廢水處理工程課件第五節(jié)混凝工藝與設備

1、第五節(jié) 混凝工藝與設備,水污染控制工程課件,第五節(jié) 混凝工藝與設備,一、工藝流程 混凝工藝流程由藥劑投加、混合、反應及沉淀分離等單元組成。,混合 使混凝劑迅速、均勻地分散到 廢水中，通過壓縮雙電層和電中和作用，使膠體脫穩(wěn)，形成小“礬花”。,反應 在一定的水流條件下，小“礬花” 通過吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等作用形成較大的絮體。,沉淀 反應過程形成的大絮體進入沉淀池進行分離,第五節(jié) 混凝工藝與設備,問題： 分離絮體可以采用哪些工藝？,二、混凝劑的調(diào)配與投加 （1）混凝劑的調(diào)配 （2）混凝劑的投加 固體投加 液體投加,第五節(jié) 混凝工藝與設備,(一)混凝劑干投法 （應用較少）,第五節(jié) 混凝工藝與設備,工

2、藝流程： 藥劑輸送粉碎提升計量加藥混合 工作原理：圖,(二)混凝劑濕投法,第五節(jié) 混凝工藝與設備,工藝流程： 溶解池溶液池定量控制設備投加設備混合池,溶解設備：溶解池、攪拌設備。 藥劑調(diào)配：水力調(diào)配、機械調(diào)配、壓縮空氣調(diào)配和人工調(diào)配等。 溶液池：配制一定濃度溶液的設施。 溶液池.溶解池的計算(例題),(三) 混凝劑投加方式 重力投加 虹吸式定量投加 水射器投加 用計量泵投加藥劑,第五節(jié) 混凝工藝與設備, 重力投加,第五節(jié) 混凝工藝與設備,可直接將混凝劑溶液投入管道內(nèi)或水泵吸水管喇叭口處。, 虹吸式定量投加,第五節(jié) 混凝工藝與設備,可通過改變虹吸管進口和出口高度之差(H)，控制投加量。, 水射器

3、投加,第五節(jié) 混凝工藝與設備, 用計量泵投加藥劑,第五節(jié) 混凝工藝與設備,(三) 混凝劑計量方式 基本要求： 投量準確； 工作靈活可靠； 設備簡單； 操作方便。,第五節(jié) 混凝工藝與設備, 浮子苗嘴(孔板)計量系統(tǒng) 浮球閥計量系統(tǒng) 流量計計量系統(tǒng) 計量泵計量 三角堰計量系統(tǒng), 浮子苗嘴(孔板)計量系統(tǒng),第五節(jié) 混凝工藝與設備,浮球閥計量系統(tǒng),第五節(jié) 混凝工藝與設備,利用槽內(nèi)浮球閥與槽底管口高差(H)恒定，槽底管口流量不變原理，通過改變池底管口苗嘴或孔板的孔徑來控制投藥量。, 流量計計量系統(tǒng) 計量泵計量,第五節(jié) 混凝工藝與設備, 三角堰計量系統(tǒng) （適用于大、中流量計量。）,第五節(jié) 混凝工藝與設備,

4、三、混合 (一) 混合的作用 使藥劑能快速、均勻地分散到廢水中。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,快速：是因混凝劑在廢水中發(fā)生水解反應的速度很快，需要盡量造成急速擾動以生成大量細小絮體，并不要求生成大顆粒；,均勻：是為了化學反應能在廢水中各部分得到均衡發(fā)展。,水力條件要求： 攪拌時間：1030s，工業(yè)應用常取2min。 速度梯度：G=5001000s-1。,攪拌強度用速度梯度G 來表示。 速度梯度是指由于攪拌在垂直水流方向上引起的速度差du與垂直水流距離dy間的比值，即G=du/dy。 （單位：s-1） 速度梯度實質(zhì)上反映了顆粒的碰撞機會。速度差越大，顆粒間越易發(fā)生碰撞；間距越小，顆粒間也越易發(fā)生碰撞

5、。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,速度梯度與攪拌時間的乘積Gt值可間接表示整個反應時間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可用來控制反應效果，一般Gt值應控制在104105之間。在G值給定的情況下，可調(diào)節(jié)t值來改善反應效果。,(二) 混合方式 水力混合 機械混合,第五節(jié) 混凝工藝與設備,常見混合方式： 管式混合 水泵混合 機械混合,1、管式混合 A、普通管道混合 B、管式靜態(tài)混合器 C、擴散混合器,第五節(jié) 混凝工藝與設備,A、普通管道混合 把藥劑投入水泵壓水水管內(nèi)，借助水流進行混合。 藥劑加入方式： 圖,B、管式靜態(tài)混合器 管內(nèi)裝設若干個固體混合單元體。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,C、擴散混合器,在管式孔板混合器前加

