水質(zhì)工程學(xué)-第3章-混凝

水的物理化學(xué)處理法

混凝沉淀過(guò)濾消毒吸附離子交換水的其他處理方法第3章混凝混凝機(jī)理混凝劑和助凝劑混凝動(dòng)力學(xué)影響混凝效果的主要因素混凝劑的配置和投加混合和絮凝設(shè)備本章內(nèi)容：3.1混凝機(jī)理

水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過(guò)程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱?；炷╟oagulation）

膠體失去穩(wěn)定性的過(guò)程稱為凝聚。凝聚（aggregation）脫穩(wěn)膠體相互聚集稱為絮凝。絮凝（flocculation）

絮凝①水中膠體的性質(zhì)；混凝過(guò)程③膠體與混凝劑的相互作用。②混凝劑在水中的水解；混凝過(guò)程細(xì)小懸浮物聚結(jié)成易沉淀顆粒；部分去除色度、無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、鐵錳絡(luò)合物；能去除一些放射物質(zhì)、浮游生物、藻類混凝的作用一、水中膠體的穩(wěn)定性膠體粒子在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。概念動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，對(duì)抗重力影響的能力強(qiáng)聚集穩(wěn)定性①膠體帶電相斥(憎水性膠體)②水化膜的阻礙(親水性膠體)在動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性和聚集穩(wěn)定兩者之中，聚集穩(wěn)定性對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響起關(guān)鍵作用。布朗運(yùn)動(dòng)既是膠體穩(wěn)定性原因，也是引起碰撞聚結(jié)的不穩(wěn)定因素。膠粒擴(kuò)散層吸附層膠団

Φ電位：膠核表面的點(diǎn)位，總電位。

電位：滑動(dòng)面上的電位，動(dòng)電位。雙電層結(jié)構(gòu)與電位穩(wěn)定性原因在數(shù)值上等于總電位中和了吸附層中反離子電荷后的剩余值。決定了憎水膠體的聚集穩(wěn)定性也決定親水膠體的水化膜的阻礙，當(dāng)ξ電位降低，水化膜減薄及至消失。雙電層：膠核表面所帶電荷，反離子吸附層、擴(kuò)散層天然水中膠體雜質(zhì)通常是負(fù)電膠體，如粘土，細(xì)菌，病毒，藻類，腐殖物等。粘土

電位＝-15~-40mV細(xì)菌

電位＝-30~-70mV藻類

電位＝-10~-15mV由于水中雜質(zhì)成份復(fù)雜，存在條件不同，同一種膠體所表現(xiàn)的

電位很不一致。若粘土上吸附著細(xì)菌，

電位就高。當(dāng)膠體粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)，擴(kuò)散層中的大部分反離子就會(huì)脫離膠團(tuán)，向溶液主體擴(kuò)散。其結(jié)果必然使膠粒產(chǎn)生剩余電荷（其量等于脫離膠團(tuán)的反離子所帶電荷數(shù)值，符號(hào)與電位離子相同），使膠粒與擴(kuò)散層之間形成一個(gè)電位差陽(yáng)離子濃度陰離子濃度憎水膠體穩(wěn)定性的原因：DLVO理論

膠體顆粒之間的相互作用：排斥勢(shì)能——靜電斥力排斥勢(shì)能：ER－1/d2

吸引勢(shì)能——范德華引力

吸引勢(shì)能：EA－1/d6（或1/d2，1/d3）膠體顆粒能否聚集取決于總勢(shì)能

當(dāng)距離x<oa或x>oc時(shí)，吸引勢(shì)能；當(dāng)oa<x<oc時(shí)，排斥勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)x=ob時(shí)，排斥勢(shì)能最大，稱為排斥能峰。b

膠體的布朗運(yùn)動(dòng)能量Eb＝1.5kT[k：波茲曼常數(shù),T：溫度]，當(dāng)其大于排斥能峰時(shí)，膠體顆粒能發(fā)生凝聚。以上稱為DLVO理論，只適用于憎水性膠體，由德加根（derjaguin）、蘭道（Landon）(蘇聯(lián)，1938年獨(dú)立提出〕，伏維（Verwey）、奧貝克（Overbeek）（荷蘭，1941年獨(dú)立提出）。親水性膠體穩(wěn)定性的原因水化作用：水是極性分子，由于水分子的取向作用，強(qiáng)烈吸附在親水膠粒表面的極性基團(tuán)上，使粒子周圍包裹一層較厚的水化膜，阻礙膠?；ハ嗫拷?。

一些憎水性膠體表面附著有親水性膠體：水化膜作用也會(huì)影響范德華引力。親水性膠體雖也存在雙電層結(jié)構(gòu)，但電位對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響小于水化作用。

