混凝工艺与设备

1、水污染控制工程课件第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备一、工艺流程一、工艺流程 混凝工艺流程由混凝工艺流程由药剂投加药剂投加、混合混合、反应反应及及沉沉淀分离淀分离等单元组成。等单元组成。 混合混合 使混凝剂迅速、均匀地分散到使混凝剂迅速、均匀地分散到 废水中，通过压缩双电层和电中和作废水中，通过压缩双电层和电中和作用，使胶体脱稳，形成小用，使胶体脱稳，形成小“矾花矾花”。 反应反应 在一定的水流条件下，小在一定的水流条件下，小“矾花矾花” 通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形成较大的絮体。成较大的絮体。 沉淀沉淀 反应过程形成的大絮体进入沉淀反应过程形成的大

2、絮体进入沉淀池进行分离。池进行分离。（问题）（问题）第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 问题：问题： 分离絮体可以采用哪些工艺？ 混凝沉淀工艺混凝沉淀工艺混凝工艺混凝工艺 混凝气浮工艺混凝气浮工艺二、混凝剂的调配与投加二、混凝剂的调配与投加 （1 1）混凝剂的调配混凝剂的调配 （2 2）混凝剂的投加混凝剂的投加 固体投加固体投加 液体投加液体投加第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 ( (一一) )混凝剂干投法混凝剂干投法 （应用较少）（应用较少） 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备工艺流程：工艺流程：药剂输送药剂输送粉碎粉碎提升提升计量计量加药混合加药混合工作原理：工作

3、原理：图图( (二二) )混凝剂湿投法混凝剂湿投法 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备工艺流程：工艺流程： 溶解池溶解池溶液池溶液池定量控制设备定量控制设备投加设备投加设备混合池混合池 溶解设备：溶解设备：溶解池、搅拌设备。溶解池、搅拌设备。 药剂调配：药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人水力调配、机械调配、压缩空气调配和人工调配等。工调配等。 溶液池：溶液池：配制一定浓度溶液的设施。配制一定浓度溶液的设施。 其它设备其它设备：（略）：（略）( (三三) ) 混凝剂投加方式混凝剂投加方式 重力投加重力投加 虹吸式定量投加虹吸式定量投加 水射器投加水射器投加 用计量泵投加药剂用

4、计量泵投加药剂 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 重力投加重力投加 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 可直接将混凝可直接将混凝剂溶液投入管道内剂溶液投入管道内或水泵吸水管喇叭或水泵吸水管喇叭口处。口处。 虹吸式定量投加虹吸式定量投加 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 可通过改变可通过改变虹吸管进口和虹吸管进口和出口高度之差出口高度之差(H)(H)，控制投，控制投加量。加量。 水射器投加水射器投加第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 用计量泵投加药剂用计量泵投加药剂第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备( (三三) ) 混凝剂计量方式混凝剂计量方式 基本要

5、求：基本要求： 投量准确；投量准确； 工作灵活可靠；工作灵活可靠； 设备简单；设备简单； 操作方便。操作方便。 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 浮子浮子苗嘴苗嘴( (孔板孔板) )计量系统计量系统 浮球阀计量系统浮球阀计量系统 流量计计量系统流量计计量系统 计量泵计量计量泵计量 三角堰计量系统三角堰计量系统 浮子浮子苗嘴苗嘴( (孔板孔板) )计量系统计量系统第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 浮球阀计量系统浮球阀计量系统 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 利用槽内浮球阀与槽利用槽内浮球阀与槽底管口高差底管口高差(H)(H)恒定，槽恒定，槽底管口流量不变原理，通底

6、管口流量不变原理，通过改变池底管口苗嘴或孔过改变池底管口苗嘴或孔板的孔径来控制投药量。板的孔径来控制投药量。 流量计计量系统流量计计量系统 计量泵计量计量泵计量 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 三角堰计量系统三角堰计量系统 （适用于大、中流量计量。）（适用于大、中流量计量。）第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备三、混合三、混合 ( (一一) ) 混合的作用混合的作用 使药剂能使药剂能快速、均匀快速、均匀地分散到废水中。地分散到废水中。 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 快速快速：是因混凝剂在废水中发生水解反应的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

7、速扰动以生成大量细小速度很快，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；絮体，并不要求生成大颗粒； 均匀均匀：是为了化学反应能在废水中各部分得到是为了化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。均衡发展。 水力条件要求：水力条件要求： 搅拌时间：搅拌时间：101030s30s，工业应用常取，工业应用常取2min2min。 速度梯度：速度梯度：G=500G=5001000s1000s-1-1。 搅拌强度搅拌强度用用速度梯度速度梯度G G 来表示。来表示。 速度梯度速度梯度是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速度差度差dudu与垂直水流距离与垂直水流距