6、一錐形帽，水流和藥劑對沖錐形帽而后擴散形成劇烈紊流，使藥劑和水達到快速混合。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,2、其它水力混合方式 A、分流隔板混合池 B、跌水混合池 C、水躍式混合池 D、渦流式混合設備 E、廊道式格板混合池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,A、分流隔板混合池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,B、跌水混合池 利用水流在跌落過程中產(chǎn)生的沖擊達到混合的效果。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,C、水躍式混合池 利用3m/s以上的流速迅速流下時所產(chǎn)生的水躍進行混合。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,D、渦流式混合設備,設計要點： 底部錐角30-45； 反應時間1-1.5min，2min； 入口流速1-1.5m/s； 圓柱部

7、分上升流速25mm/s。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,E、廊道式格板混合池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,3、水泵混合 將藥劑投加在水泵的吸水管內(nèi)或喇叭口處，利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)達到快速混合的目的。,特點： 混合效果好，不需另建混合設施； 節(jié)省動力； 各型水廠均可采用； 要求： 泵房距離處理設備不大于150m。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,水泵混合的投藥位置 （1）泵前投加 （2）泵后投加 ,第五節(jié) 混凝工藝與設備,1、泵前投加 加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口處，見圖。目前大多數(shù)采用這種方式，主要優(yōu)點是可利用水泵葉輪使藥劑和原水得到充分混合，而且借助于水泵吸力吸入，容易加注。 缺點是藥劑對水泵有一定的腐蝕

8、作用。,2、泵后投加 加注在水泵出水壓力管（見圖）或沉淀池進口處。 當取水泵離凈水裝置較遠（約大于500m）時，為防止反應過早，已結(jié)成的絮粒在管道或進入沉淀池時破碎，從而影響凈水效果，所以采用泵后投加。 泵后投加因投藥點承壓或無吸力，故需要用水射器或加藥泵。其優(yōu)點是不發(fā)生藥劑對水泵的腐蝕。,4、機械攪拌混合,第五節(jié) 混凝工藝與設備,四、絮凝反應 (1) 反應的作用 是使混合形成的小絮凝體經(jīng)過充分碰撞接觸，絮凝成較大顆粒的過程。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,四、反應（絮凝） (2) 反應過程的水力條件 反應設備應有一定的停留時間和適當?shù)臄嚢鑿姸?，使小絮體有一適宜的相互碰撞機會。 攪拌強度太大或太小，

9、會對反應池的絮凝效果產(chǎn)生影響。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,絮凝控制指標： 速度梯度G=1070s-1。 水流速度v=1530mm/s。 反應時間t=1530min。 絮凝控制指標Gt值=104-4105 ,絮凝控制指標研究 (1) Gt值 例題 (2) GtC值 (3) aGtC值 考慮顆粒濃度及脫穩(wěn)程度等因素進去，提出（2）、（3）。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,(2) GtC值 以GtC值（C為膠體濃度）作為反應設備的控制參數(shù)，并建議GtC值控制在100左右較好。 理由是反應效果與水中顆粒濃度有關，例如當?shù)蜐舛葧r，反應設備的效率就會降低，但如果人工投加粘土，效果就能提高。,(3) aGtC值 以

10、aGtC值（C為膠體濃度，a表示有效碰撞系數(shù)）作為反應設備的控制參數(shù)。 如果脫穩(wěn)顆粒每次碰撞都能導致凝聚，則a=1，實際上總是a1。,(三)絮凝反應設備 (1)設備分類 （按攪拌方式分） A、水力攪拌反應池： B、機械攪拌反應池：,第五節(jié) 混凝工藝與設備,(2)水力攪拌反應池 A、隔板反應池 B、折板反應池 C、穿孔旋流反應池 D、旋流式反應池 E、渦流式反應池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,A、隔板反應池 a、往復式 b、回轉(zhuǎn)式,第五節(jié) 混凝工藝與設備,a、往復式 特點： 水流在池內(nèi)作180 轉(zhuǎn)彎，局部水頭損失較大，且絮凝體有破碎的可能。 水頭損失0.3-0.5m。,b、回轉(zhuǎn)式 特點： 水流在池內(nèi)

11、作90轉(zhuǎn)彎，局部水頭損失大為減小，且絮凝效果有所提高。 水頭損失比往復式小40%。,B、折板反應池 平折板反應池一般分為三段。三段的折板布置可分別采用相對折板、平行折板和平行直板。 另外還有采用波形板的。 （豎直放置）,第五節(jié) 混凝工藝與設備,C、穿孔旋流反應池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,由若干方格組成，分格數(shù)不少于6格。 隔墻上下開孔，水流沿池壁切線進入形成旋流。第一格孔口小，旋轉(zhuǎn)速度大，隨后依次遞減，對應G值遞減。,D、 旋流式反應池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,設計要點： 反應時間8-15min； 噴嘴入口流速2-3m/s。,E、渦流式反應池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,設計要點： 底部錐角30-