排斥能峰水化膜穩(wěn)定吸引勢(shì)能：與膠粒電荷無(wú)關(guān)，

取決于種類、尺寸、密度排斥勢(shì)能：

電位降低消除

電位，排斥能峰、擴(kuò)散層厚度，（凝聚）二、混凝機(jī)理1.電性中和作用機(jī)理擴(kuò)散層厚度壓縮化合價(jià)越高，反離子強(qiáng)度增強(qiáng)，壓縮能力增強(qiáng)擴(kuò)散層壓縮

電位降低，甚至為0（等電狀態(tài)）膠粒表面所帶電荷符號(hào)反逆（重穩(wěn)）壓縮雙電層吸附-電中和-+吸附-電性中和（降低ζ電位、重穩(wěn)）范德華力、氫鍵及共價(jià)鍵力++異號(hào)聚合離子高分子＋＋＋＋＋＋＋＋＋膠粒膠粒表面對(duì)異號(hào)離子、異號(hào)膠粒、鏈狀離子或分子帶異號(hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了ζ電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。

2.吸附架橋高分子投量過(guò)少，不足以形成吸附架橋投加過(guò)多，會(huì)出現(xiàn)“膠體保護(hù)”現(xiàn)象。吸附架橋高分子物質(zhì)和膠粒及膠粒與膠粒間架橋同號(hào)或不帶電彈性勢(shì)能、電性斥力、水化膜線性、長(zhǎng)度鋁鹽的多核水解產(chǎn)物：長(zhǎng)度不足，電性中和中性氫氧化鋁聚合物：架橋作用高分子物質(zhì)：吸附架橋+（電中和）

架橋模型示意圖

膠體保護(hù)示意圖金屬氫氧化物在形成過(guò)程中對(duì)膠粒的網(wǎng)捕與卷掃。所需混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比。

3.網(wǎng)捕或卷掃網(wǎng)捕或卷掃

機(jī)械作用在實(shí)際水處理過(guò)程中，往往是四種機(jī)理綜合作用。三、硫酸鋁的混凝機(jī)理1.硫酸鋁在水中的化學(xué)反應(yīng)硫酸鋁Al2(SO4)·18H2O溶于水后發(fā)生：離解、水解與縮聚反應(yīng)。形成產(chǎn)物4種：未水解的水合鋁離子、單核羥基絡(luò)合物、多核羥基配合物或聚合物、氫氧化鋁沉淀等。各種產(chǎn)物的比例多少：與水解條件(水溫、pH、鋁鹽投加量)有關(guān)，見圖3-6。

2.不同pH條件硫酸鋁的混凝機(jī)理不同pH條件下，鋁鹽可能產(chǎn)生的混凝機(jī)理不同。何種作用機(jī)理為主，決定于投加量、pH、溫度等。幾種可能同時(shí)存在。

pH<3，簡(jiǎn)單的水合鋁離子起壓縮雙電層作用，水處理少見；

pH=4-5，多核羥基絡(luò)合物起吸附電性中和；

pH=6.5-7.5，多核羥基絡(luò)合物起吸附電性中和；氫氧化鋁聚合物起吸附架橋，氫氧化鋁沉淀物起網(wǎng)捕。天然水體一般pH=6.5-7.8，主要吸附架橋和電性中和。作業(yè)一1.什么是膠體穩(wěn)定性？水中膠體為什么處于穩(wěn)定狀態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)的分類）？2.用DLVO理論解釋膠體穩(wěn)定性的原因

3.混凝機(jī)理有哪些？3.2混凝劑和助凝劑一、混凝劑混凝效果好對(duì)人體無(wú)危害使用方便貨源充足，價(jià)格低廉混凝劑符合的要求無(wú)機(jī)鋁系硫酸鋁明礬聚合氯化鋁(PAC)聚合硫酸鋁(PAS)適宜pH：5.5~8鐵系三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸鐵(國(guó)內(nèi)生產(chǎn)少)聚合硫酸鐵(PFS)聚合氯化鐵(PFC)適宜pH：5~11，絮體比鋁鹽密室，但腐蝕性強(qiáng)、有顏色有機(jī)人工合成陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合物國(guó)外開始增多，國(guó)內(nèi)尚少陰離子型：水解聚丙烯酰胺(HPAM)非離子型：聚丙烯酰胺(PAM)，聚氧化乙烯兩性型：使用極少天然淀粉、動(dòng)物膠、樹膠、甲殼素等微生物絮凝劑表3-1常用的混凝劑固體、液體，精制、粗制；使用方便，但低溫時(shí)，水解困難，絮體松散，效果不如三氯化鐵。硫酸鋁①適用的pH值范圍較寬，5-11；②形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實(shí)；③處理低溫低濁水的效果優(yōu)于硫酸鋁；④三氯化鐵腐蝕性較強(qiáng)，固體宜吸水潮解；⑤與鋁鹽相似，水合鐵離子進(jìn)行水解、聚合反應(yīng)。三氯化鐵綠礬，水解為單核產(chǎn)物，效果差且增加色度，一般與氧化劑如氯氣同時(shí)使用，以便將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵。硫酸亞鐵包括聚合硫酸鐵與聚合氯化鐵，目前常用的是聚合硫酸鐵，它的混凝效果優(yōu)于三氯化鐵，它的腐蝕性遠(yuǎn)比三氯化鐵小。聚合鐵又稱為堿式氯化鋁或羥基氯化鋁，性能優(yōu)于硫酸鋁。其成分取決于羥基與鋁的摩爾數(shù)之比，通常稱之為堿化度B（50-80%）

