混凝Gt值介绍

1、第十四章 混凝,第一节、混凝的机理 第二节、混凝剂和助凝剂 第三节、影响混凝的主要因素 第四节、混凝剂的投加系统及设备 第五节、混凝和絮凝,第一节、混凝的机理,一、基本概念 在给水处理中，向原水投加混凝剂以破坏水中胶体颗粒的稳定性，并在一定的水力条件下，通过微粒间的相互碰撞或聚集，从而形成易于从水中分离的絮状物质（生产中称为“矾花”）的过程，称为混凝。 混合和絮凝（反应）合称为混凝，也就是说，混凝分为混合和反应两个阶段。（一般有的资料也称凝聚和絮凝的合称） 我们一般把混凝剂迅速、均匀地分散到原水中，充分水解，从而使水中杂质脱稳凝聚，形成较小矾花的过程称为混合。 反应是指脱稳后的较小矾花在一定的

2、水力条件下，通过吸附架桥作用，进一步结大，结成具有良好沉降性能的矾花的过程。但是这在实际生产中很难真正截然区分。,脱稳：向原水中投加一定量的混凝剂，混凝剂提供大量的正电荷去中和、压缩胶粒的负电荷及扩散层，从而降低胶体颗粒的电位，改变其分散程度，使微粒失去稳定性的过程。 混凝阶段的处理对象，主要是水中的悬浮物和胶体杂质。它是净水处理中十分重要的环节。在生产实践中证明，混凝过程的完善程度对水质的后续处理影响很大。,二、水中颗粒的稳定性 所谓胶体颗粒的稳定性，系指胶体颗粒在水中长期保持分散悬浮状态的特性。（盐水，糖水等真溶液；含黏土类胶体溶液沉降速度十分缓慢的在水处理领域也被认为是“稳定体系”） 水

3、中胶体颗粒具有稳定性的原因有三点（浑水不能静置变清的原因） 胶体微粒的布朗运动； 胶体颗粒间的静电斥力； 胶体颗粒表面的水化作用。,三、混凝的机理 1、压缩双电层作用机理和吸附电中和机理（吸附层和扩散层） 在天然水中投加混凝剂后，等于提供了大量的正离子，正离子压缩扩散层促使胶粒间相互凝聚。 但是，当混凝剂投加量过大时，正离子含量过多，改变了胶粒表面的电性，使胶粒变成带正电的胶粒，使脱稳胶粒重新获得稳定。混凝效果反而不好。,2、吸附架桥机理 混凝剂水解成为不溶于水的正电胶体和许多中间高聚产物。这些正电胶体是长条形结构，体积比杂质的尺寸大很多，它象链条一样拉起来，在水中形成松散的网状物，由于表面积

4、大，吸附能力强，不仅能吸附黏土，还能吸附有机物、细菌甚至摹写溶解物杂质，并用它的链状结构把杂质连接起来称为绒体，好像架桥一样，绒体在形成和下降的过程中，还能相互粘结，最后形成矾花，这一过程称为。 生产中：混凝剂投加量小，不足以吸附架桥，过多形成胶粒保护。,3、沉淀物的卷扫和网捕作用 当某些混凝剂投加量很大时会产生大量的氢氧化物沉淀，可以卷扫，网捕水中胶粒以致产生沉淀分离，称。,四、混凝剂和助凝剂,（一）混凝剂为了促使胶体颗粒相互凝聚而加入的化学药剂。 混凝剂的要求：混凝效果好；对人体健康无害；适用方便；货源充足；价格低廉。,生产中常用的混凝剂,1）、聚合氯化铝（PAC） 工业上也称为碱式氯化铝

5、。是一种无机高分子化合物。以铝灰和含铝矿物为原料制成。 特点： 、净化效率高，耗药量少，出水浊度低、色度小、过滤性能好，原水浊度高时尤为显著； 、温度适应性高，PH适用范围广：59； 、使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好； 、设备简单，操作方便，成本较铁矾低； 属无机高分子化合物。,生产中常用的混凝剂,2）、聚丙烯酰胺（PAM） 工业上也称为3#矾。是一种有机高分子化合物。 特点：、处理高浊度原水效果很好，目前被认为是处理高浊度原水最有效的高分子絮凝剂之一； 、水解体效果较未水解好，生产中采用水解体，即稀释适用，生产中一般采用38；由于固体产品不易水解，生产中要预先配制水解浓度。 、产品独有