8、离dydy间的比值，即间的比值，即G=du/dyG=du/dy。 （单（单位：位：s s-1-1） 速度梯度实质上速度梯度实质上反映了颗粒的碰撞机会。速度差越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，颗粒间也越易发大，颗粒间越易发生碰撞；间距越小，颗粒间也越易发生碰撞。生碰撞。第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 速度梯度与搅拌时间的乘积速度梯度与搅拌时间的乘积GtGt值值可间接表示整个反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，一应时间内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般般GtGt值应控制在值应控制在10104 410105 5之间。在

9、之间。在G G值给定的情况下，可值给定的情况下，可调节调节t t值来改善反应效果。值来改善反应效果。 ( (二二) ) 混合方式混合方式 水力混合水力混合 机械混合机械混合 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 常见混合方式：常见混合方式： 管式混合管式混合 水泵混合水泵混合 机械混合机械混合 1 1、管式混合、管式混合 A A、普通管道混合、普通管道混合 B B、管式静态混合器、管式静态混合器 C C、扩散混合器、扩散混合器第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 A A、普通、普通管道混合管道混合 把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进行混合。把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进行混

10、合。 药剂加入方式：药剂加入方式： 图图 B B、管式静态混合器、管式静态混合器 管内装设若干个固体混合单元体。管内装设若干个固体混合单元体。第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 C C、扩散混合器、扩散混合器 在管式孔板混合器前在管式孔板混合器前加一锥形帽，水流和药加一锥形帽，水流和药剂对冲锥形帽而后扩散剂对冲锥形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂形成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。和水达到快速混合。第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 2 2、其它水力混合方式、其它水力混合方式 A A、分流隔板混合池、分流隔板混合池 B B、跌水混合池、跌水混合池 C C、水跃式混合池、水跃式混

11、合池 D D、涡流式混合设备、涡流式混合设备 E E、廊道式格板混合池、廊道式格板混合池第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 A A、分流隔板混合池、分流隔板混合池第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 B B、跌水混合池、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。利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 C C、水跃式混合池、水跃式混合池 利用利用3m/s3m/s以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行混合。混合。 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 D D、涡流式混合设备、涡流

12、式混合设备设计要点：设计要点： 底部锥角底部锥角30-4530-45； 反应时间反应时间1-1.5min1-1.5min，2min2min； 入口流速入口流速1-1.5m/s1-1.5m/s； 圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速25mm/s25mm/s。第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 E E、廊道式格板混合池、廊道式格板混合池第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备3 3、水泵混合、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。泵叶轮高速旋转达到快速混合的目的。特点：特点： 混合效果好，不需另建混

13、合混合效果好，不需另建混合设施；设施； 节省动力；节省动力； 各型水厂均可采用；各型水厂均可采用；要求：要求： 泵房距离处理设备不大于泵房距离处理设备不大于150m150m。第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备水泵混合的投药位置水泵混合的投药位置 （1 1）泵前投加）泵前投加 （2 2）泵后投加）泵后投加 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 1 1、泵前投加、泵前投加 加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口处，见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，而且借用水泵叶轮使

14、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。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。缺点是药剂对水泵有一定的腐蚀作用。 2 2、泵后投加、泵后投加 加注在水泵出水压力管（见图）或沉淀池进口处。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（约大于当取水泵离净水装置较远（约大于500m500m）时，为防止反应）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。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后

15、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。泵。其优点是不发生药剂对水泵的腐蚀。 4 4、机械搅拌混合机械搅拌混合 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备四、絮凝反应四、絮凝反应 (1) (1) 反应的作用反应的作用 是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触，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。絮凝成较大颗粒的过程。 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备四、反应（絮凝）四、反应（絮凝） (2) (2) 反应过程的水力条件反应过程的水力条件 反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强

16、度，使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。 搅拌强度搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。影响。 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备絮凝控制指标：絮凝控制指标： 速度梯度速度梯度G=10G=1070s70s-1-1。 水流速度水流速度v=15v=1530mm/s30mm/s。 反应时间反应时间t=15t=1530min30min。 絮凝控制指标絮凝控制指标GtGt值值=10=104 4-4-410105 5 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 以以aGaGtCtC值值（C C为胶体浓度，为胶体浓度，a a

17、表示有效碰撞系数）表示有效碰撞系数）作为反应设备的控制参数。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，则如果脱稳颗粒每次碰撞都能导致凝聚，则a=1a=1，实际上总是实际上总是a1a1。(1)(1)设备分类设备分类 （按（按搅拌方式搅拌方式分）分） A A、水力搅拌反应池：水力搅拌反应池： B B、机械搅拌反应池：机械搅拌反应池： 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 (2)(2)水力搅拌反应池水力搅拌反应池 A A、隔板反应池、隔板反应池 B B、折板反应池、折板反应池 C C、穿孔旋流反应池、穿孔旋流反应池 D D、旋流式反应池、旋流式反应池 E E、涡流式反应池、涡