，按下式計(jì)算：聚合氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]mm：聚合度，

10事先已水解聚合，有效成份多，投加量少。對(duì)pH變化適應(yīng)性強(qiáng)。機(jī)理：吸附電中和與吸附架橋協(xié)同作用。

------通常起絮凝劑作用人工合成：

陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合物陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非離子型：聚丙烯酰胺（PAM）

聚氧化乙烯（PEO）兩性型天然：淀粉、動(dòng)物膠、樹膠、甲殼素等微生物絮凝劑有機(jī)混凝劑－CH2－CH－CONH2[]n聚合度：20000～90000分子量：150萬(wàn)～600萬(wàn)對(duì)膠體表面具有強(qiáng)烈吸附作用。pH>10條件下水解COO－陰離子型（HPAM）水解度：30－40％有機(jī)高分子單體的毒性問(wèn)題。有些國(guó)家嚴(yán)格規(guī)定不得超過(guò)0.05%。非離子型：聚丙烯酰胺（PAM）混凝劑發(fā)展方向：聚合硫酸鋁鐵（PFAS）聚合氯化鋁鐵（PFAC）聚合硫酸氯化鐵（PFSC）聚合硫酸氯化鋁（PASC）聚合鋁硅（PASi）聚合鐵硅（PFSi）聚合硅酸鋁（PSA）聚合硅酸鐵（PSF）無(wú)機(jī)復(fù)合聚合物混凝劑無(wú)機(jī)－有機(jī)復(fù)合：聚合鋁/鐵-聚丙烯酰胺、聚合鋁/鐵-甲殼素、聚合鋁/鐵-天然有機(jī)高分子、聚合鋁/鐵-其它合成有機(jī)高分子高分子絮凝劑：陽(yáng)離子有機(jī)化合物天然改性高分子：無(wú)毒易降解，如甲殼素等多功能絮凝劑：絮凝、緩蝕阻垢、殺菌滅藻微生物絮凝劑二、助凝劑凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學(xué)藥劑稱為助凝劑。助凝劑可參加混凝，也可不參加混凝。概念分類酸堿類：調(diào)整水的pH，如石灰、硫酸加大礬花的粒度和結(jié)實(shí)性：如活化硅酸(SiO2·nH2O)、骨膠、高分子絮凝劑。氧化劑類：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機(jī)物。如投加Cl2、O3等。低溫低濁水：活化硅酸做助凝劑高濁水：PAM做助凝劑3.3混凝動(dòng)力學(xué)

顆粒相互碰撞的動(dòng)力：顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)；在水力或機(jī)械攪拌所造成的流體運(yùn)動(dòng)。研究顆粒碰撞速率屬于混凝動(dòng)力學(xué)范疇?；炷齽?dòng)力學(xué)由布朗運(yùn)動(dòng)引起的顆粒碰撞聚集稱為異向絮凝。異向混凝由水力或機(jī)械攪拌所造成的流體運(yùn)動(dòng)引起的顆粒碰撞聚集稱同向絮凝

同向混凝一、異向絮凝式中：Np：顆粒的碰撞速率，1/cm3·s；

n：顆粒數(shù)量濃度，個(gè)/cm3；

d：顆粒的直徑，cm；

DB：布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；

K：波茲曼常數(shù)，1.38×10-16g·cm2/s2·K；

T：水的絕對(duì)溫度，K；

ν：水的運(yùn)動(dòng)粘度，cm2/s；

ρ：水的密度，g/cm3。假定：均勻球體，由Fick定律得顆粒的碰撞速率可按下式計(jì)算：凝聚速度：只與顆粒濃度有關(guān)，與顆粒尺寸無(wú)關(guān)。實(shí)際上，當(dāng)顆粒的粒徑大于1

m，布朗運(yùn)動(dòng)基本消失。二、同向絮凝1.層流理論1）層流條件下顆粒的碰撞2)顆粒的碰撞速率G＝

u/

z(速度梯度，1/s)（相鄰兩流層的速度增量）

3)G的確定G可由單位體積水流所耗功率p來(lái)計(jì)算：p：?jiǎn)挝惑w積流體所耗功率，W/m3；

：剪切應(yīng)力，Pa。

＝

·G(1943年發(fā)明的，甘布公式)p＝

·G按照牛頓內(nèi)摩擦定律：μ：水的動(dòng)力粘度，Pa·s。

當(dāng)采用機(jī)械攪拌時(shí)，p由機(jī)械攪拌器提供。當(dāng)采用水力絮凝池時(shí)，p為水流所消耗的能量采用水力絮凝池時(shí)：h：水頭損失，m；Q：流量，m3/s；V：水流體積，m3；T：水力停留時(shí)間，s；：密度，kg/m3；g：重力加速度，9.8m/s2；

