1、第二章第二章 水中浊度的去除水中浊度的去除 （混凝设备及应用）（混凝设备及应用）1. 混凝去除的对象2. 胶体的性质3. 水的混凝机理与过程4. 混凝剂与助凝剂5. 混凝动力学6. 混凝影响因素7. 混凝设备8. 混凝的应用 2.7.1 混合设备混合设备 (1) 水泵混合水泵混合 投药投加在水泵吸水口或管上。混合效果好，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，两者间距不大于靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不大于150m。2.7 混凝设备混凝设备 (2) 管式混合管式混合 管式静态混合器：
2、管式静态混合器：流速不宜小于流速不宜小于1m/s，水头损，水头损失不小于失不小于0.30.4m，简单易行，见图，简单易行，见图2-12。 扩散混合器：扩散混合器：是在是在管式孔板混合器管式孔板混合器前加一个锥前加一个锥形帽，锥形帽夹角形帽，锥形帽夹角90。顺流方向投影面积为进。顺流方向投影面积为进水管总截面面积的水管总截面面积的1/4，开孔面积为进水管总截面，开孔面积为进水管总截面面积的面积的3/4，流速为，流速为1.01.5m/s，混合时间，混合时间23s。节管长度不小于节管长度不小于500mm。水头损失约。水头损失约0.30.4，直，直径在径在DN200DN1200，见图，见图2-13。
3、药剂原水管道 管道 单元混合体静态混合器原水原水管投药套管塑料管孔板锥帽挡板支架图 2-12 管式静态混合器图 2-13 扩散混合器 (3) 机械混合机械混合 在池内安装搅拌装置，搅拌器可以是桨板在池内安装搅拌装置，搅拌器可以是桨板式、螺旋桨式，速度梯度式、螺旋桨式，速度梯度7001000s-1，时间，时间1030s以内，优点是混合效果好，不受水质以内，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。影响，缺点是增加机械设备，增加维修工作。 2.7.2 絮凝设备絮凝设备 (1) 隔板絮凝池隔板絮凝池 隔板絮凝池分隔板絮凝池分往复式和回转式往复式和回转式，见图，见图2-14与图
4、与图2-15。 隔板絮凝池的水头损失由局部水头和沿程水头损失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组成。往复式总水头损失一般在0.30.5m，回转式的，回转式的水头损失比往复式的小水头损失比往复式的小40左右。左右。 隔板絮凝池特点：隔板絮凝池特点：构造简单、管理方便，但絮凝效构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大。适应大水厂。果不稳定，池子大。适应大水厂。 隔板隔板絮凝池的设计参数：絮凝池的设计参数： 流速：起端流速：起端0.5-0.6m/s，末端，末端0.2-0.3m/s段数：段数：46段；段； 转弯处过水断面积为廊道过水断面积的转弯处过水断面积为廊
5、道过水断面积的1.21.5倍；倍； 絮凝时间：絮凝时间：2030min； 隔板间距：不大于隔板间距：不大于0.5m，池底应有，池底应有0.020.03坡度直径不坡度直径不小于小于150mm的排泥管；的排泥管； 廊道的最小宽度不小于廊道的最小宽度不小于0.5m； 各段的水头损失各段的水头损失 ， 总水头损失总水头损失：: 局部阻力系数局部阻力系数 Ri：第i廊道过水断面水力半径廊道过水断面水力半径it : 第第i廊道转弯处水流速度廊道转弯处水流速度 Ci：流速系数：流速系数vi: 第第i廊道内水流速度廊道内水流速度mi:第第i廊道水流转弯次数廊道水流转弯次数iiiiiilRCvgvmhit222
6、2 ihh图图2-14 往复式隔板絮凝池往复式隔板絮凝池图图2-15 回转式隔板絮凝池回转式隔板絮凝池 (2) 折板絮凝池折板絮凝池 通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰对波谷隔板改成一定角度的折板。折板波峰对波谷平行安装称平行安装称“同波折板同波折板”，波峰相对安装称，波峰相对安装称“异波折板异波折板”。与隔板式相比，水流条件大。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，折板费用较高。其示意图见图修较困难，折板费用较高。其示意图见图2-16与图与图2-17。