18、流式反应池 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 A A、隔板反应池隔板反应池 a a、往复式、往复式 b b、回转式、回转式 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备a a、往复式、往复式 特点：特点： 水流在池内作水流在池内作180180 转弯，局部水头损失较大，转弯，局部水头损失较大，且絮凝体有破碎的可能。且絮凝体有破碎的可能。 水头损失水头损失0.3-0.5m0.3-0.5m。 b b、回转式、回转式 特点：特点： 水流在池内作水流在池内作9090转弯，局部水头损失大为减小，转弯，局部水头损失大为减小，且絮凝效果有所提高。且絮凝效果有所提高。 水头损失比往复式小水头损失比往复式

19、小40%40%。 B B、折板反应池、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。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。另外还有采用波形板的。 （竖直放置）（竖直放置）第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 C C、穿孔旋流反应池、穿孔旋流反应池 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 由若干方格组成，由若干方格组成，分格数不少于分格数不少于6 6格。格。 隔墙上下开孔，水隔墙上下开孔，水流沿池壁切线进入形成流沿池壁切线进入形成旋流。第一格孔口小，旋流。第一格孔口小，旋转速

20、度大，随后依次旋转速度大，随后依次递减，对应递减，对应G G值递减。值递减。 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备设计要点：设计要点： 反应时间反应时间8-15min8-15min； 喷 嘴 入 口 流 速喷 嘴 入 口 流 速 2 -2 -3m/s3m/s。 E、涡流式反应池涡流式反应池第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备设计要点：设计要点： 底部锥角底部锥角30-4530-45， 反应时间反应时间6-10min6-10min， 入口流速入口流速0.7m/s0.7m/s， 圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速4-4-6mm/s6mm/s。 （3 3）机械搅拌反应池）机械搅拌反应池 A

21、 A、浆板式浆板式和和叶轮式。叶轮式。 B B、水平轴水平轴和和垂直轴垂直轴 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 分格串联，每格设以搅分格串联，每格设以搅拌机。分格越多，絮凝效拌机。分格越多，絮凝效果越好。但造价高和维修果越好。但造价高和维修量大。量大。 为适应絮体形成规律，为适应絮体形成规律，第一格搅拌强度最大，其第一格搅拌强度最大，其余依次递减，对应余依次递减，对应G G值也递值也递减。减。 机械搅拌反应池机械搅拌反应池设计参数：设计参数： A A、絮凝时间为、絮凝时间为15-20min15-20min。 B B、池内设、池内设3-43-4挡搅拌机。挡搅拌机。 C C、隔墙上下开孔

22、，防止水流短路。、隔墙上下开孔，防止水流短路。 D D、叶轮线速度自第一挡、叶轮线速度自第一挡0.5m/s0.5m/s起逐渐减小到末挡起逐渐减小到末挡的的0.25m/s0.25m/s。 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 （4 4）组合絮凝池）组合絮凝池第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素 絮凝作用是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因絮凝作用是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括：素主要包括： （P211P211） 1.1.浊度浊度 浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的浊度过高或过

23、低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝剂用量也不同。絮凝剂用量也不同。 低浊水低浊水缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混合池入口，以促进反应过程。合池入口，以促进反应过程。 2.2.水温水温 水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。 另外，水温也影响反应后的沉降过程。另外，水温也影响反应后的沉降过程。第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素 3 pH 3 pH值及碱度值及碱度影响混凝效果的重要因素影响混凝效果的重要因素

24、(1)(1)pHpH值影响胶体颗粒表面电荷及值影响胶体颗粒表面电荷及电位电位 对于带正电胶体，对于带正电胶体，pHpH降低，降低， H H+ +吸附量增加，胶粒吸附量增加，胶粒电荷增大，电泳速度加快；电荷增大，电泳速度加快；pHpH升高，结果与上相反。升高，结果与上相反。 (2)(2)pHpH值对混凝剂作用的影响值对混凝剂作用的影响 pHpH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pHpH，混，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。 工程上应充分考虑混凝剂水解而引起水工程上应充分考虑混凝剂水解而引起水pHpH值的变化，值的

25、变化，必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。 第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素 共存杂质共存杂质 (1)(1)有利成分有利成分: : 可促进混凝过程。除硫、磷化合物以外的其他各种可促进混凝过程。除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体凝聚，且浓度越高，促进能力越强。体凝聚，且浓度越高，促进能力越强。 (2)(2)不利成分不利成分: : 不利于混凝过程的进行。磷酸离子、亚硫酸离子、不利于混凝过程的进行。磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子影响高分子絮凝

26、作用。氯、螯合物、水高级有机酸离子影响高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质不利于混凝。溶性高分子物质和表面活性物质不利于混凝。第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素 5. 5.混凝剂混凝剂 （重点）（重点） 混凝剂种类混凝剂种类 混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、及浓度。混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、及浓度。 胶体胶体电位高，应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；絮体细小，电位高，应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；絮体细小，须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。 混凝剂投加量混凝剂投加量 投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。 废水的混凝处理，最佳混凝剂和最佳投药量的选择应通过实废水的混凝处理，最佳混凝剂和最佳投药量的选择应通过实验确定。验确定。 混凝剂的投加顺序混凝剂的投加顺序 当使用多种混凝剂时，当使用多种混凝剂时，其