：運(yùn)動(dòng)粘度，=

/

，m2/s。2.同向紊流理論

外部施加的能量形成大渦旋大渦旋將能量輸送給小渦旋小渦旋將能量輸送給更小的渦旋尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會(huì)引起顆粒碰撞同向紊流理論式中，D:紊流擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。

D=λuλ

uλ為相應(yīng)于λ尺度的脈動(dòng)速度，m/s。紊流條件下顆粒的碰撞速率N0:ε：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位體積流體的有效能耗，W/m3·s

；λ

：渦旋尺度，m。

：運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s。討論紊流理論絮凝碰撞速率與層流理論絮凝公式相比較，差異僅為系數(shù)公式僅適用于粘性區(qū)域的小渦旋有效功率消耗ε很難確定最佳G值既達(dá)到最佳絮凝效果又不使絮凝體破裂的G值。G大，顆粒碰撞速率大，絮凝效果好。G大，水流剪切力也隨之增大，絮凝有破碎的可能。三、不同反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間假定球形顆粒，顆粒直徑d且粒徑均勻，顆粒數(shù)量濃度為n，則：層流條件下顆粒的碰撞速率：碰撞速率：碰撞速率指單位時(shí)間、單位體積內(nèi)顆粒的碰撞次數(shù)。

絮凝速率：絮凝速率指單位時(shí)間、單位體積內(nèi)顆?？倲?shù)量的減少速率。絮凝速率＝－1/2碰撞速率

1）在計(jì)算顆粒i和顆粒j碰撞次數(shù)時(shí)，是將兩個(gè)顆粒相互碰撞數(shù)計(jì)算了兩次，即i向j碰撞一次，j又向i碰撞一次。而實(shí)際上兩個(gè)顆粒一次相碰就相互凝聚成一個(gè)大的顆粒，故絮凝速率為總計(jì)算碰撞數(shù)的1/2。

2）負(fù)號(hào)表示顆粒總數(shù)量隨絮凝時(shí)間而減少，這是小顆粒相互結(jié)成大顆粒的結(jié)果。采用PF絮凝池，絮凝時(shí)間t為：采用CSTR絮凝池，絮凝時(shí)間t為：采用m個(gè)CSTR絮凝池串聯(lián)，絮凝時(shí)間t為：例：絮凝時(shí)間計(jì)算

P268K=5.14×10-5，G=30s-1求絮凝后顆粒為初始1/4時(shí)的絮凝時(shí)間（1）理想的PF型絮凝池（2）理想的CSTR型絮凝池（3）4個(gè)理想CSTR型絮凝池串聯(lián)（1）理想的PF型絮凝池（2）理想的CSTR型絮凝池（3）4個(gè)理想CSTR型絮凝池串聯(lián)四、混凝控制指標(biāo)自藥劑與水均勻混合起直至大顆粒絮凝體形成為止，工藝上總稱混凝過(guò)程。相應(yīng)設(shè)備有混合設(shè)備和絮凝設(shè)備?；炷^(guò)程在混合階段，對(duì)水流進(jìn)行劇烈攪拌的目的主要是使藥劑快速均勻分散以利于混凝劑快速水解、聚合、顆粒脫穩(wěn)?；旌线^(guò)程在絮凝階段，主要靠機(jī)械或水力攪拌促使顆粒碰撞凝聚，故以同向絮凝為主。絮凝過(guò)程不同階段的控制值平均G＝700~1000s-1，時(shí)間通常在10~30s，一般<2min，劇烈攪拌分散藥劑。此階段，雜質(zhì)顆粒微小，同時(shí)存在顆粒間異向絮凝?；旌线^(guò)程同向絮凝效果不僅與G有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)。在絮凝階段，通常以G值和GT值作為控制指標(biāo)。平均G＝20~70s-1，GT＝1×104~1×105T＝10～30min。不同的絮凝池設(shè)計(jì)停留時(shí)間不同。

