1、水污染控制工程课件第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备一、工艺流程一、工艺流程 混凝工艺流程由混凝工艺流程由药剂投加药剂投加、混合混合、反应反应及及沉沉淀分离淀分离等单元组成。等单元组成。混合混合 使混凝剂迅速、均匀地分散到使混凝剂迅速、均匀地分散到 废水中，通过压缩双电层和电中和作废水中，通过压缩双电层和电中和作用，使胶体脱稳，形成小用，使胶体脱稳，形成小“矾花矾花”。反应反应 在一定的水流条件下，小在一定的水流条件下，小“矾花矾花”通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形成较大的絮体。成较大的絮体。沉淀沉淀 反应过程形成的大絮体进入沉淀反应过程形成的大絮体进入
2、沉淀池进行分离。（问题）池进行分离。（问题）第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 问题：分离絮体可以采用哪些工艺？混凝沉淀工艺混凝沉淀工艺混凝工艺混凝工艺 混凝气浮工艺混凝气浮工艺混凝的设备混凝剂的溶解配置投加设备反应设备混合设备二、化学混凝的设备二、化学混凝的设备1 1、混凝剂的调配与投加、混凝剂的调配与投加 （1 1）混凝剂的调配混凝剂的调配 （2 2）混凝剂的投加混凝剂的投加 固体投加固体投加 液体投加液体投加第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备(一一)混凝剂干投法混凝剂干投法(dry)（应用较少）（应用较少）第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备工艺流程：工艺流程：药剂
3、输送药剂输送粉碎粉碎提升提升计量计量加药混合加药混合工作原理：图工作原理：图(二二)混凝剂湿投法混凝剂湿投法(wetted)第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备工艺流程：工艺流程：溶解池溶解池溶液池溶液池定量控制设备定量控制设备投加设备投加设备混合池混合池 溶解设备：溶解池、搅拌设备。溶解设备：溶解池、搅拌设备。药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人工调配等。工调配等。溶液池：配制一定浓度溶液的设施。溶液池：配制一定浓度溶液的设施。其它设备其它设备：（略）：（略）溶液池容积溶液池容积V1：式中式中V1为溶液池容积。为溶液池容积。Q处理
4、的水量处理的水量 m3/hA混凝剂最大投加量，混凝剂最大投加量，mg/Lw溶液浓度，无机药剂一般取溶液浓度，无机药剂一般取1020%；有机；有机0.51.0%n每日调制次数，一般每日调制次数，一般26次次wnAQwnAQV417100010001002411 1、混凝剂的溶解和溶液配制、混凝剂的溶解和溶液配制V2=（0.20.3）V1式中：式中：V2溶解池容积，溶解池容积，m32、混凝剂投加设备、混凝剂投加设备混凝剂投混凝剂投加设备加设备计量设备计量设备药液提升设备药液提升设备投药箱投药箱注入设备注入设备 浮球阀计量系统浮球阀计量系统 利用槽内浮球阀与槽利用槽内浮球阀与槽底管口高差底管口高差(
5、H)(H)恒定，槽恒定，槽底管口流量不变原理，通底管口流量不变原理，通过改变池底管口苗嘴或孔过改变池底管口苗嘴或孔板的孔径来控制投药量。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）计量设备 转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。浮子浮子苗嘴苗嘴(孔板孔板)计量系统计量系统2 2）投加方式）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 高位溶液池重力投加：适用取水泵房距水厂较远者，安
6、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。重力投加重力投加 可直接将混凝可直接将混凝剂溶液投入管道内剂溶液投入管道内或水泵吸水管喇叭或水泵吸水管喇叭口处。口处。水射器投加水射器投加水射器又称射流器水射器投加水射器投加Flash示意图示意图 用计量泵投加药剂用计量泵投加药剂1 1、混合的作用混合的作用 使药剂能使药剂能快速、均匀快速、均匀地分散到废水中。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：是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要尽量
7、造成急速扰动以生成大量细小速度很快，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；絮体，并不要求生成大颗粒；均匀均匀：是为了化学反应能在废水中各部分得到：是为了化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。均衡发展。水力条件要求：水力条件要求：搅拌时间：搅拌时间：101030s30s，工业应用常取，工业应用常取2 2minmin。速度梯度：速度梯度：G=500G=5001000s1000s-1-1。三、混合三、混合 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是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速度度差差dudu与垂直水流距
8、离与垂直水流距离dydy间的比值，即间的比值，即G=du/dyG=du/dy。（单（单位：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，颗粒间也越易发大，颗粒间越易发生碰撞；间距越小，颗粒间也越易发生碰撞。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值可间接表示整个反应时间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，一般内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般GtGt值应控值应控制在制在10104 410105 5之间。在之间。在G G值给定的情况下，可调
9、节值给定的情况下，可调节t t值来改善值来改善反应效果。反应效果。搅拌强度表示搅拌强度表示混合方式混合方式水泵混合水泵混合隔板混合隔板混合机械混合机械混合2、混合方式、混合方式 将药剂投加在水泵的吸水管内或喇叭口处，利用水泵叶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。轮高速旋转达到快速混合的目的。特点：特点：混合效果好，不需另建混合设施；混合效果好，不需另建混合设施；节省动力；节省动力；各型水厂均可采用；各型水厂均可采用；要求：要求：泵房距离处理设备不大于泵房距离处理设备不大于150150m m。1 1）水泵混合）水泵混合 2 2）分流隔板混合池）分流隔板混
10、合池 3 3）机械搅拌混合）机械搅拌混合 1 1、管式混合、管式混合 A A、普通管道混合、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、扩散混合器第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 A A、普通管道混合、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。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：图图 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。第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备LPD系列系列管式静态混合器示意图管式静态混合器示意图 由一系列安装在空心管道中
11、的半椭圆形叶片构成，一个单元包括两个互相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，其结果是将物流分成几股，在湍流过垂直的叶片，混合过程也是分裂过程，其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LPDLPD系系列静式混合机能够充分满足大多数污水混合需要。列静式混合机能够充分满足大多数污水混合需要。C C、扩散混合器、扩散混合器 在管式孔板混合器前在管式孔板混合器前加一锥形帽，水流和药加一锥形帽，水流和药剂对冲锥形帽而后扩散剂对冲锥
