1、 水质工程学第二章第二章 水的混凝水的混凝 2-6 2-6 混合和絮凝设施（混合和絮凝设施（3 3）主讲：荣宏伟主讲：荣宏伟 教授教授（2）折板絮凝池折板絮凝池二、絮凝设备二、絮凝设备按水流通过按水流通过折板的间隙数，折板的间隙数，又分为又分为“单通道单通道”和和“多通道多通道”。最早应用的折板絮凝池 镇江自来水公镇江自来水公司与江苏省建筑科司与江苏省建筑科研所于研所于19761976年进行年进行竖流折板絮凝工艺竖流折板絮凝工艺的试验研究。在江的试验研究。在江苏六合水厂进行了苏六合水厂进行了5000m5000m3 3/d/d的竖流折的竖流折板絮凝池的生产性板絮凝池的生产性试验。并在镇江自试验。
2、并在镇江自来水公司建成一座来水公司建成一座5 510104 4m m3 3/d/d生产性生产性构筑物，取得了良构筑物，取得了良好的效果。好的效果。深圳某水厂折深圳某水厂折板絮凝池板絮凝池折板絮凝池与隔板絮凝池相同，其间距应根据水折板絮凝池与隔板絮凝池相同，其间距应根据水流速度的大小而改变，隔板之间的流速通常也分段设流速度的大小而改变，隔板之间的流速通常也分段设计，分段数一般不少于计，分段数一般不少于3段。各段流速分别为：段。各段流速分别为：第一段第一段 0.25-0.35m/s；第二段第二段0.15-0.25 m/s；第三段第三段0.10-0.15 m/s。折板的夹角采用折板的夹角采用 90-
3、120，折板可采用钢丝，折板可采用钢丝网水泥或塑料板等拼装而成，波高一般采用网水泥或塑料板等拼装而成，波高一般采用0.25-0.4 m.优点：优点：1、无论是同波还是异波折板间水流流动连续不、无论是同波还是异波折板间水流流动连续不断，可行成众多小旋涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。断，可行成众多小旋涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。2、在折板的每个转角处，两折板之间的空间可、在折板的每个转角处，两折板之间的空间可视为视为(CSTR)完全混合连续反应器，众多连续反应器完全混合连续反应器，众多连续反应器串联起来就接近或相当于推流型（串联起来就接近或相当于推流型（PF型）反应器。所型）反应器。所以折板絮凝池接近
4、推流型。以折板絮凝池接近推流型。3、与隔板絮凝池相比，水流条件大大地改善，、与隔板絮凝池相比，水流条件大大地改善，在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高。所在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高。所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小。需絮凝时间可以缩短，池子体积减小。缺点：缺点：1、因板距小，安装维修较困难；、因板距小，安装维修较困难；2、折板费用较高，一般常用于中小型水厂。、折板费用较高，一般常用于中小型水厂。采用波纹板缺点就更突出。采用波纹板缺点就更突出。（3）机械絮凝池机械絮凝池机械设备的优点：机械设备的优点：1.絮凝效果好；絮凝效果好；2.易调节、受水质变化的影响小；易调节、受水
5、质变化的影响小；3.水头损失小。水头损失小。缺点：缺点：1.1.需设置机电设备；需设置机电设备；2.2.维修管理较复杂。维修管理较复杂。常用的浆板式机械絮凝池主要设计参数为：常用的浆板式机械絮凝池主要设计参数为：1.1.浆板：总面积为水流截面积的（浆板：总面积为水流截面积的（1010-2020）%不不易超过易超过 25%25%，以免池水随浆板共同旋转减弱搅拌，以免池水随浆板共同旋转减弱搅拌效果，浆板长度不大于叶轮直径的效果，浆板长度不大于叶轮直径的 75%75%，宽度为，宽度为1010-30 cm30 cm；2.2.叶轮旋转线速度：按叶轮半径中心点的线速叶轮旋转线速度：按叶轮半径中心点的线速度