7、AA水流向上水流向下出水进水平面图进水A-A剖面折板图 2-17 多通道折板絮凝池示意 (3) 机械絮凝池机械絮凝池 机械絮凝池的剖面示意见图机械絮凝池的剖面示意见图2-18。 搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安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。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，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值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面积。和桨板面积。 功率计算功率计算 水流对桨板的阻力就是桨板施于水的推力，在水流对桨板的阻力就是桨板施于水的推力，在dA微面微面积上水流阻
8、力积上水流阻力 （2-15） 阻力阻力dFi所耗功率，即桨板施于水的功率：所耗功率，即桨板施于水的功率： （2-16） 式中：式中：为水流旋转线速度，为水流旋转线速度，为桨板旋转角速为桨板旋转角速 度，度，r为为旋转半径旋转半径 因此因此 （2-17） dAvCdFDi22 ldrvCdAvCvdFdPDDii3322 ldrrCdPDi332 第第i块桨板克服水的阻力所耗功率：块桨板克服水的阻力所耗功率：（2-18） 设每根旋转轴在不同旋转半径上装相同数量的桨板，则每设每根旋转轴在不同旋转半径上装相同数量的桨板，则每根旋转轴全部桨板所耗功率：根旋转轴全部桨板所耗功率： （2-19）每根旋转轴
9、所需电动机功率：每根旋转轴所需电动机功率： （2-20） )12(824433321rrlCdrrlCPDrrDi )12(84431rrlCPnD 211000 PN 设计参数设计参数 a 絮凝时间絮凝时间1015分。分。 b 池内一般设池内一般设34挡搅拌机。挡搅拌机。 c 搅拌机转速按叶轮半径中心点线速度计算确定，线速搅拌机转速按叶轮半径中心点线速度计算确定，线速度第一挡度第一挡0.5m/s逐渐减小至末挡的逐渐减小至末挡的0.2m/s。 d 桨板总面积宜为水流截面积的桨板总面积宜为水流截面积的1020，不宜超过，不宜超过75，桨板长度不大于叶轮半径的，桨板长度不大于叶轮半径的75，宽度宜
10、取，宽度宜取1030cm。 优缺点优缺点 机械絮凝池的优点是调节容易，效果好，大、中、小机械絮凝池的优点是调节容易，效果好，大、中、小水厂均可，但维修是问题。水厂均可，但维修是问题。 (4) 穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池 由若干方格组成。由若干方格组成。分格数一般不少于分格数一般不少于6格。格。流速逐流速逐渐减小，渐减小，G也相应减小以适应絮凝体形成，孔口流速也相应减小以适应絮凝体形成，孔口流速宜取宜取0.61.0m/s，末端流速宜取，末端流速宜取0.20.3m/s。絮凝时。絮凝时间间1525min。穿孔旋流絮凝池的平面示意图见图。穿孔旋流絮凝池的平面示意图见图2-19。 穿孔旋流絮凝池的优点
11、是构造简单，施工方便，穿孔旋流絮凝池的优点是构造简单，施工方便，造价低，造价低，可用于中、小型水厂可用于中、小型水厂或与其他形式的絮凝池或与其他形式的絮凝池组合应用。组合应用。 上面进水下面进水图 2-19 穿孔旋流絮凝池平面示意图 (5) 网格、栅条絮凝池网格、栅条絮凝池 网格、栅条絮凝池设计成多格竖井回流网格、栅条絮凝池设计成多格竖井回流式。每个竖井安装若干层网格或栅条，各竖式。每个竖井安装若干层网格或栅条，各竖井间的井间的隔墙上、下交错开孔隔墙上、下交错开孔，进水端至出水，进水端至出水端逐渐减少，一般分端逐渐减少，一般分3段段控制控制:前段前段为密网或为密网或密栅，密栅，中段中段为疏网或
