给水工程教案 第7课

2．折板絮凝池折板絮凝池是在隔板絮凝池基础上发展起来的，目前已得广泛应用。

折板絮凝常采用竖流式。

它是将隔板絮凝池的平板改成具有一定角度的折板。

析板的安装可以是波峰对波谷——“同波折板”，也可波峰相对——“异波折板”，按水流通过折板间隙数，又分为“单通道”和“多通道”。

多通道指，将絮凝池分成若干格子，每格内安装若干块折板，水流沿格子依次上、下流动，在每一格内，水流平行通过若干个折板组成的并联通道。

举例：保定市地表水厂絮凝沉淀池。

如隔板池一样，折板间距应根据水流v由大→小而变，折板间流速也分段设计，分段设计，分段数不宜少于3段，各段流速：第一段v = 0.25~0.35 m/s第二段v = 0.15~0.25 m/s第三段v = 0.10~0.15 m/s折板夹角采用90°~120°，波高一般采用0.25~0.4m。

优点：1）虽然仍属隔板絮凝池，但由于折板改变了水流方向，在折板间，可视为CSTR型反应器，从总体上可看作PF型反应器（推流型），使絮凝效果提高了。

2）缩短了絮凝时间，最短只需6 min，但太短，效果不理想，建议10~15 min为宜。

3）时间短，减小了池容积，节省了投资。

（折板间距小，安装、维修困难，折板费用高，故适用中、小水厂）3．机械絮凝池根据搅拌轴安装位置，分为水平轴和垂直轴式，水平轴的方向有与水流方向平行的，也有垂直的。

单个机械池接近于CSTR型反应器，故宜分格串联。

分格较多，越接近PF型反应器，效果较好，但不能太多。

每池设3~4格以上搅拌机，用隔墙（或称导流墙）分隔数格，以避免水流短路。

搅拌强度随絮凝体长大而逐格减小。

措施：① 调节搅拌机速度逐格递减；② 浆板数或浆板面积递减。

通常采用①方式。

优点：① 可适应水量变化；② 水头损失小；③ 易调节，如配以无级变速机械装置可使反应达到最佳状态。

缺点：① 需机械装置，加工困难。

② 维修量大，故国内采用尚少。

（1）设计要点：1）池数一般不少于两组。

2）搅拌器排数一般为3~4档（≮3档），水平轴设在1/2水深处，垂直轴设在池格中间。

3）浆板：每台搅拌器上桨板总面积为水流截面积的10~20%，不宜超过25%，以免池水随桨板共同旋转而减弱搅拌效率，浆板长度不大于叶轮直径的75%，宽度取10~30 cm 。

4）叶轮线速度：叶轮半径中心点旋转线速度，第一格采用0.5 m/s ，以后逐格减少，最末一格采用0.2 m/s 。

5）反应时间：控制在15~20 min 。

（2）机械搅拌设备的计算： 1）叶轮转数：()r/min πD 60v n 0=v 0 —— 叶轮半径中心点线速度，m/s ； D 0 ——叶轮半径中心点旋转直径，m 。

2）浆板旋转时，克服水的阻力所耗的功率浆板旋转时，水对浆板的阻力，即浆板施于水的推动力，以图中一块浆板为例：在dA 面积上，水流阻力可用因次分析方法求得。

水流阻力：dA 2v ρC dF 2D i = （34） 式中：dF i —— 水对浆板dA 面积上的阻力，N ； C D —— 阻力系数，取决于浆板的宽长比。

宽：长<1时，C D = 1.1，水处理中宽：长<1；v —— 水流与浆板的相对速度，m/s ，约为浆板线速度的0.5-0.75倍； ρ —— 水的密度，kg/m 3。

阻力dF i 在单位时间内所做的功，即浆板克服水的阻力所耗功率：v i i dF dP = 把式（34）代入dA 2ρC dF 2D i v =ld γv v v 3D 3D i i 2ρC dA 2ρεdF dP === （35）式中：l —— 浆板长度，m ；v —— 浆板相对于水流旋转线速度，与浆板旋转角速度ω存在如下关系：v = r ω （36）r —— 旋转半径，m ；ω—— 相对于水的旋转角速度，rad/s 。

将（36）式代入（35）得：ldr r 33D i 2C dP ϖρ=积分上式得1块浆板克服水的阻力所耗功率：()4142333i 82P 21r r l C dr r l C D r r D -==⎰ϖρϖρ （37） 此式为基本公式每根轴上不同旋转半径上全部浆板所耗功率为：()41423n1i D 8C P r r l -=∑=ϖρ （38）式中：P —— 一根轴上所有浆板所耗的总功率，w ； n —— 同一旋转半径上桨板数； r 2 —— 浆板外缘旋转半径，m ； r 1 —— 浆板内缘旋转半径，m ；每根旋转由所需电机功率：211000PN ηη=KW （39）η1 —— 搅拌设备机械效率，一般取0.75；η2 —— 传动效率，采用0.6~0.95，和传动方式有关。

