1、水处理工程水处理工程第二讲 混凝原理和工艺混凝工艺混凝工艺内容提要内容提要概述概述胶体的特性胶体的特性混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝影响因素混凝影响因素混凝原理混凝原理第一节第一节 概概 述述 废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。 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。混凝的作用混凝的作用混凝定义混凝定义天然水中的胶体天然水中的胶体混凝的应用混凝的应用混凝的特点混凝的特点废水类型废水类型真溶液胶体悬浮液分散相粒度分散相粒度0.11nm1100nm100nm去除方法去除方法混凝处理混凝
2、、沉淀/过滤第一节第一节 概概 述述凝聚(coagulation)：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：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。这一过程涉及三方面的问题： 1）水中胶体粒子的性质 2）混凝剂在水中的水解物种 3）胶体粒子与混凝剂之间的相互作用 混凝的作用混凝的作用混凝定义混凝定义天然水中的胶体天然水中的胶体混凝的应用混凝的应用混凝的特点混凝的特点第一节第一节 概概 述述 通常是负电荷胶体，
3、如粘土、细菌、病毒、 藻类、腐殖质等。 给水处理： 混凝+沉淀，微絮凝+过滤 废水处理： 优点：设备简单，操作方便； 便于间歇运行，效果好。 缺点：运行费用高； 沉渣量大，处置困难。混凝的作用混凝的作用混凝定义混凝定义天然水中的天然水中的胶体胶体混凝的应用混凝的应用混凝的特点混凝的特点第二节第二节 胶体的特性胶体的特性 (一) 光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的反射。 (二) 布朗运动: 胶体为常见的分散体系之一。 (三) 表面特性：分散体系的分散度越大，胶体颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使胶体可以产生特殊的吸附能力和溶解现象。 (四) 动电现象 （电泳现象）：胶体具有带电性，在
4、电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。胶体的基本胶体的基本特性特性胶体的结构胶体的结构双电层理论双电层理论胶体的稳定性胶体的稳定性胶体的类型胶体的类型第二节第二节 胶体的特性胶体的特性 胶核胶核 胶粒胶粒 胶团胶团 吸附层吸附层 扩散层扩散层胶体的基本特性胶体的基本特性胶体的结构胶体的结构双电层理论双电层理论胶体的稳定性胶体的稳定性胶体的类型胶体的类型第二节第二节 胶体的特性胶体的特性 胶体粒子的结构及其电位分布 胶体在水中的运动和受力分析 问题：胶体在水中不能聚结的原因？ 胶体的基本特性胶体的基本特性胶体的结构胶体的结构双电层理论双电层理论胶体的稳定性胶体的稳定性胶体的类型胶体的类
5、型第二节第二节 胶体的特性胶体的特性（一）定义：胶体的稳定性，指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。（二）胶体的稳定性 （1）动力学稳定：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子越小，动力学稳定性越高。 （2）聚集稳定性：指胶体粒子间不能相互聚集的特性。胶体粒子小，比表面积大，故表面能大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向，但由于粒子表面同性电荷的排斥力作用或水化膜的阻碍使这种自发聚集不能发生。（三）影响胶体稳定性的因素 胶体双电层结构 电位 排斥能峰 胶体的基本特性胶体的基本特性胶体的结构胶体的结构双电层理论双电层理论胶体的稳定胶体的稳定性性胶体的类型胶体的类型第二节第二节 胶体
6、的特性胶体的特性 疏水性胶体（憎水性胶体） 亲水性胶体 胶体的基本特性胶体的基本特性胶体的结构胶体的结构双电层理论双电层理论胶体的稳定性胶体的稳定性胶体的类型胶体的类型吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中形成的胶体。胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层水化膜的胶体。第三节第三节 混凝原理混凝原理 化学混凝的机理至今仍未完全清楚，因为它涉及的因素很多。从机理上解释主要有四种，压缩双电层、电性中和、吸附架桥、网捕或卷扫。在实际的水处理中，这四种机理往往同时或交叉发挥作用，只是依条件的不同而以其中的某一种起主导作
7、用。压缩双电层压缩双电层电性中和电性中和吸附架桥吸附架桥网捕或卷扫网捕或卷扫第三节第三节 混凝原理混凝原理 由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面最大，并沿着胶粒表面向外扩散，与距离呈递减分布，最终与溶液中的离子浓度相等。 当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减小。 该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有的反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。 DLVODLVO理论理论 SchulzeHardySchulzeHardy法则法则压缩双电层压缩双电层电性中和电性中和吸附架桥吸附架桥网捕或卷扫网捕或卷扫DLVODLVO理论理论
