equipment,水污染控制工程课件,第二节 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）,第二节 混凝工艺与设备,问题： 分离絮体可以采用哪些工艺？,二、化学混凝的设备,1、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
2、 液体投加,第二节 混凝工艺与设备,(一)混凝剂干投法(dry) （应用较少）,第二节 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(wetted),第二节 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）,溶液池容积V1： 式中V1为溶液池容积。 Q处理的水量 m3/hA混凝剂最大投加量，mg/Lw溶液浓度，无机药剂一般取1020%；有机0.51.0%n每日调制次数，一般26次,1、混凝剂的溶解
3、和溶液配制,V2=（0.20.3）V1式中：V2溶解池容积，m3,2、混凝剂投加设备,混凝剂投加设备,计量设备,药液提升设备,投药箱,注入设备,浮球阀计量系统,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。,当浮球由于水满了之后，产生浮力使它上升时，便会关闭阀门停止供水，而水位下降后，浮球下降，则阀门由于弹簧的作用而打开，进水，直到浮球受到水的浮力上升后，将阀门闭合才将水关闭。,1）计量设备 转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。,浮子苗嘴(孔板)计量系统,2）投加方式,泵前投加 ：安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近 高位溶液池
4、重力投加：适用取水泵房距水厂较远者， 安全可靠，但溶液池位置高。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。计量泵投加：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。, 重力投加,可直接将混凝剂溶液投入管道内或水泵吸水管喇叭口处。, 水射器投加,水射器又称射流器,水射器投加Flash示意图, 用计量泵投加药剂,1、 混合的作用 使药剂能快速、均匀地分散到废水中。,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
5、时间：1030s，工业应用常取2min。 速度梯度：G=5001000s-1。,三、混合,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。,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。,搅拌强度表示,2、混合方式,混合方式,将药剂投加在水泵的吸水管内或喇叭口处，利用水泵
6、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。,1）水泵混合,2）分流隔板混合池,3）机械搅拌混合,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,第二节 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 管内装设若干个固体混合单元体。,第二节 混凝工艺与设备,LPD系列管式静态混合器示意图,由一系列安装在空心管道中的半椭圆形叶片构成，一个单元包括两个互相垂直的叶片，混合过程也是分裂过程，其结果是将物流分成几
7、股，在湍流过程中，单元能够提高每股支流的散射程度，因此，一个含有六个单元的LPD系列静式混合机能够充分满足大多数污水混合需要。,管式静态混合器：流速不宜小于1m/s，水头损失不小于0.3-0.4m，简单易行。,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。,第二节 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,第二节 混凝工艺与设备,D、涡流式混合设备,设计要点： 底部锥角3045； 反应时间11.5min，2min； 入口流速11.5m/s
8、； 圆柱部分上升流速25mm/s。,第二节 混凝工艺与设备,E、廊道式格板混合池,第二节 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 ,第二节 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
9、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。,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。,四、絮凝反应(reaction),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。,2、 反应过程的水力条件,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=1044105 ,絮凝控制指标研究 (1) Gt值 (2) GtC值 (3) aGtC值 考虑颗粒浓度及脱稳程度等因素进去，提出（2
10、）、（3）。,第二节 混凝工艺与设备,(2) GtC值 以GtC值（C为胶体浓度）作为反应设备的控制参数，并建议GtC值控制在100左右较好。 理由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，但如果人工投加粘土，效果就能提高。,(3) aGtC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。,(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：,3、絮凝反应设备,(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
11、、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%。,回转式隔板反应池,B、折板反应池 平折板反应池一般分为三段。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）,第二节 混凝工艺与设备,C、 旋流式反应池,第二节 混凝工艺与设备,设计要点： 反应时间8-15min； 喷嘴入
12、口流速2-3m/s。,D、涡流式反应池,第二节 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4-6mm/s。,涡流式反应池示意,返回目录,进水,出水,（3）机械搅拌反应池 A、浆板式和叶轮式。 B、水平轴和垂直轴,第二节 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。,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。,机械搅拌反应池设计参数： A、絮凝时间为15-20min。
13、 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。,第二节 混凝工艺与设备,（4）组合絮凝池,第二节 混凝工艺与设备,(5)混凝反应池的设计要点： 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。 要有足够的反应时间（1030min为宜），并控制反应速度，使梯度值G值达到10-75s-1，通常20-60s-1，使Gt值应控制在104105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t值；对粗分散、杂质含量高的废水宜采用较大的G值。 采用水力搅拌的反应设备，其搅拌强度可由水流速度来控制，搅拌时间即水在反应设备中的停留时间，一般采用630min。,第二节 混凝工艺与设备,习题： 1、试概述水的混凝机理。 2、试说明水的混凝工艺过程以及各单元的工艺要求。 3、简述影响水混凝的主要因素。思考题： 1、在投加混凝剂时，为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？ 2、水的混凝对水力条件有哪些要求？水流速度梯度G反映什么？为什么反应池的效果可用GT值来表示？ 3、简述铝盐混凝剂的水解过程及作用机理。,