12、形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂形成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。和水达到快速混合。第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 2 2、其它水力混合方式、其它水力混合方式 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、廊道式格板混合池第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 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30304545；反应时间反应时间1 11.5min1.5min，2min2min；入口流速入口流速1 11.5m/
13、s1.5m/s；圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速2525mm/smm/s。第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 E E、廊道式格板混合池、廊道式格板混合池第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备水泵混合的投药位置水泵混合的投药位置 （1 1）泵前投加）泵前投加 （2 2）泵后投加）泵后投加 第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 1 1、泵前投加、泵前投加 加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口处，见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，而且借用水泵叶轮使药剂和原水得到
14、充分混合，而且借助于水泵吸力吸入，容易加注。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。缺点是药剂对水泵有一定的腐蚀作用。2 2、泵后投加、泵后投加 加注在水泵出水压力管（见图）或沉淀池进口处。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（约大于当取水泵离净水装置较远（约大于500m500m）时，为防止反应）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。水效果，所以采用泵后投加。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后投加因投药点承压或无吸
15、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。泵。其优点是不发生药剂对水泵的腐蚀。1 1、反应的作用反应的作用 是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触，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。絮凝成较大颗粒的过程。四、絮凝反应四、絮凝反应(reaction)反应设备应有一定的停留时间和适当的搅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。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，会对反应池的絮凝搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。效果产生影响。2 2、反应过程的水力条件反应过程的水力条件絮凝控制指
16、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=1530min30min。絮凝控制指标絮凝控制指标GtGt值值=10=104 44 410105 5 第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 以以aGtCaGtC值值（C C为胶体浓度，为胶体浓度，a a表示有效碰撞系数）表示有效碰撞系数）作为反应设备的控制参数。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，则如果脱稳颗粒每次碰撞都能导致凝聚，则a=1a=1，实际上总是实际上总是a1a1。(1)(1)设备分类设备分类 （按
17、搅拌方式分）（按搅拌方式分）A A、水力搅拌反应池：、水力搅拌反应池：B B、机械搅拌反应池：、机械搅拌反应池：(2)(2)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 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 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 第五节第五节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备a a、往复式、往复式 特点：特点：水流在池内作水流在池内作180180 转弯，局部水头损失较大，转弯，局
18、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0.3-0.50.3-0.5m m。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%。回转式隔板反应池回转式隔板反应池 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。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。另外还有采用波形板的。（竖
19、直放置）（竖直放置）第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备设计要点：设计要点：反应时间反应时间8-158-15minmin；喷 嘴 入 口 流 速喷 嘴 入 口 流 速 2-2-3 3m/sm/s。D、涡流式反应池涡流式反应池第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备设计要点：设计要点：底部锥角底部锥角30-4530-45，反应时间反应时间6-106-10minmin，入口流速入口流速0.70.7m/sm/s，圆柱部分上升流速圆柱部分上升流速4-4-6 6mm/smm/s。涡流式反应池示意涡流式反应池示意返回目录进水进水出水出水 （3 3）机械搅
20、拌反应池）机械搅拌反应池 A A、浆板式和叶轮式。浆板式和叶轮式。B B、水平轴和垂直轴水平轴和垂直轴 第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 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。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 G值也相值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面积。应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面
21、积。机械搅拌反应池设计参数：机械搅拌反应池设计参数：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起逐渐减小到末挡起逐渐减小到末挡的的0.250.25m/sm/s。第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备 （4 4）组合絮凝池）组合絮凝池第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备第二节第二节 混凝工艺与设备混凝工艺与设备习题：习题：1 1、试概述水的混凝机理。、试概述水的混凝机理。2 2、试说明水的混凝工艺过程以及各单元的工艺要求。、试说明水的混凝工艺过程以及各单元的工艺要求。3 3、简述影响水混凝的主要因素。、简述影响水混凝的主要因素。思考题：思考题：1 1、在投加混凝剂时，为什么必须立即与处理水充分混合、在投加混凝剂时，为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？剧烈搅拌？2 2、水的混凝对水力条件有哪些要求？水流速度梯度、水的混凝对水力条件有哪些要求？水流速度梯度G G反反映什么？为什么反应池的效果可用映什么？为什么反应池的效果可用GTGT值来表示？值来表示？3 3、简述铝盐混凝剂的水解过程及作用机理。、简述铝盐混凝剂的水解过程及作用机理。