隨著絮凝的進(jìn)行，G值應(yīng)逐漸減小。有關(guān)混凝動(dòng)力學(xué)指標(biāo)還需進(jìn)一步研究。絮凝過(guò)程作業(yè)二1.P286習(xí)題第1.2題2.常用的混凝劑有哪些？寫出其英文名稱簡(jiǎn)寫3.常用的助凝劑有哪些？低溫低濁水和高濁水處理時(shí)可以選擇什么助凝劑？4.什么叫同向絮凝？什么叫異向絮凝？絮凝池中主要發(fā)生哪種絮凝？3.4影響混凝效果主要因素影響混凝效果的因素比較復(fù)雜，主要包括：原水性質(zhì)絮凝設(shè)備及其水力參數(shù)（動(dòng)力學(xué)）凝聚劑種類與數(shù)量增加投藥量，投加助凝劑，保溫一、水溫影響低溫水混凝效果原因絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細(xì)小、松散，凝聚效果較差。無(wú)機(jī)鹽水解吸熱；溫度降低，粘度升高，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，剪切力增加；水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚；水溫低，pH值提高。解決措施二、水的pH和堿度影響原因水的pH值對(duì)混凝效果的影響程度混凝劑種類有關(guān)?；炷龝r(shí)最佳pH范圍與原水水質(zhì)、去除對(duì)象等密切有關(guān)。當(dāng)投加金屬鹽類凝聚劑時(shí)，水解產(chǎn)物的存在形態(tài)不同。不同pH時(shí)，混凝的機(jī)理不同1.pH值影響對(duì)絮凝效果的影響原因措施當(dāng)投加金屬鹽類凝聚劑時(shí)，水解會(huì)生成H+，降低原水的pH值。原水中堿度對(duì)H+有緩沖作用。2.堿度的影響當(dāng)堿度不夠時(shí)需要投加石灰。

原水中堿度對(duì)H+有緩沖作用。石灰用量的計(jì)算以Al2(SO4)3為混凝劑時(shí)：

有：[CaO]=3[a]–[x]+[δ]Al2(SO4)3+3H2O+3CaO=2Al(OH)3+3CaSO4式中[CaO]——純石灰CaO的投量，mmoL/L

；

[a]——混凝劑硫酸鋁的投量，mmoL/L

；

[x]——原水堿度，按

mmoL/L，CaO計(jì)；

[δ]——保證反應(yīng)順利進(jìn)行的剩余堿度，一般取0.25~0.5mmoL/L（CaO計(jì)）。以Fe2Cl3為混凝劑時(shí)呢？

2FeCl3+3H2O+3CaO=2Fe(OH)3+3CaCl2有：[CaO]=1.5[a]–[x]+[δ]注意事項(xiàng)：

投加石灰等堿性物質(zhì)不可過(guò)量，否則當(dāng)加入硫酸鋁混凝劑時(shí)，形成的Al(OH)3

會(huì)溶解成為負(fù)離子而惡化混凝效果。一般情況下，石灰投量最好通過(guò)試驗(yàn)確定。例題P271

注意市售的純度。

三、水中懸浮物濃度的影響1.

懸浮物濃度低時(shí)顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差?；炷Ч捍胧夯炷齽┲猓偌痈叻肿又齽┩都拥V物顆粒，如粘土等投加混凝劑后直接過(guò)濾美國(guó)ACTIFLO工藝介紹ACTIFLOLamella

Settler

with

Weighted

Flocculation礬花加重式斜管沉淀池ACTIFLOCOAGULANT混凝劑POLYELECTROLYT

助凝劑MICROSAND

微砂FASTMIXING快速混合FLOCULATION絮凝RAWWATERFASTSETTLING快速沉淀ACTIFLOACTIFLO?:principle

原理ACTIFLO?DW:Caseof

NeuillysurMarneSimulationofActifloPerformancewithMicrosandJarTestingActifloJarTestWithMicrosand:Coagulation:2min.ActifloJarTestWithMicrosandFlocculation:1min.ActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~3secondsActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~5secondsActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~7secondsActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~10seconds快速攪拌30s；中速攪拌5分鐘；慢速攪拌10分鐘；沉淀15min。ACTIFLO?:Raw

water(upto2000NTU)ACTIFLO(40-50m/h)Water

treated(0.2upto5NTU)SandFilterACTIFLOsurfaceoccupation

inwastewaterConventionalsettling平流沉淀(1m/h)Lamellasettling高密度沉淀池(20m/h)ACTIFLO(40-50m/h)ACTIFLOadvantagesHige

upflowvelocity高表面負(fù)荷(DW:40-50m/h)Compactdesign集反應(yīng)-沉淀為一體Quickstart-up快速啟動(dòng)

Goodadaptability對(duì)原水適應(yīng)性強(qiáng):DW:0-3000NTUGoodefficiencyforalgaeremoval>90%除藻效率>90%2.原水懸浮物含量過(guò)高

為使懸浮物達(dá)到吸附電中和脫穩(wěn)作用，所需鋁鹽或鐵鹽混凝劑增加?；炷Ч捍胧和都痈叻肿又齽缇郾０?、活化硅酸。投加聚合氯化鋁混凝劑也可獲得較好效果。鏈接：/huanjing/060308/11562872.htm