6、极微弱的毒性，用于生活饮用水净化时，要注意控制投加量； 、属有机高分子化合物。,生产中常用的混凝剂,3）、硫酸亚铁（绿矾）FeSO4.7H2O 适用于高碱度、高浊度原水，ph8.19.6，混凝效果好，形成矾花快，稳定，但是，腐蚀性高，且原水色度高时不能用。 4）、三氯化铁FeCL3.6H2O 不受水温影响，矾花大，解释，效果好，但对金属和混凝土都有腐蚀性，对塑料管也会因发热导致其变形；固体易吸水受潮，不易保管。,（二）助凝剂在给水处理中，为了改变矾花结构，改善混凝条件，以提高混凝效果而投加的辅助药剂称为。 助凝剂分类： 调节和改善混凝条件：酸碱类和氧化剂类，如氯气、石灰、漂白粉等； 用以改善絮

7、凝体结构：高分子药剂，如黏土、活性泥渣、3#矾、骨胶等。 其中，既可作混凝剂也可作助凝剂的是聚丙烯酰胺 。,！在水处理过程中，如何正确选择助凝剂助凝剂的投入必须根据原水的水质情况选用：1）当原水PH值过低时，混凝剂水解很困难，可在水中投加助凝剂如石灰、苏打、烧碱，以调整水的PH值，改善混凝条件。2）当原水受到污染时，水中腐殖质、有机物、藻类等含量高很高，色度也较大，往往投加大量的混凝剂效果也不明显，在这种情况下，可选用氧化剂类助凝剂入氯气、漂白粉、臭氧，以破坏有机物的干扰。3）当水中的PH值偏高时，可考虑加大浑水加氯量。4）当矾花形成很细小松散时，可投加高分子助凝剂；原水浊度和水温都很低时，可

8、在原水中投入粘土或活性泥渣；当原水浊度过高或过低时，可选用聚丙烯酰胺加快矾花的形成和沉降。,第三节、影响混凝的主要因素,一、PH值对混凝效果的影响； 前面我们提到过，PH值是反映水中酸碱度的指标，也是水中H+的浓度指标。一般天然水的ph值在6.57.5左右。每一种混凝剂都有合适的ph适用范围，由于水的ph值的不同，水中H+的含量不一样，混凝剂在水中存在的状态也不同。,混凝剂在投入到水中之后，首先会进行自身的水解反应，水解反应越迅速充分，其混凝效果越好。 当铁盐和铝盐水解时，都会产生一定量的H+，H+聚集在铁盐和铝盐的周围，阻止水解的进行，如果原水呈碱性，水中的OH-可以中和水解产生的H+，水解

9、反应会顺利进行，如果PH过低，水解就很困难，混凝剂不能充分发挥其作用，所以PH值高低直接影响混凝效果的好坏。,二、原水碱度的影响 为使混凝剂产生良好的混凝作用，水中必须要有一定的碱度。如果水中碱度不足就要投加碱性物质如石灰等。,三、水中杂质成分的浓度和性质影响 水中溶解性盐类影响混凝效果，如果水中存在大量的钙、镁离子时有助于混凝，而存在大量氯离子就影响混凝效果； 水中存在大量的有机物时，它会附在胶体颗粒表面改变其特性，使胶体颗粒更稳定影响混凝效果； 水中的浊度大部分是因为粘土杂质引起，粘土颗粒的浓度、尺寸大混凝效果好；如果水中粘土颗粒大小均一，浓度低，颗粒碰撞机会少，混凝效果就差。,四、水温对

10、混凝效果的影响 水温对混凝效果影响很大，一般来讲，水温越低，混凝效果越差，不仅矾花形成慢，而且结构松散、颗粒细小，沉降性能差，其主要原因是 1）影响无机盐类混凝剂水解的速度，无机盐类混凝剂的水解是个吸热的过程，温度过低水解速度就慢； 2）水温低时，a、水分子运动不剧烈，水中胶体颗粒的布朗运动减弱，颗粒之间碰撞机会少，不利于凝聚； b、水的粘度增大，阻碍了颗粒之间的相互凝聚和下沉； c、水流剪力也增大，矾花不易结大，且易破碎。,五、外部水力条件的影响 是影响混凝效果的重要因素，我们从前面的学习可以知道，混凝包括两个阶段，混合阶段和凝聚阶段。,1）混合阶段：混凝剂投入水中后，在非常短的时间内就应完