6、计算（相当于池中水流的平均速度）度计算（相当于池中水流的平均速度）第一格第一格0.50.5-0.6 m/s,0.6 m/s,以后逐渐递减，最末一以后逐渐递减，最末一格采用格采用0.10.1-0.2 m/s 0.2 m/s。3.3.絮凝时间：一般采用絮凝时间：一般采用1515-2020分钟。分钟。1.浆板旋转时，克服水浆板旋转时，克服水的阻力所耗功率的阻力所耗功率 浆板旋转时，水对浆浆板旋转时，水对浆板的阻力，也即浆板施板的阻力，也即浆板施于水的推力，在于水的推力，在dA面积面积上水流的阻力可用因次上水流的阻力可用因次分析方法求得如下的表分析方法求得如下的表达式达式：(见见p281)(84142
7、31rrlCpnDP浆板所耗总功率，浆板所耗总功率，W;n同一旋转半径上浆板数；同一旋转半径上浆板数；r2浆板外缘旋转半径，浆板外缘旋转半径，m;r1浆板内缘旋转半径，浆板内缘旋转半径，m;CD阻力系数；阻力系数；水的密度；水的密度；相对于水的旋转角速度。相对于水的旋转角速度。注意：浆板线速度是以池子为固定参照物，相对注意：浆板线速度是以池子为固定参照物，相对线速度为浆板相对水流运动线速度，线速度为浆板相对水流运动线速度，其值为旋转线速其值为旋转线速度度0.5-0.5-0.750.75倍倍。只有浆板刚启动时，两者才相等，此。只有浆板刚启动时，两者才相等，此时浆板受的阻力最大，所以在选用电机时，
8、应考虑启时浆板受的阻力最大，所以在选用电机时，应考虑启动功率这一因素。但动功率这一因素。但计算运转功率获速度梯度计算运转功率获速度梯度G G值，值，应按全部浆板所耗功率（应按全部浆板所耗功率（P P公式），公式），或以旋转线速度或以旋转线速度乘以乘以0.5-0.75倍代入。倍代入。见（见（P283例题）例题）211000PN2.每个旋转轴所需电动机功率每个旋转轴所需电动机功率N电动机功率电动机功率 1搅拌设备总机械效率搅拌设备总机械效率(一般取一般取0.75）;2传动效率，可采用传动效率，可采用0.6-0.95。1.1.穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池一般喷嘴出口：一般喷嘴出口：u=2-3m/s，
9、池子出水口池子出水口u=0.150.20m/s，逆水流方，逆水流方向出水。向出水。水头损失主要集中在进水水头损失主要集中在进水喷嘴上。喷嘴上。guh2122（3）其他形式絮凝池其他形式絮凝池效果不理想，由于水的短流现象比较严重，效果不理想，由于水的短流现象比较严重，射流持续搅动时间短，搅动程度不足，为克服上射流持续搅动时间短，搅动程度不足，为克服上述缺点，出现了多级旋流反应池述缺点，出现了多级旋流反应池 喷嘴流量系数（喷嘴流量系数（0.9-0.95）u喷嘴流速，喷嘴流速，m/s.多级旋流反应池是由一系列方格组成，方格四角抹成圆多级旋流反应池是由一系列方格组成，方格四角抹成圆角，每一个称为一级，
10、一般分角，每一个称为一级，一般分6-126-12级，进水口沿圆的切线方向级，进水口沿圆的切线方向上、下交错布置原水以较高流速进入各格，都能在其中形成旋上、下交错布置原水以较高流速进入各格，都能在其中形成旋转运动，以搅动水流。转运动，以搅动水流。第一级进口流速第一级进口流速2-3m/s2-3m/s，而后逐渐递减，最后一级进口，而后逐渐递减，最后一级进口流速可为流速可为0.15 m/s0.15 m/s左右。由于第一级进口流速特别高，对水流左右。由于第一级进口流速特别高，对水流持续搅动时间较长，故一般将第一级容积加大。持续搅动时间较长，故一般将第一级容积加大。总絮凝时间一般约总絮凝时间一般约2020