聚硅硫酸亞鐵的混凝特性及影響因素鏈接：/KNS50/detail.aspx?filename=GSPS200110001&dbname=CCPD2001

混凝沉淀中影響除鋁效率的因素3.5混凝劑的配制與投加一、混凝劑的溶解和溶液配制干投法（少用）濕投法混凝劑的投加方式溶解設(shè)備溶解池?cái)嚢柙O(shè)備建于地下池頂高出地面0.2m。溶解池容積W1=(0.2~0.3)W2機(jī)械攪拌壓縮空氣攪拌水力攪拌若附近有液態(tài)的混凝劑提供，則不需溶解，而設(shè)儲(chǔ)液池。方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)干投法設(shè)備占地?。辉O(shè)備被腐蝕的可能性?。划?dāng)要求加藥量突變時(shí)，易于調(diào)整投加量；藥液較為新鮮當(dāng)用藥量大時(shí)，需要一套破碎混凝劑的設(shè)備；混凝劑用量少時(shí)，不易調(diào)節(jié)；勞動(dòng)條件差；藥劑與水不易混合均勻濕投法容易與原水充分混合；不易堵塞入口，管理方便；投量易于調(diào)節(jié)設(shè)備占地大；人工調(diào)制時(shí)，工作量較繁重；設(shè)備容易受腐蝕；當(dāng)要求加藥量突變時(shí)，投藥量調(diào)整較慢投藥方式比較儲(chǔ)液池（附近有液態(tài)絮凝劑提供）溶解池標(biāo)尺攪拌機(jī)簡(jiǎn)易溶藥箱攪拌機(jī)用濃度計(jì)檢測(cè)配好溶液的濃度混凝劑的固定儲(chǔ)備量，應(yīng)按當(dāng)?shù)毓?yīng)、運(yùn)輸?shù)葪l件確定，宜按最大投加量的7~15d計(jì)算。

溶液的配制配制濃度：5%~20%溶液池容積：式中：W2——溶液池容積，m3Q——處理的水量，m3/ha——混凝劑最大投加量，mg/Lc——溶液濃度，%n——每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過(guò)3次藥液的提升：耐腐泵或射流泵將溶解池內(nèi)的藥液送入溶液池混凝劑的儲(chǔ)存溶液池二、混凝劑投加（投加位置、動(dòng)力）轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、苗嘴、計(jì)量泵等。計(jì)量設(shè)備混凝劑投加設(shè)備計(jì)量設(shè)備提升設(shè)備投藥箱水封箱注入設(shè)備電磁流量計(jì)加藥泵長(zhǎng)沙第八水廠加藥系統(tǒng)脈沖阻尼器過(guò)濾器安全閥/背壓閥脈沖阻尼器

安全可靠，一般適用取水泵房距水廠較近者，圖中水封箱是為防止空氣進(jìn)入。泵前投加適用取水泵房距水廠較遠(yuǎn)者，安全可靠，但溶液池位置較高。高位溶液池重力投加設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，溶液池高度不會(huì)受太大限制，但效率低，易磨損。水射器投加

①離心泵+流量計(jì)；②采用計(jì)量泵，不必另設(shè)計(jì)量設(shè)備，適合混凝劑自動(dòng)控制系統(tǒng)。藥液注入管道有利于藥劑與水混合。泵投加方式作用原理優(yōu)缺點(diǎn)適用情況泵前投加利用取水水泵將藥液抽吸入原水中優(yōu)點(diǎn)：安全可靠，不用額外消耗能量。缺點(diǎn)：取水泵房需靠近水廠。適用于一級(jí)泵房離處理構(gòu)筑物120m以內(nèi)的水廠重力投加建造高位藥液池，利用重力作用將藥液投入水內(nèi)優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、投加安全可靠。缺點(diǎn)：必需建造高位藥液池，增加加藥間層高。中小型水廠；考慮到輸液管線的沿程水頭損失，輸液管線不宜過(guò)長(zhǎng)。壓力投加水射器利用高壓水在水射器噴嘴處形成負(fù)壓將藥液吸入并將藥液射入壓力水管優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，不受溶液池高程限制。缺點(diǎn)：效率較低，如藥液濃度不當(dāng)，可能引起堵塞。適用于大中小型水廠加藥泵泵在藥液池內(nèi)直接吸取藥液，加入壓力水管內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)：可以定量投加，不受壓力管壓力限制。缺點(diǎn)：價(jià)格較貴，養(yǎng)護(hù)較麻煩。適用于大中型水廠投加方式比較9.3.7

投加混凝劑應(yīng)采用計(jì)量泵加注，且應(yīng)設(shè)置計(jì)量設(shè)備并采取穩(wěn)定加注量的措施。混凝劑或助凝劑宜采用自動(dòng)控制投加。1)表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞；正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”。2)表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞：正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。3)表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做的用詞：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的用詞，采用“可”。加藥泵加藥口三、混凝劑投加量自動(dòng)控制

