第六章 混凝(2)

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/h A混凝剂最大投加量，mg/L w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

3、凝剂的溶解和溶液配制,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

4、 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

5、条件要求： 搅拌时间：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

6、叭口处，利用水泵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

7、结果是将物流分成几股，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

8、流速11.5m/s； 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。

9、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。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

10、因素进去，提出（2）、（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

11、、旋流式反应池 E、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8-1

12、5min； 喷嘴入口流速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

13、15-20min。 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，