强化混凝工艺与技术课件

市政给水深度处理理论与技术强化混凝工艺与技术lisun99@163.com市政给水深度处理理论与技术强化混凝工艺与技术给水处理工艺流程升级改造常规处理预处理深度处理消毒给水处理工艺流程升级改造常规处理预处理深度处理消毒强化混凝工艺与技术课件

强化混凝预氧化技术强化沉淀与气浮强化过滤技术水厂升级改造技术

常规工艺强化技术

预处理技术预氧化技术、生物处理技术

深度处理技术活性炭过滤、膜分离技术、离子交换技术强化混凝水厂升级改造技术常规工艺强化技术预处理技术常规混凝工艺介绍常规混凝工艺介绍1

混凝的定义

凝聚(Aggregation):投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，结果形成众多的“小矾花”。

絮凝(Flocculation):凝聚过程中形成的“小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒较大絮凝体的过程。混凝(Coagulation):

是凝聚、絮凝两个过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。1混凝的定义混凝(Coagulation):2

混凝工艺的处理对象杂质溶解性物质胶体悬浮物粒径<10-6mm10-6mm~10-3mm>10-3mm观测工具电子显微镜超倍显微镜(光学)显微镜、祼眼水的外观透明浑浊浑浊组成无机物、部分有机物等粘土、细菌、病毒、蛋白质、微生物代谢产物等大颗粒处理难易程度最难难容易表：按粒径大小天然水体中的杂质分类微小悬浮物和胶体杂质2混凝工艺的处理对象杂质溶解性物质胶体悬浮物粒径<103混凝工艺的作用

混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。混凝的作用：破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱稳、聚集、易沉淀析出。作用条件：水温、水的pH值和碱度、混凝剂、水力条件、原水水质等

作用机理：双电层压缩机理、吸附电中和机理、吸附架桥机理、沉淀物网捕机理

作用结果：增大颗粒粒径、改善颗粒比重或密实度3混凝工艺的作用混凝所处理的对象，主要是水和废水强化混凝工艺与技术课件

显微镜下观测到的藻类在混凝前后的外形图（左）混凝后（右）混凝前显微镜下观测到的藻类在混凝前后的外形图混凝对颗粒沉降速率及途径的影响混凝对颗粒沉降速率及途径的影响4混凝工艺基本流程混凝装置絮凝装置分离装置泥渣处理清水进入后续处理设施来水混凝剂溶解池溶液池定量投加设备称重沉淀设备气浮设备过滤设备混凝剂制备单元分离单元混凝单元4混凝工艺基本流程混凝装置絮凝装置分离装置泥渣处理清水进一、无机混凝剂常用混凝剂与助凝剂一、无机混凝剂常用混凝剂与助凝剂二、人工合成高分子混凝剂①阴离子型：主要含-COOM(M为H+或金属离子)或-SO3H的聚合物，如阴离子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）等。②阳离子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺（APAM）等。③非离子型：所含基团未发生反应的聚合物。如非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯(PEO)等。常用有机混凝剂与助凝剂二、人工合成高分子混凝剂常用有机混凝剂与助凝剂

聚丙烯酰胺

简称PAM，又称三号混凝剂，PAM的分子结构通式为：

PAM是线状水溶性高分子，其分子量在300-1800万。阴离子聚丙烯酰胺(CPAM)

阳离子聚丙烯酰胺（APAM）非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）两性离子型聚丙烯酰胺（NPAM）-[-CH2-CH-]-n,

CONH2

聚丙烯酰胺-[-CH2-CH-]-n,一、混合方式与混合设备

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。

混合方式分为水力混合和机械混合。常见方式：管式混合水泵混合机械混合

其它方式常用混凝工艺与设备一、混合方式与混合设备常用混凝工艺与设备水力絮凝反应设施改变絮凝构筑物结构，通过流动过程中的阻力将水流自身能量传递给絮凝体，增加颗粒接触碰撞和吸附机会，在絮凝过程中产生一定水头损失。不能适应水质、水量变化。