1.數(shù)學(xué)模型法模型的建立對(duì)于某一特定水源，可根據(jù)水質(zhì)、水量建立數(shù)學(xué)模型，寫出程序交計(jì)算機(jī)執(zhí)行調(diào)控。采用數(shù)學(xué)模型實(shí)行加藥自動(dòng)控制的關(guān)鍵是：必須要有前期大量而又可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，才可運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法建立符合實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)學(xué)模型。適用特定原水條件，不具普遍性。水質(zhì)儀表多，投資大。特點(diǎn)出水水質(zhì)的在線監(jiān)測(cè)方法采用現(xiàn)場(chǎng)模擬裝置來(lái)確定和控制投藥量是較簡(jiǎn)單的一種方法，常用的模擬裝置是斜管沉淀器，過(guò)濾器或兩者并用。原水濁度低時(shí)，常用模擬過(guò)濾器，原水濁度高時(shí)可用斜管沉淀器或過(guò)濾器串聯(lián)使用。2.現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)法特點(diǎn)此法存在反饋滯后現(xiàn)象，模擬裝置與生產(chǎn)設(shè)備存在一定的差別，但與實(shí)驗(yàn)室相比，更接近實(shí)際情況。

3.特性參數(shù)法影響混凝效果的因素復(fù)雜，在某種情況下、某一特性參數(shù)是影響混凝效果的主要因素，這一因素的變化反映了混凝程度的變化。

流動(dòng)電流檢測(cè)器法和透光率脈動(dòng)法屬于特性參數(shù)法。方法特點(diǎn)因子單一，不受混凝機(jī)理和混凝劑品種、水質(zhì)限制，具有應(yīng)用前景。流動(dòng)電流法

流動(dòng)電流是指膠體擴(kuò)散層中反離子在外力作用下隨著流體流動(dòng)而產(chǎn)生的電流。此電流與膠體ξ電位有正相關(guān)關(guān)系?；炷竽z體ζ電位變化反映了膠體脫穩(wěn)程度。優(yōu)點(diǎn)是控制因子單一；投資低，操作簡(jiǎn)單；電性中和脫穩(wěn)為主時(shí)控制精度較高。缺點(diǎn)是若是非電性中和脫穩(wěn)，則投藥量與流動(dòng)電流很少相關(guān)。透光率脈動(dòng)法

透光率脈動(dòng)法是利用光電原理檢測(cè)絮凝聚顆粒的變化，達(dá)到混凝在線連續(xù)控制的新技術(shù)。顆粒小數(shù)量多透光脈動(dòng)值小，顆粒尺寸大數(shù)量少透光脈動(dòng)大，故脈動(dòng)值大小反映絮凝程度。優(yōu)點(diǎn)是因子單一，不受混凝機(jī)理或品種的限制，不受水質(zhì)限制。鏈接李星、李圭白等著，透光率脈動(dòng)檢測(cè)混凝投藥控制技術(shù)鏈接/qk/98148X/200301/7567000.html“PDA2000監(jiān)測(cè)低溫低濁水混凝試驗(yàn)研究”長(zhǎng)沙八水廠：加礬計(jì)量泵由原水流量計(jì)測(cè)得的流量信號(hào)通過(guò)變頻調(diào)速器自動(dòng)控制，泵的伺服電機(jī)由流動(dòng)電流檢測(cè)器(SCD)檢測(cè)得到的礬液與原先充分混合后的流動(dòng)電流信號(hào)自動(dòng)控制計(jì)量泵沖程的行程，加礬系統(tǒng)實(shí)行全自動(dòng)閉環(huán)控制運(yùn)行。實(shí)例3.6混合和絮凝設(shè)備一、混合設(shè)備投藥投加在水泵吸水口或管上。混合效果好，節(jié)省動(dòng)力，各種水廠均可用，常用于取水泵房靠近水廠處理構(gòu)筑物的場(chǎng)合，兩者間距不大于150m。水泵混合直接借助流速：水泵壓水管水流流速大于1m/s，水頭損失大于0.3~0.4m，簡(jiǎn)單易行，距離大于50倍管道直徑。增設(shè)孔板或文丘里管。管道混合管式靜態(tài)混合器：混合單元分割、改向并形成渦旋。

擴(kuò)散混合器：是在管式孔板混合器前加錐形帽，錐形帽夾角90°。順流方向投影面積為進(jìn)水管總截面面積的1/4，開孔面積為進(jìn)水管總截面面積的3/4，流速為1.0~1.5m/s，混合時(shí)間2~3s。節(jié)管長(zhǎng)度不小于500mm。水頭損失約0.3~0.4，直徑在DN200~DN1200。擴(kuò)散混合機(jī)械混合池在池內(nèi)安裝攪拌裝置，速度梯度700~1000s-1，時(shí)間10~30s以內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是混合效果好，不受水質(zhì)影響，缺點(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備，增加維修工作。