8、由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少。 由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。 两个胶粒能否相互凝聚，取决于二者的总势能。第三节第三节 混凝原理混凝原理第三节第三节 混凝原理混凝原理DLVO理论 根据DLVO理论，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞聚集，需要降低其排斥势能，即降低或消除胶粒的电位，在水中投加电解质即可达到此目的。 对于水中的负电荷胶体，投入的电解质混凝剂应是正电荷或聚合离子，其作用是压缩胶体双电层保持胶体电性中和所要求的扩散层厚度。SchulzeHardy法则 浓度相同的
9、电解质破坏胶体稳定性的效力随离子价数的增加而加大（高价电解质压缩胶体双电层的效果远比低价电解质有效）。再稳现象：原因？压缩双电层压缩双电层电性中和电性中和吸附架桥吸附架桥网捕或卷扫网捕或卷扫25001500:5020:1:32MMM第三节第三节 混凝原理混凝原理 当投加的电解质为铁盐、铝盐时，它们能在一定条件下离解和水解，生成各种络离子。这些络离子不仅能够压缩双电层，而且能够通过胶核外围的反离子层进入固液界面，并中和电位离子所带电荷，电位降低，达到胶粒的脱稳和凝聚。 在水处理中，一般均投加高价电解质或聚合离子。 再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附作用，使胶体重新带电（电荷异号），而
10、出现的再稳现象。压缩双电层压缩双电层电性中和电性中和吸附架桥吸附架桥网捕或卷扫网捕或卷扫第三节第三节 混凝原理混凝原理 吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。胶体再稳现象： （1）高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生“胶体保护”作用。 （2）胶粒较少时，高分子聚合物的缠绕作用； （3）长时间的剧烈搅拌。压缩双电层压缩双电层电性中和电性中和吸附架桥吸附架桥网捕或卷扫网捕或卷扫第三节第三节 混凝原理混凝原理 当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当其投加量和介质条件足以使它们迅速生成金属氢氧化物
11、(如Al(OH)3 、Fe(OH)3等难溶性氢氧化物沉淀时，沉淀就能把胶粒和细微悬浮物作为晶核或吸附质通过网捕或卷扫而将其一起除去。这基本上是一种机械作用。 混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。 压缩双电层压缩双电层电性中和电性中和吸附架桥吸附架桥网捕或卷扫网捕或卷扫第四节第四节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 混凝剂分类 铝盐 无机混凝剂 铁盐 PAC 无机高分子 PFS 天然高分子 有机混凝剂 人工合成高分子 混凝剂发展方向 定义 作用 分类混凝剂混凝剂助凝剂助凝剂第五节第五节 混凝工艺混凝工艺工艺流程工艺流程混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀分离
12、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）混凝剂的投加混凝剂的投加混合混合絮凝反应絮凝反应第五节第五节 混凝工艺混凝工艺工艺流程工艺流程混凝剂的投加混凝剂的投加混合混合絮凝反应絮凝反应 固体投加固体投加、液体投加液体投加 投加方式投加方式第五节第五节 混凝工艺混凝工艺工艺流程工艺流程混凝剂的投加混凝剂的投加混合混合絮凝反应絮凝反应 （一）（一） 混合的作用混合的作用 （二）速度梯度与搅
13、拌强度（二）速度梯度与搅拌强度 （三）混合方式（三）混合方式第五节第五节 混凝工艺混凝工艺工艺流程工艺流程混凝剂的投加混凝剂的投加混合混合絮凝反应絮凝反应（一）絮凝反应的作用（一）絮凝反应的作用（二）反应的水力条件（二）反应的水力条件（三）反应设备（三）反应设备（四）絮凝反应器的设计要点（四）絮凝反应器的设计要点第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素浊度浊度水温水温pHpH值及碱度值及碱度共存杂质共存杂质浊度 浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝剂用量也不同。 低浊水缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混合池入口，以促进反应过程。混凝剂混凝剂水力条件水力条件第六节第六节 影响混
14、凝的因素影响混凝的因素浊度浊度水温水温pHpH值及碱度值及碱度共存杂质共存杂质水温 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。 另外，水温也影响反应后的沉降过程。混凝剂混凝剂水力条件水力条件第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素浊度浊度水温pHpH值及碱度值及碱度共存杂质共存杂质pH值及碱度影响混凝效果的重要因素 (1)pH值影响胶体颗粒表面电荷及电位 对于带正电胶体，pH降低， H+吸附量增加，胶粒电荷增大，电泳速度加快；pH升高，结果与上相反。 (2)pH值对混凝剂作用的影响 pH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同
15、，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pH值的变化，必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。混凝剂混凝剂水力条件水力条件第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素浊度浊度水温pH值及碱度共存杂质共存杂质共存杂质 (1)有利成分: 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，促进胶体凝聚，且浓度越高，促进能力越强。 (2)不利成分: 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。混凝剂混凝剂水力条件水力条件第六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因