11、分钟。分钟。2.2.孔室絮凝池孔室絮凝池 孔室絮凝池由一系列串联格孔室絮凝池由一系列串联格间（孔室）组成，格间呈方型间（孔室）组成，格间呈方型或长方形，水以较高流速经孔或长方形，水以较高流速经孔口流入格间，在格间中造成水口流入格间，在格间中造成水流的紊动，从而促进絮凝，一流的紊动，从而促进絮凝，一般分般分6 6-1212级。级。第一级第一级 u=1-2 m/su=1-2 m/s以后各以后各级的进口流速依次减少。最末级的进口流速依次减少。最末一级一级u=0.2m/su=0.2m/s；絮凝时间絮凝时间 T=20T=20分钟。分钟。进出口上、下交错布置。进出口上、下交错布置。适宜中小水厂。适宜中小水
12、厂。3.3.涡流絮凝池涡流絮凝池 水在池中形成涡流扩散后上升水在池中形成涡流扩散后上升，随着过水断面逐渐增大，上升随着过水断面逐渐增大，上升u u逐渐减小，池子数不少于逐渐减小，池子数不少于2 2个。个。进口进口u=0.7m/su=0.7m/s；上升水流上升水流u=4u=45mm/s5mm/s；T=6T=61010分钟；分钟；出口出口u u0.2m/s0.2m/s。=30=30-4545；适合小水厂、小水量，水量大适合小水厂、小水量，水量大效果不理想。效果不理想。4.4.网格、栅条絮凝池网格、栅条絮凝池 如图：共分成两组，每组如图：共分成两组，每组9 9个格（个格（9 9个竖井），网格层数共个
13、竖井），网格层数共分成分成2727层，当水流通过网格时，层，当水流通过网格时，相继收缩、扩大，形成涡流，造相继收缩、扩大，形成涡流，造成颗粒碰撞。水流通过竖井之间成颗粒碰撞。水流通过竖井之间孔洞流速及过网流速按絮凝规律孔洞流速及过网流速按絮凝规律逐渐减小，网格和栅条絮凝池主逐渐减小，网格和栅条絮凝池主要设计参数见（要设计参数见（P285P285表表15-315-3）网格和格栅絮凝池所造成的水流紊动颇接近于各网格和格栅絮凝池所造成的水流紊动颇接近于各项同性紊流，故各项同性紊流理论应用网格和栅条絮项同性紊流，故各项同性紊流理论应用网格和栅条絮凝池更为合适。凝池更为合适。特点：特点：1.1.絮凝效果
14、好；絮凝效果好；2.2.水头损失小；水头损失小；3.3.絮凝时间短。絮凝时间短。缺点：缺点：1.1.从运行看，末端有积泥现象；从运行看，末端有积泥现象；2.2.网格上易滋生藻类、有堵塞网眼现象。网格上易滋生藻类、有堵塞网眼现象。一般与沉淀池合建，分成两组，从中间进水，每一般与沉淀池合建，分成两组，从中间进水，每组水量在组水量在1 1-2.52.5万万M M3 3/d/d之间效果较好。之间效果较好。最早应用的栅条网格絮凝池 在湖北洪湖新堤水厂，在湖北洪湖新堤水厂，19821982年投产。年投产。最大生产最大生产能力的栅条网能力的栅条网格絮凝池格絮凝池 在广西南宁自来水公司，生产能力为40万 m3
15、/d，1982年投产。水力絮凝反应设施水力絮凝反应设施改变絮凝构筑物结构，通过流动过程改变絮凝构筑物结构，通过流动过程中的阻力将水流自身能量传递给絮凝中的阻力将水流自身能量传递给絮凝体，增加颗粒接触碰撞和吸附机会，体，增加颗粒接触碰撞和吸附机会，在絮凝过程中产生一定水头损失。在絮凝过程中产生一定水头损失。不不能适应水质、水量变化。能适应水质、水量变化。机械絮凝反应设施机械絮凝反应设施通过电机带动叶片搅拌，使水流产生通过电机带动叶片搅拌，使水流产生一定的速度梯度，将能量传递给絮凝一定的速度梯度，将能量传递给絮凝体，增加颗粒接触碰撞和吸附机会。体，增加颗粒接触碰撞和吸附机会。可随水质、水量变化随时改变转速，可随水质、水量变化随时改变转速，以保证絮凝效果，能应用于任何规模以保证絮凝效果，能应用于任何规模水厂水厂。隔板絮凝池隔板絮凝池折板絮凝池折板絮凝池栅条絮凝池栅条絮凝池穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池 水平轴搅拌絮凝池水平轴搅拌絮凝池垂直轴搅拌絮凝池垂直轴搅拌絮凝池 絮凝设施5.组合使用日益增多n在隔板絮凝池前设机械絮凝池；在隔板絮凝池前设机械絮凝池；n在旋流絮凝池后设隔板絮凝池；在旋流絮凝池后设隔板絮凝池；n效果好，但设备形式增多。效果好，但设备形式增多。