12、45， 反應時間6-10min， 入口流速0.7m/s， 圓柱部分上升流速4-6mm/s。,（3）機械攪拌反應池 A、漿板式和葉輪式。 B、水平軸和垂直軸,第五節(jié) 混凝工藝與設備,分格串聯(lián)，每格設以攪拌機。分格越多，絮凝效果越好。但造價高和維修量大。 為適應絮體形成規(guī)律，第一格攪拌強度最大，其余依次遞減，對應G值也遞減。,機械攪拌反應池設計參數(shù)： A、絮凝時間為15-20min。 B、池內(nèi)設3-4擋攪拌機。 C、隔墻上下開孔，防止水流短路。 D、葉輪線速度自第一擋0.5m/s起逐漸減小到末擋的0.25m/s。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,（4）組合絮凝池,第五節(jié) 混凝工藝與設備,(5)混凝反應池的

13、設計要點： 反應流速一般按由大逐漸變小進行設計。為防止絮粒被破碎，應控制反應器內(nèi)的流速。 要有足夠的反應時間（10-30min為宜），并控制反應速度，使梯度值G值達到10-75s-1，通常20-60s-1，使Gt值應控制在104105之間，保證反應過程的充分完全。 對于低濁度、低堿度廢水宜采用較大的t值；對粗分散、雜質(zhì)含量高的廢水宜采用較大的G值。 采用水力攪拌的反應設備，其攪拌強度可由水流速度來控制，攪拌時間即水在反應設備中的停留時間，一般采用630min。,第五節(jié) 混凝工藝與設備,第六節(jié) 影響混凝的因素,第六節(jié) 影響混凝的因素,絮凝作用是復雜的物理化學過程，影響混凝效果因素主要包括： （P

14、211） 1.濁度 濁度過高或過低都不利于絮凝，濁度不同，所需的絮凝劑用量也不同。 低濁水缺少凝聚核心，可將部分沉渣連續(xù)回流到混合池入口，以促進反應過程。 2.水溫 水溫會影響無機鹽類的水解。水溫低，水解反應慢；水的粘度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降。 另外，水溫也影響反應后的沉降過程。,第六節(jié) 影響混凝的因素,3 pH值及堿度影響混凝效果的重要因素 (1)pH值影響膠體顆粒表面電荷及電位 對于帶正電膠體，pH降低， H+吸附量增加，膠粒電荷增大，電泳速度加快；pH升高，結(jié)果與上相反。 (2)pH值對混凝劑作用的影響 pH影響著混凝劑在水中的存在狀態(tài)，不同的pH，混凝劑水解產(chǎn)物不同，所起的混

15、凝作用各異。 工程上應充分考慮混凝劑水解而引起水pH值的變化，必要時進行適當調(diào)節(jié)，使其滿足混凝作用的要求。,第六節(jié) 影響混凝的因素, 共存雜質(zhì) (1)有利成分: 可促進混凝過程。除硫、磷化合物以外的其他各種無機金屬鹽，均能壓縮膠體粒子的擴散層厚度，促進膠體凝聚，且濃度越高，促進能力越強。 (2)不利成分: 不利于混凝過程的進行。磷酸離子、亞硫酸離子、高級有機酸離子影響高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物質(zhì)和表面活性物質(zhì)不利于混凝。,第六節(jié) 影響混凝的因素,5.混凝劑 （重點） 混凝劑種類 混凝劑的選擇主要取決于膠體和細微懸浮物的性質(zhì)、及濃度。 膠體電位高，應投加無機混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚；絮體細小，須投加高分子混凝劑或配合使用助凝劑。 混凝劑投加量 投加量與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關。 廢水的混凝處理，最佳混凝劑和最佳投藥量的選擇應通過實驗確定。 混凝劑的投加順序 當使用多種混凝劑時，其最佳投藥順序可通過試驗來確定。 一般而言，當無機混凝劑與有機混凝劑混用時，先投加無機混凝劑，再投加有機混凝劑。但當處理的膠粒在50um以上時，常先投加有機混凝劑吸附架橋，再加無機混凝劑壓縮擴散層使膠體脫穩(wěn)。,第六節(jié) 影響混凝的因素,6 水力條件 水力條件對混凝劑效果有重要影響。主要的控制指標為攪拌強度和攪拌時