16、素浊度水温pH值及碱度共存杂质混凝剂 （重点） 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。 胶体电位高，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。 混凝剂投加量 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验确定。 混凝剂的投加顺序 当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。 一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50um以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。 混凝剂混凝剂水力条件水力条件第
17、六节第六节 影响混凝的因素影响混凝的因素浊度水温pH值及碱度共存杂质水力条件 水力条件对混凝剂效果有重要影响。主要的控制指标为搅拌强度和搅拌时间。 混合阶段，要求混凝剂于废水迅速均匀混合，为此要求G在500-1000s 1，搅拌时间t 应在10-30s。 反应阶段，相应G和t值分别应在20-70s-1和15-30min . 为确定最佳的工艺条件，一般情况下，可以用烧杯搅拌进行混凝的模拟实验。混凝剂水力条件水力条件谢谢 谢！谢！电位离子反离子扩散层扩散层胶团边界胶团边界滑动面滑动面胶粒胶粒吸附层吸附层胶核胶核电位电位电位电位滑动面与溶液本体之间的电势差称为 电势。有时也称为电动电势，这是因为只有
18、当固液两相发生相对移动时才有 电势。它是固液界面静电排斥力大小的量度,也是衡量分散体系稳定性的重要参数。n胶核表层荷电后，留在溶液中的反离子由于离子静电作用必围绕于胶核周围，但离子本身的热运动又使一部分反离子扩散到较热的介质中去。n一些紧紧地吸引于胶核近旁的反离子与被吸附于胶核表层的离子组成吸附层，而其余的反离子则组成扩散层。胶核与吸附层组成胶粒，而胶粒与扩散层中的反离子组成胶团。 胶体在水中受到几个方面的影响： （1）由于胶粒的带电现象，带相同电荷的胶体产生静电斥力，而且电位越高，胶体间的静电斥力越大。 （2）受水分子热运动的撞击，使胶体在水中做不规则的布朗运动。 （3）胶粒之间还存在着相互
19、引力范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距离的平方成反比，当间距较大时，可忽略不计。 一般水中的胶粒，电位较高。其互相间斥力不仅与电位有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。 使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带电而产生的，如果胶粒的电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。混凝剂的分类混凝剂的分类第四节第四节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 对于混凝剂
20、而言，在废水处理时：对于混凝剂而言，在废水处理时：（带负电胶体）带负电胶体） （1）普通电解质）普通电解质 只有压缩双电层和吸附电中和作用；只有压缩双电层和吸附电中和作用； （2）高分子物质）高分子物质 A、阳离子型（带正电荷）聚合电解质，具有电中和作用和、阳离子型（带正电荷）聚合电解质，具有电中和作用和吸附架桥功能。吸附架桥功能。 B、非离子型（不带电荷）或阴离子型（带负电荷）聚合电、非离子型（不带电荷）或阴离子型（带负电荷）聚合电解质，只能起吸附架桥作用。解质，只能起吸附架桥作用。 传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。 铝盐 硫酸铝（Al2(SO4)318H2O） 明矾（K2SO4Al2(S
21、O4)324H2O） 由于铝的比重小，在水温低的情况下，絮粒较轻而疏松，处理效果较差。 pH有效范围较窄，在5.5-8之间。 投加量大。无机混凝剂无机混凝剂以以 铝盐铝盐 为例，介绍混凝的过程：为例，介绍混凝的过程： 在水中，Al3+以Al(OH)63+的形态存在，发生水解： Al(H2O)63+ =Al (OH)(H2O)52+ + H+ Al(OH)(H2O)52+ = Al(OH )2(H2O)4+ + H+ Al(OH )2(H2O)4+ =Al(OH )3(H2O)3 + H+ （1）pH4时，水中以Al(H2O)63+ 为主； （2） pH45时，以Al (OH)(H2O)52+
22、、Al(OH )2(H2O)4+ 及少量的Al(OH )3(H2O)3； （3）pH78时，水中以Al(OH )3(H2O)3为主。 （4）pH9时，水中产生Al(OH )3沉淀。水解过程水解过程 单核络合物通OHOH- -桥键缩聚桥键缩聚成单核羟基络合物： Al(H2O)63+ +Al (OH)(H2O)52+ + Al2 (OH)(H2O)105+H2O 两个单羟基络合物可缩合成双羟基双核络合物： OH 2Al (OH)(H2O)52+ = (H2O)4Al Al(H2O)44+ + 2H2O OH 生成物Al2(OH)2(OH)84+还可进一步缩合成Al3(OH)4(H2O)105+ 缩