11、成电离、水解、脱稳、凝聚过程，并形成细小矾花。在此期间，一方面要避免因混凝剂水解而使局部水区域PH值过低；另一方面应使生成的细小矾花尽快均匀分散，产生有效的吸附作用。同时，还要防止细小的矾花提前被打碎。所以，混合阶段要求水流产生激烈的湍流，达到迅速、剧烈、均匀的效果，混合的任务应该在1030s内完成，最多不超过2min，俗称快速混合。控制G值应在7001000s-1之间。,2）反应阶段：在反应阶段，细小的矾花逐渐增大增强，成为具有良好沉降性能的矾花。在矾花的成长的前期，主要靠细小矾花之间的碰撞吸附，矾花成长后期靠矾花之间的吸附架桥和沉淀物的网捕作用。所以，在反应阶段，随着矾花的成长，搅拌强度和

12、水流的速度都应逐渐降低，通常称为持续降速絮凝。一般在830分钟内完成，控制G值在2070 s-1之间。 混合絮凝水流速度：快稍快慢稍慢缓慢。,G值：相邻水层的水流速度差和它们之间的距离比，就是速度梯度。 只有在相邻水层之间存在速度差，才能引起颗粒之间的碰撞和接触。 在混合和凝聚过程中，G值是重要的技术参数，它反映同向凝聚受水流影响的程度，G值大小受温度影响很大，温度低时，水的粘度大，G值减小。,第四节、混凝剂的投加系统及设备,水力 (+管.池式) 溶解方式 +机械 （泵.搅拌） +压缩空气 干投 投加设备 水射器 湿投 计量泵 +孔口和苗嘴计量 孔板计量 计量设备 转子计量 +浮杯计量 电磁流

13、量仪,+泵前投加 重力投加 高架溶液池 投加 方法 +水射器 压力投加 计量泵 湿投法加注系统设备包括： 药剂存储 搬运 溶解 浓度 储液 计量 投加 存储量为最大投加量的13个月用量,一、混凝剂的投加量的大小与下列因素有关：1、原水水质的影响；2、制水量大小的影响；3、水温和气候条件影响；4、混凝剂的种类、投加浓度、投加方法、投加量的影响；5、运行人员综合素质的影响。,！在实际生产中，如何根据原水水质确定矾的投加量在实际生产中，投矾量得分多少除了要根据原水浊度的高低来决定外，还应重视分析原水中杂质的成分：1、当杂质主要成分是悬浮物时：由于其能自然沉淀的性质，虽然呈现的浑浊度高，但容易处理，此

14、时投矾量不一定需要很大；2、当杂质主要成分是胶体物时：呈现的浑浊度不高，但不易处理，投矾量应该适当加大；3、当杂质成分是悬浮物和胶体物比例相差不大时时：是水质最易处理的时节，此时可考虑节约用矾；4、当原水受到严重污染时，水中溶解物杂质多，他们阻碍了混凝工艺的正常进行，即便投加量很大也不会取得很好的效果，此时可以考虑投加混凝剂。,二、混凝剂投加系统及设备,干投法 把固体药剂破碎成粉末 后进行定量头加。 优点： 设备占地小； 易调节排渣容易。 缺点： 投药量不太准确， （特别是用药量少时） 块状药剂须进行破 碎，须增设破碎机。,深圳某水厂石灰投加设备 石灰投加设备局部,湿投法（常用方法） 混凝剂配

15、制成一定浓度的溶液后再投加，比较容易控制混合条件和投加量。 大中型水厂通常建造混凝土溶解池并配置搅拌装置，搅拌的目的在于加速药剂溶解。 搅拌装置有：机械搅拌、压缩空气搅拌、水力搅拌等 湿投法优点： 投药量准确、工作稳定可靠； 适应性强（粗、精、块均可）。 缺点： 设备较庞大，占地大、造价高； 投药量突然增大时，不易调节，排渣困难。,三、混凝剂的配制,单位体积矾液中所含混凝剂的重量叫做混凝计的配制浓度，一般用百分比表示。 计算：例1：某水厂用容积法计算投矾量，已知溶液池的面积为20m2，甲班使用8小时后，矾液下降高度为0.2M，求该班共用矾液多少m3？若矾液的浓度为10，该班用矾多少公斤？（比重