水力混合池借助水流的流動(dòng)進(jìn)行混合，不需要增加機(jī)械設(shè)備，設(shè)計(jì)計(jì)算類似于水力絮凝池方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件水泵混合設(shè)備簡(jiǎn)單；混合充分，效果較好；不另消耗動(dòng)能吸水管較多時(shí)，投藥設(shè)備要增加，安裝管理麻煩；配合加藥自動(dòng)控制困難；G值相對(duì)較低適用于一級(jí)泵房離處理構(gòu)筑物120m以內(nèi)的水廠管式靜態(tài)混合器設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便；不需要土建構(gòu)筑物；在設(shè)計(jì)流量范圍內(nèi)效果好；不需要外加動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行水量變化影響效果；水頭損失較大；混合器構(gòu)造較復(fù)雜適用于水量變化不大的各種規(guī)模的水廠擴(kuò)散混合器不需要外加動(dòng)力設(shè)備；不需要土建構(gòu)筑物；不占地效果受水量變化有一定影響適用于中等規(guī)模的水廠跌水（水躍）混合利用水頭的跌落擴(kuò)散藥劑；受水量變化影響??；不需要外加動(dòng)力設(shè)備藥劑的擴(kuò)散不易完全均勻；需建混合池；容易夾帶氣泡適用于各種規(guī)模的水廠，特別是當(dāng)重力流進(jìn)水水頭有富裕時(shí)機(jī)械混合效果較好；水頭損失小；混合效果基本不受水量變化影響需消耗動(dòng)能；管理維護(hù)復(fù)雜；需建混合池適用于各種規(guī)模的水廠混合方式比較

二、絮凝設(shè)備1.隔板絮凝池

隔板絮凝池分往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。隔板絮凝池的水頭損失由局部水頭和沿程水頭損失組成。往復(fù)式總水頭損失一般在0.3~0.5m，回轉(zhuǎn)式的水頭損失比往復(fù)式的小40％左右。特點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便，但絮凝效果不穩(wěn)定，池子大。適應(yīng)大、中型水廠。隔板絮凝池的設(shè)計(jì)參數(shù)：

流速：起端0.5~0.6m/s，末端0.2~0.3m/s。段數(shù)：4~6段；

轉(zhuǎn)彎處過(guò)水?dāng)嗝娣e為廊道過(guò)水?dāng)嗝娣e的1.2~1.5倍；

絮凝時(shí)間：20~30min；

隔板間距：不小于0.5m，池底0.02~0.03坡度直徑不小于150mm的排泥管；

各段的水頭損失總水頭損失vi：第i段廊道內(nèi)水流速度，m/s；vit：第i段廊道內(nèi)轉(zhuǎn)彎處水流速度，m/s；mi：第i段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)；ζ：轉(zhuǎn)彎處局部阻力系數(shù)；li：第i段廊道總長(zhǎng)度，m；Ri：第i段廊道過(guò)水?dāng)嗝嫠Π霃?，m；Ci：流速系數(shù)，m1/2/s。例題P279

2.折板絮凝池鋼折板通常采用豎流式，它將隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰對(duì)波谷平行安裝稱“同波折板”，波峰相對(duì)安裝稱“異波折板”。按水流方向分為水平流和豎流式按通道情況分為單通道和多通道按折板情況分成同波折板異波折板設(shè)計(jì)參數(shù)：流速分段遞減，折板夾角90~120度，波高0.25~0.5m與隔板式相比，水流條件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安裝維修較困難，折板費(fèi)用較高。豎流式折板絮凝池

3.機(jī)械絮凝池水平軸機(jī)械攪拌絮凝池?cái)嚢杵饔袧{板式和葉輪式，按攪拌軸的安裝位置分水平軸式和垂直軸式。第一格攪拌強(qiáng)度最大，而后逐步減小，G值也相應(yīng)減小，攪拌強(qiáng)度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板面積。類似于多個(gè)CSTR型反應(yīng)器串聯(lián)，效果接近于PF型。

(1)攪拌功率P計(jì)算水流對(duì)槳板的阻力就是槳板施于水的推力，在dA微面積上水流阻力阻力dFi所耗功率，即槳板施于水的功率：

第一塊槳板克服水的阻力所耗功率：設(shè)每根旋轉(zhuǎn)軸在不同旋轉(zhuǎn)半徑上裝相同數(shù)量的槳板，則每根旋轉(zhuǎn)軸全部槳板所耗功率：每根旋轉(zhuǎn)軸所需電動(dòng)機(jī)功率：

絮凝時(shí)間10~20min。

池內(nèi)一般設(shè)3～4擋攪拌機(jī)。

攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速按葉輪半徑中心點(diǎn)線速度計(jì)算確定。線速度第一擋0.5m/s，逐漸減小至末擋的

0.2m/s。

槳板總面積宜為水流截面積的10～20％，不宜超過(guò)25％。槳板長(zhǎng)度不大于葉輪半徑的75％，寬度宜取10～30cm。(2)設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)缺點(diǎn)機(jī)械絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)容易，效果好，大、中、小水廠均可，但維修是問(wèn)題。4.其它形式絮凝池優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低，可用于中、小型水廠或與其他形式的絮凝池組合應(yīng)用。接近CSTR型，且受流量變化影響大，絮凝效果較差，池底易積泥。

穿孔旋流絮凝池由若干方格組成，分格數(shù)一般不少于6格。流速逐漸減小，G也相應(yīng)減小以適應(yīng)絮凝體形成，孔口流速宜取0.6～1.0m/s，末端流