机械絮凝反应设施通过电机带动叶片搅拌，使水流产生一定的速度梯度，将能量传递给絮凝体，增加颗粒接触碰撞和吸附机会。可随水质、水量变化随时改变转速，以保证絮凝效果，能应用于任何规模水厂。隔板絮凝池折板絮凝池栅条絮凝池穿孔旋流絮凝池水平轴搅拌絮凝池垂直轴搅拌絮凝池常用絮凝设施水力絮凝反应设施机械絮凝反应设施隔板絮凝池水平轴搅拌絮凝池常强化混凝工艺介绍强化混凝工艺介绍1改善水力条件

增加混合强度改进混合设施采用机械搅拌2改善药剂

增加投加量调节pH值、水温、碱度等反应条件增加助凝剂使用新型混凝剂3改善工艺增加预处理技术改建高效混凝设备污泥回流技术混凝剂投量的自动检测控制强化混凝的常规处理技术1改善水力条件强化混凝的常规处理技术完成有效的混凝需要满足条件脱稳悬浮颗粒之间碰撞足够反应时间混凝剂颗粒与胶体颗粒碰撞强化混凝的目的完成有效的混凝脱稳悬浮颗粒足够反应时间混凝剂颗粒与强化混凝的混凝条件的改善与高效混凝设备高效混合设备机械搅拌具有较大的适应性，但对设备质量要求高网格絮凝、折板絮凝等混凝条件的改善与高效混凝设备高效混合设备

数学模型法流动电流PDA（透光率脉动检测）显微摄像观测混凝剂投量的自动检测控制

数学模型法混凝剂投量的自动检测控制采用混凝自动控制技术采用混凝自动控制技术预氧化措施的目的除藻消毒除色分解嗅味有机物强化混凝(破坏有机物对胶体的保护作用)降解农药氧化铁锰生物稳定性预氧化措施的目的除藻污泥回流技术污泥回流的技术优势：1.水质和水量适应性、水处理效能、抗冲击负荷等均显著提高，出水水质改善。2.自用水量减少；污泥量减少；3.污泥特性改善：沉降特性、脱水特性等，污泥处理成本降低。污泥回流技术污泥回流的技术优势：污泥回流技术污泥回流的技术优势：1.水质和水量适应性、水处理效能、抗冲击负荷等均显著提高，出水水质改善。2.自用水量减少；污泥量减少；3.污泥特性改善：沉降特性、脱水特性等，污泥处理成本降低。污泥回流技术污泥回流的技术优势：污泥处理高分子聚合物原水混凝剂反应池沉淀池、澄清池澄清水污泥排放污泥活化污泥回流污泥浓缩混合污泥处理高分子原水混凝剂反应池沉淀池、澄清池澄清水污泥排放污污泥活化处理污泥活化处理流程：浓缩污泥→助剂→活化→回流回流污泥量：处理水量的2%左右，可调节；污泥活化特点：1.特性改善：凝聚特性、吸附特性、沉降特性、脱水特性等，有助于混凝过程和混凝效果；2.回流污泥量可控；3.可去除有机污染物。污泥活化处理污泥活化处理流程：回流技术回流：将沉淀区沉积下的污泥或其他沉淀物部分回流到沉淀池前段，以人为地：提供凝聚核心增加反应区SS浓度加强絮凝效果回收部分药剂。回流技术Turbo-LME高速沉淀池Turbo-LME高速沉淀池是由德国帕萨旺公司开发的一种专利技术。工艺流程由反应区、熟化区、斜板沉淀区、污泥浓缩区、污泥循环区及外部加药区组成。通过污泥回流和改善水力条件等方法对常规混凝工艺进行强化，采用斜板沉淀及一体式浓缩池，提高沉淀效率，减少了占地面积，产生高含固率浓缩污泥有利于沉淀前的“强化混凝”预处理。适用于饮用水、生活污水、工业废水和雨水等多种水体的处理。Turbo-LME高速沉淀池Turbo-LME高速沉淀池是由Turbo-LME高速沉淀池