23、合产物同时也会发生水解反应： Al3(OH)4(H2O)105+ Al3(OH)5(H2O)94+ + H+ 水解与缩聚两种反应交替进行，最终生成聚合度极大的中性氢氧化铝，浓度超过其溶解度时析出氢氧化铝沉淀。铝离子在水中化学反应的全过程铝离子在水中化学反应的全过程 在pH 较低时，高电荷低聚合度的络合物占多数； 在pH 较高时，低电荷高聚合度的络合物占多数。其中： 对于高电荷低聚合度的水解聚合物，主要起到压缩双电层和吸附架桥作用； 对于低电荷高聚合度的水解聚合物，主要起到吸附架桥作用和沉淀网捕作用； 对于高聚合度的水解沉淀物，以吸附、网捕、卷带作用为主。 AlAl3+3+在水中的存在状态和在水
24、中的存在状态和pHpH有关有关： 铁盐 三氯化铁（FeCl36H2O） 硫酸亚铁（FeSO47H2O） 生成的絮粒在水中的沉淀速度较快； 处理浊度高、水温较低的废水，效果比较显著； FeCl3容易吸水潮解，故不易保管；腐蚀性强，对混凝土也产生腐蚀作用；生成Fe(OH)2它的溶解度很大，残留水中的Fe2+会使处理后的水带色。 无机混凝剂无机混凝剂 无机高分子混凝剂 聚合氯化铝 (碱式氯化铝，简称PAC) 化学通式为Al2(OH)nCl6-nm,式中n5，m10。 制备：以铝灰或含铝矿物作原料，采用酸溶法或碱溶法加工制成的。参考书：碱式氯化铝李润生 A 对水质适应性较强，适用pH范围广，5-9之间
25、； B 絮凝体形成快，比重大，沉降性好； C 投药量低。 D 碱化度较高，对设备的腐蚀性小，处理后的水pH和碱度下降较小。无机混凝剂无机混凝剂 聚合硫酸铁(碱式硫酸铁)(简写PFS) 化学通式为Fe2(OH)n(SO4)3- n/2m式中n10。 A 适用范围广：pH 4-11；低水温，混凝效果稳定； B 用量小，絮凝体沉降性能好； C COD去除率和脱色效果好； D 处理后水中铁残留量低，腐蚀性较小。 无机混凝剂无机混凝剂1 1、高分子混凝剂分类、高分子混凝剂分类 (1) (1) 天然高分子混凝剂天然高分子混凝剂 主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。 特点：特点：电荷
26、密度小，分子量较低，且易发生降解而失去活性。电荷密度小，分子量较低，且易发生降解而失去活性。 (2) (2) 人工合成高分子混凝剂人工合成高分子混凝剂 水处理中常用阴离子型、阳离子型、非离子型水处理中常用阴离子型、阳离子型、非离子型3 3种高分子混凝剂种高分子混凝剂。2 2、高分子混凝剂的作用、高分子混凝剂的作用 靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的吸附作用。靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的吸附作用。 高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸展形状，从而发挥高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸展形状，从而发挥吸附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后，缠结在一起。吸附架桥作用，把许多细
27、小颗粒吸附后，缠结在一起。 有机混凝剂有机混凝剂人工合成高分子混凝剂 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。 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。 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。有机混凝剂有机混凝剂聚丙烯酰胺 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
28、） 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 有机混凝剂有机混凝剂 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研究发展方向混凝剂研究发展方向 (一)定义 当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。 (二) 作用 （调节或改善混凝的条件） 改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。 调整废水的pH和碱度，使其达到最佳的混凝条件
29、。 (三)助凝剂分类 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。助凝剂助凝剂 问题： 分离絮体可以采用哪些工艺？ 混凝沉淀工艺混凝工艺 混凝气浮工艺 ( (一一) )混凝剂干投法混凝剂干投法 （应用较少）（应用较少） 工艺流程：药剂输送粉碎提升计量加药混合( (二二) )混凝剂湿投法混凝剂湿投法
30、 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）(三) 混凝剂投加方式 重力投加 虹吸式定量投加 水射器投加 用计量泵投加药剂 (一) 混合的作用 使药剂能快速、均匀地分散到废水中。 快速快速：是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，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；颗粒； 均匀均匀：是为了化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。是
31、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： 搅拌时间：1030s，工业应用常取2min。 速度梯度：G=5001000s-1。 （二）（二） 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度差是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速度差dudu与垂与垂直水流距离直水流距离dydy间的比值，即间的比值，即G=du/G=du/dydy。 （单位：（单位：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。速度差越大，颗粒间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