16、为1T） 已知：矾液：A20*0.24m3 矾量：4*1000*10400kg 答：。,例2：有固体碱式氯化铝50kg，要配制10的稀释溶液，需要加多少公斤水？ 溶质溶液*浓度 溶液溶质/溶液50/10500kg 水量50050450kg 答：。,四、投加设备 1.重力投加 2.水射器投加,3.水泵前投加,五、计量设备 1.孔口计量 q流量； w孔口面积； 孔口的流量系数； g重力加速度； h孔口前作用水头。 3.转子流量计计量 2.浮杯计量,4.计量加药泵计量 5.电磁流量仪计量,第五节 混合和絮凝,一、混合和混合设备 对无机盐混凝剂而言，因其水解速度极快，要求迅速均匀地扩散到水中，一般要求

17、混合在1030s至多2min内完成。 对高分子混凝剂，混合时主要是使药剂均匀扩散，对快速和剧烈的要求并不重要。 G是控制混凝效果的水力条件。故在混凝设备中， 往往以速度梯度G值作为重要的控制参数之一。 所谓的速度梯度，就是指两相邻水层的水流速度差和它们之间的距离之比，以G表示。只有在相邻水层之间存在速度差，才能引起颗粒之间碰撞和接触。 在混合阶段，一般G=5001000 S-1之内。在此阶段形成的颗粒较小。,1.水泵混合 投药投加在水泵吸水口或管上。混合效果好，节省动力，各种水厂均可用，常用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不大于150m。,2.管式混合 管式静态混合器：流速不宜小于

18、1m/s，水头损失不小于0.30.4m，简单易行，见图6-13。 扩散混合器，是在管式孔板混合器前加一个锥形帽，锥形帽夹角90。顺流方向投影面积为进水管总截面面积的1/4，开孔面积为进水管总截面面积的3/4，流速为1.01.5m/s，混合时间23s。节管长度不小于500mm。水头损失约0.30.4，直径在DN200DN1200。,3、机械混合 在池内安装搅拌装置，搅拌器可以是桨板式、螺旋桨式或透平式，速度梯度7001000s-1，时间1030s以内，优点是混合效果好，不受水质影响，缺点是增加机械设备，增加维修工作。,二、絮凝,絮凝要创造一定的水力条件使胶体颗粒相互碰撞、凝聚，还要有一定的容积使

19、水有足够的停留时间。 一般絮凝池的G值从8020s-1递减。 反应池进口，G值可与混合池G值相衔接，而后后递减，经反应池出口，G值可降至510s-1,1.隔板絮凝池 隔板絮凝池分往复式和回转式。 隔板絮凝池的水头损失由局部水头和沿程水头损失组成。往复式总水头损失一般在0.30.5m，回转式的水头损失比往复式的小40左右。 隔板絮凝池特点：构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大。适应大水厂。 隔板絮凝池的设计参数：,隔板絮凝池通常适用于大、中型水厂，絮凝效果好，构造简单，施工方便，管理方便。缺点是流量变化大者，絮凝效果不稳定，与折板及网格式絮凝池相比，因水流条件不甚理想，能量消耗中无效比例

20、较大，故需较长絮凝时间，池子容积较大，出水流量不易分配均匀，出口处易集泥。,流速：起端0.5-0.6m/s，末端0.2-0.3m/s段数：46段； 转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.21.5倍； 絮凝时间：2030min； 隔板间距：不大于0.5m，池底应有0.020.03坡度直径不小于150mm的排泥管； 廊道的最小宽度不小于0.5m； 各段的水头损失 ，总水头损失,2.折板絮凝池 通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰对波谷平行安装称“同波折板”，波峰相对安装称“异波折板”。与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安装维修较困难，折板费用较

21、高。,折板絮凝池特点：是将隔板絮凝池的平板隔板改成 具有一定角度的折板。其优点是水流在同波折板之间 曲折流动或在异波折板之间缩、放流动且连续不断， 以至形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。 该池型具有絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小等特 点，但同时构造较隔板复杂，造价较高。,3.机械絮凝池 机械絮凝池的剖面示意见图。 搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安装位置分水平轴式和垂直轴式。 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。 （1）机械絮凝池特点：利用电动机经减速器驱动搅拌器对水进行搅拌，故动力消耗高，需要机械设备和经常维修。但是絮凝效果好，水头损失较小，造价较小。,（2）设计参数 絮凝时间1015分。 池内一般设34挡搅拌机。 搅拌机转速按叶轮半径中心点线速度计算确定，线速度第一挡0.5m/s逐渐减小至末挡的0.2m/s。 桨板总面积宜为水流截面积的