Turbo-LME高速沉淀池微砂回流：将沉淀池底部的含砂污泥连续地回流到沉淀系统前段的注射池内。微砂颗粒的密度与形状增加了絮凝和沉淀的效率，絮凝物沉淀的速率足以产生高速沉淀。由于其沉淀速度可以大大提高，节约占地和投资，效率高。混凝阶段（混凝剂投加）絮凝和注砂阶段（高分子絮凝剂和微砂投加）熟化阶段高效斜管沉淀阶段微砂高效沉淀池微砂回流：将沉淀池底部的含砂污泥连续地回流到沉淀系统前段的注SLUDGE污泥HYDROCYCLONE水力旋流器POLYMER高分子聚合物RAWWATER原水COAGULANT混凝剂COAGULATION混凝槽INJECTION注射槽MATURATION熟化槽TUBESETTLERWITHSCRAPER带刮泥机的沉淀槽CLARIFIEDWATER澄清水BALLASTEDFLOCS进入水力旋流器的含砂絮凝物MICRO-SAND微砂MICROSANDRECIRCULATIONPUMPSLUDGEHYDROCYCLONEPOLYMERRAWW混凝剂与助凝剂的发展一、混凝剂研究发展方向

有机高分子混凝剂

天然有机高分子混凝剂：如壳聚糖及其改性产物、淀粉改性

聚丙烯酰铵改性产品：阴离子型、阳离子型、非离子型、两性

无机混凝剂

无机复合混凝剂的研制，如：聚硅酸铝、聚硅酸铁、聚硅酸铝铁

微生物絮凝剂。混凝剂与助凝剂的发展一、混凝剂研究发展方向二、助凝剂的应用

A、pH调整剂：调节废水的pH符合混凝处理工艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。

B、絮凝结构改良剂：投加絮体结构改良剂以增大絮体的粒径、密度。常用骨胶、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、水玻璃、PAM等。

C、氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机物，使胶体脱稳，还可将Fe2+转化成Fe3+,以提高混凝效果。混凝剂与助凝剂的发展二、助凝剂的应用混凝剂与助凝剂的发展高锰酸钾及其复合物的应用主要通过高锰酸钾及其复合物的氧化作用，改变颗粒的自然状态和水中某些还原性金属离子的电荷，从而使颗粒凝聚而易于沉降和后续处理。主要作用机理：

1.破坏有机物涂层

2.新生态水合二氧化锰的作用增加絮凝粒子浓度；水合二氧化锰吸附作用

3.高锰酸钾及其复合药剂对水中浮游生物的抑制作用抑制运动活性；促使其分泌生化聚合物质高锰酸钾及其复合物的应用主要通过高锰酸钾及其复合物的氧化作用高铁酸盐的应用高铁酸钾具有强氧化性，可以选择性地氧化水中的许多有机物，主要包括不饱和有机物和含氮有机物。还可以对消毒副产物有效去除。具有良好的杀菌效力（高于氯，且适用pH广）。对混凝的影响途径：

1.高铁酸钾水解生成具有带高价态正电荷聚合产物。

2.反应产物Fe(OH)3沉淀吸附水中的而从溶液中去除。高铁酸盐的应用高铁酸钾具有强氧化性，可以选择性地氧化水中的许微生物絮凝剂的应用利用生物技术，通过微生物的发酵、抽取、精制而得到的一种新型、高效、廉价的水处理剂，是一种无毒的生物高分子化合物，被称为第三类絮凝剂。作用机理

1.压缩双电层；2.电性中和；3.吸附架桥；4.卷扫和网捕种类

1.直接利用微生物细胞的絮凝剂：细菌、霉菌、放线菌和酵母

2.利用微生物细胞提取物的絮凝剂：如细胞壁的葡聚糖、蛋白质等

3.利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂：主要是的荚膜、黏液质，