32、生碰撞。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。在之间。在G G值给定的情况下，值给定的情况下，可调节可调节t t值来改善反应效果。值来改善反应效果。 （三）混合方式（三）混合方式 常见混合方式：常见混合方式： 管式混合管式混合 其他水力混合其他水力混合 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
33、、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 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，借助水流进行混合。 药剂加入方式：药剂加入方式： 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。 C C、扩散混合器、扩散混合器 在管式孔板混合器前加在管式孔板混合器前加一锥形帽，水流和药剂一锥形帽，水流和药剂对冲锥形帽而后扩散形对冲锥形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂和成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。水达到快速混合。 2 2、其它水力混合方式、其
34、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 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 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。 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混合。以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行混合。 D D、涡流式混合设备、涡流式混合设备设计要点：设计要点： 底部锥角底部锥角30
35、-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。 E E、廊道式格板混合池、廊道式格板混合池3、水泵混合（泵前投加，泵后投加） 泵前投加是指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，目前多以这种方式为主。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。 4 4、机械搅拌混合机械搅拌混合 ( (一一) ) 反应的作用反应的作用 是使混合形成的小絮凝体
36、经过充分碰撞接触，絮凝成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。较大颗粒的过程。 ( (二二) ) 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，使小絮体有一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。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影响。太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。 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=1530
37、min30min。 絮凝控制指标絮凝控制指标GtGt值值=10=104 4-4-410105 5 设备分类设备分类 （按（按搅拌方式搅拌方式分）分） 1 1、水力搅拌反应池水力搅拌反应池 2 2、机械搅拌反应池机械搅拌反应池 3 3、组合反应池组合反应池 1 1、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、涡流式反应池 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 a a、往复式、往复式 特点：特点： 水流在池内作
38、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别采用相对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。折板、平行折板和平行直板。 另外还有采用波
39、形板的。另外还有采用波形板的。 （竖直放置）（竖直放置） C C、穿孔旋流反应池、穿孔旋流反应池 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。 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设计要点：设计要点： 底部锥角底部锥角30-4530-45
40、， 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。 2 2 机械搅拌反应池机械搅拌反应池 A 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 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，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起逐渐减小到末挡的起逐渐减小到末挡的0.25m/s0.25m/s。 3 3 组合絮凝池组合絮凝池