12、疏栅，为疏网或疏栅，末段末段不安装网、不安装网、栅。栅。网格（栅条）絮凝池的示意图见图网格（栅条）絮凝池的示意图见图2-20。进水平面布置（2）网格（3）栅条下面进出水上面进出水水流向上水流向下图 2-20 网格（或栅条）絮凝池平面示意图 （图中数字表示网格层数） 网格絮凝池效果好，水头损失小，网格絮凝池效果好，水头损失小，絮凝时间较短，但还存在末端池底积絮凝时间较短，但还存在末端池底积泥现象，小数水厂发现网格上泥现象，小数水厂发现网格上滋生藻滋生藻类、堵塞网眼现象类、堵塞网眼现象。其设计参数见表。其设计参数见表2-2表表2-2 栅条、网格絮凝池主要设计参数栅条、网格絮凝池主要设计参数絮絮凝凝
13、池池型型絮凝池分絮凝池分段段 栅条缝隙栅条缝隙或网格孔或网格孔眼尺寸眼尺寸（mm）板条板条宽度宽度（mm） 竖井平竖井平均流均流 速速（m/s） 过栅或过过栅或过网流速网流速（m/s） 竖井之竖井之间孔洞间孔洞流诉流诉m/s)栅条或间栅条或间格构件布格构件布设层数设层数（层）（层）/层距层距（cm）絮凝絮凝时间时间mm ）流速梯流速梯度（度（s-1）栅栅条条絮絮凝凝池池 前段前段（安放密（安放密栅格）栅格） 50500.120.140.250.30 0.300.20 16/60 35 70100 中段（安中段（安装疏栅条）装疏栅条） 80500.120.14 0.220.25 0.200.15
14、 8/60 35 4060 末段（不末段（不安放栅条）安放栅条） 0.100.14 0.100.14 45 1020 网网格格絮絮凝凝池池前段（安前段（安放密网格）放密网格） 808035 0.120.14 0.250.30 0.300.20 16/6070 35 70100 中段（安中段（安装疏网格）装疏网格） 100100 35 0.120.14 0.220.35 0.200.15 16/6070 35 4050 末段（不末段（不安放网格）安放网格） 0.100.14 0.100.14 45 1020 网格和栅条絮凝池在不断完善和发展之中，絮凝池宜与沉淀池合建，一般布置成两组并网格和栅条絮
15、凝池在不断完善和发展之中，絮凝池宜与沉淀池合建，一般布置成两组并联形式。每组设计水量一般为联形式。每组设计水量一般为1.02.5万万m3/d之间。之间。 (6) 不同形式絮凝池组合应用不同形式絮凝池组合应用 每种形式的絮凝池各有其优缺点。不同形式每种形式的絮凝池各有其优缺点。不同形式的絮凝池组合应用可以相互补充，取长补短。往的絮凝池组合应用可以相互补充，取长补短。往复式和回转式隔板絮凝池在竖向组合是常用方式复式和回转式隔板絮凝池在竖向组合是常用方式之一，穿孔旋流与隔板絮凝池也往往组合应用。之一，穿孔旋流与隔板絮凝池也往往组合应用。不同形式絮凝池配合使用，效果良好，但设备形不同形式絮凝池配合使用
16、，效果良好，但设备形式增多，应根据具体情况决定。式增多，应根据具体情况决定。水力网格絮凝池水力网格絮凝池表表2-3 不同形式絮凝池比较不同形式絮凝池比较 形式优缺点适用条件往复式隔板絮凝池优点：絮凝效果较好，构造简单，施工方便缺点：絮凝时间长，水头损失较大，转折处絮体易碎，出水流量不易分配均匀30000m3/d水量变动小回转式隔板絮凝池优点：絮凝效果较好，水头损失较小，构造简单，管理方便缺点：出水流量不易分配均匀30000m3/d水量变动小旧池改造折板絮凝池优点：絮凝时间短，絮凝效果好缺点：构造复杂，水量变化影响絮凝效果水量变化不大网格（栅条）絮凝池优点：絮凝时间短，絮凝效果较好，构造简单缺点
17、：水量变化影响絮凝效果水量变化不大水量：1.02.5万 m3/d机械絮凝池优点：絮凝效果较好，水头损失小，适应水质和水量变化缺点：需机械设备和经常维修大小水厂，水质水量变化较大水厂水力网格絮凝池水力网格絮凝池第二章第二章 常规处理单元和工艺常规处理单元和工艺叠层式的水平沉淀池叠层式的水平沉淀池第三节第三节 混合、反应、沉淀混合、反应、沉淀水力絮凝池水力絮凝池机械絮凝设备机械絮凝设备(1) 如何在工程设备上实现混凝混合阶段和絮凝反应阶段对水力学条件的要求？(2) 水力絮凝反应设备有何特点？在工艺设计上应注意的关键环节是什么？(3) 你认为混凝设备今后应如何发展？本节思考题本节思考题2.8 混凝的
18、应用混凝的应用1. 混凝在给水处理的应用2. 混凝在废水处理的应用以地面水为水源的给水处理工艺：原水 混凝 沉淀 过滤 消毒 饮用水以地面水为水源时，去除浊度和细菌。经混凝沉淀后一般浊度小于10度。度。2.8.1 混凝在给水处理中的应用混凝在给水处理中的应用(1) 工业废水：工业废水：用于处理特殊废水，脱色、去除悬浮物等。 印染废水处理：印染废水处理：适用于含颜料、分散染料、水溶性分子量较大的等染料废水处理。混凝剂选择与染料种类有关，需做混凝试验。可以单独用无机混凝剂，也可和高分子絮凝剂联用。2.8.2 混凝在废水处理中的应用混凝在废水处理中的应用例：例：某针织厂废水TOC为为5060mg/L
19、，pH值为值为7.5。采用PAC混凝剂，投加量为混凝剂，投加量为140mg/L时，时，TOC去除率为去除率为68。 含油废水处理：含油废水处理：乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电层。通常采用混凝气浮工艺。例：例：某炼油厂废水加PAC采用二级气浮采用二级气浮原水含油50 100mg/L投加PAC 50mg/L一级气浮出水，油一级气浮出水，油2030mg/LPAC 30mg/L二级气浮出水，油二级气浮出水，油1520mg/L(3) 肉类加工厂废水处理：肉类加工厂废水处理：例：某肉类加工厂屠宰废水COD为为670mg/L，用聚合硫酸铁处理后，COD去除率在去除率在77%以上。以上。混凝优点
20、：上马快、投资省、效果好，但运转费高，沉渣多。 BOD5: 2030mg/L COD50 mg/LCOD: 60100mg/LSS: 2030mg/L含有粒径数nm到到10m的的颗粒（2）废水深度处理与回用）废水深度处理与回用二级生物二级生物处理出水处理出水混凝剂混凝剂混凝沉淀混凝沉淀过滤过滤去除颗粒物、氮、磷、砷、汞等市政杂用绿化、洗车冷却用水本节思考题本节思考题(1)混凝在给水处理和废水处理中的作用？(2)混凝在给水处理和废水处理应用中，各应注意什么问题？u混凝效果的好坏与混凝效果的好坏与混凝剂种类、混凝剂投加量、混凝剂种类、混凝剂投加量、pH 值、值、搅拌程度、原水水质、混凝剂和助凝剂投
21、加顺序等有关。搅拌程度、原水水质、混凝剂和助凝剂投加顺序等有关。l所谓强化混凝：是指为提高常规混凝效果所采取的一系所谓强化混凝：是指为提高常规混凝效果所采取的一系列强化措施列强化措施,即确定混凝的即确定混凝的最佳条件最佳条件(混凝剂种类、混凝剂混凝剂种类、混凝剂投加量、投加量、pH 值等值等),增大絮体对水中超微颗粒的碰撞、吸增大絮体对水中超微颗粒的碰撞、吸附和脱除作用附和脱除作用,降低出水浊度降低出水浊度,提高对有机物的去除率提高对有机物的去除率。补充内容：补充内容：强化混凝理论强化混凝理论如何提高混凝对有机物的去除效果？如何提高混凝对有机物的去除效果？ 提出强化混凝理论提出强化混凝理论强化
22、混凝去除有机物机理强化混凝去除有机物机理u而对于溶解态有机物， 在一般混凝条件下去除率很低, 主要原因是由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物- 金属氢氧化物所吸附。因此,必须通过强化混凝改善混凝处理条件,提高去除率。一般水中有机物是通过电性中和、吸附架桥、网捕沉淀得以去除一般水中有机物是通过电性中和、吸附架桥、网捕沉淀得以去除n强化混凝去除溶解态有机物的作用机理：强化混凝去除溶解态有机物的作用机理：包括化学沉淀作用和固体物质表面的吸附沉淀作用。 带正电荷的金属离子及其水解聚合产物可能同有机物所带的官能团反应， 生成不溶性腐殖酸盐或配合物， 然后发生沉淀， 即化学沉淀； 此外， 有机物
23、还可能混合到金属氢氧化物矾花之中或水中所含黏土矿物之中， 被吸附而发生共沉淀。 一般认为, 在较低混凝剂投量和较低 pH 值条件下,第一个机理发挥主导作用； 而在较高混凝剂投量和较高 pH 值条件下,第二个机理发挥主导作用。在低 pH 值、高混凝剂用量的强化混凝条件下，能形成大量金属氢氧化物,改善混凝剂水解产物的形态且使其正电荷密度上升；同时低 pH 条件会影响有机物离解度和改变水中有机物的存在形态,有机物质子化程度提高,电荷密度降低,进而降低其溶解度及亲水性,成为较易被吸附的形态, 吸着到大量存在的金属氢氧化物颗粒上共沉淀,这样可提高水中溶解态有机物的去除率,进而高水中有机物总的去除率。u低低 pH 值、高混凝剂用量的强化混凝值、高混凝剂用量的强化混凝(1)混凝去除的主要对象？(2)混凝的作用机理？混凝过程的特点？(3)混凝影响主要因素？(4)混凝主要设备？(5)混凝的应用？本章总结本章总结