4．其它形式絮凝池絮凝池形式还有多种，这里仅介绍两种目前常用或正在推广应用的絮凝池工艺概况。

（1）穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池由若干方格组成。

分格一般不少于6格。

各格之间的隔墙上，沿壁开孔，孔口上下交错布置，第1格孔口尺寸最小，流速最大，水流在池内旋转速度也最大。

而后孔口尺寸逐渐增大，流速逐格减小，G 值也相应逐格减小以适应絮凝体的成长。

一般，起点孔口流速宜取0.6~1.0 m/s ，末端孔口流速宜取0.2~0.3 m/s ，絮凝时间15~25 min 。

穿孔旋流絮凝池，可视为接近于CSTR 型反应器，且承受流量变化比较大，故絮凝效果欠佳，池底也容易产生积泥现象，其优点是：构造简单，施工方便，造价低，可用于中、小型水厂或与其它形式絮凝池组合应用。

（2）网格、栅条絮凝池网格、栅条絮凝池是中国市政工程中南设计院近年来研制成功的新型絮凝池。

絮凝池设计多格竖井回流式，每个竖井安装若干层网格或栅条，竖井之间的隔墙上，上、下交错开孔。

每个竖井网格或栅条数自进水端至出水端逐渐减少，一般分三段控制。

前段为密网或密栅，中段疏网或疏栅，末段不安装网、栅。

当水流通过网格时，相继收缩，扩大，形成涡旋，造成颗粒碰撞，水流通过竖井之间孔洞流速及过网流速按絮凝规律逐渐减小，网格、栅条絮凝池设计参数见P285表15-3D优点：效果好，水头损失小，絮凝时间短。

缺点：存在池底淤泥现象，网格上滋生藻类，网眼易堵塞。

宜与沉淀池合建，一般布置成两组并联形式，每组设计水量为1.0~2.5万m 3/d 。

（3）不同形式絮凝池组合应用不同形式的絮凝池各有优点、缺点，不同形式絮凝池组合应用，往往可以相互补充，取长补短。

往复隔板——回转隔板絮池组合（竖向），是常用方法之一。

穿孔旋流——隔板絮凝池组合。

机械絮凝池——隔板絮凝池组合。

作业：P286，1、4、55．混凝实验由于影响混凝过程的因素极其复杂，混凝过程的具体效果只能靠试验获取。

试验的基本设备包括提供混凝过程所需搅拌作用的搅拌器和盛水样的烧杯或玻璃罐，因此称为混凝杯罐试验（coagulation-flocculation, jar test）或简称杯罐试验（jar test）。

40年代人们就认识到杯罐试验能够模拟生产中的混凝过程，并注意到对试验操作的要求。

1964年起，美国材料试验学会（ASTM）把混凝杯罐试验列为暂行的标准试验，从1983年的ASTM标准年鉴开始，混凝杯罐试验已被正式列为一个标准实验，并规定水样容积为1000 ml，搅拌器所产生的速度梯度G值为10~100 S-1。

由于杯罐试验在设备和操作都很简单的条件下，能够反应出混凝过程中很多因素间错综复杂关系，所以一直是用来研究或控制混凝过程的最主要方法，至今还看不出是否能找到别的方法以取代它。

多位搅拌器（多联搅拌器）是杯罐试验的关键设备，常用的多位搅拌器有六根搅拌浆。

多位搅拌器必须具有下列性能：（1）全部搅拌浆的启动，运行和停车必须完全同步；（2）搅拌的转速必须能在一定范围内连续变化，并在不停车的情况下全部搅拌浆必须能平稳地同步随时变速；（3）当全部搅拌浆在水样容积相等的容器中，按几何尺寸相似的淹没条件进行搅拌时，对每个水样的搅拌输入功率必须完全相等；（4）搅拌器的搅拌功率应能对水样产生范围为10~150 S-1的速度梯度；（5）在整个杯罐试验的搅拌过程以及试验的观察测定过程中，搅拌浆淹入水中部分的材料，以及搅拌器的各种功能设计必须做到对水样的水质成分，水温以及观察过程不产生任何影响。

上述条件对一组水样同时进行杯罐试验的混凝效果，提供了可靠性的依据。

例如：当只变化每个水样的加药量或pH值，其它条件完全相同时，每个水样混凝效果的好坏，必然是由于加药量或pH值不同所造成的。

从杯罐试验的长期使用经验总结出，在选用足够大的水样体积和严格的操作条件下，杯罐试验完全能够模拟生产规模的混凝过程，反之则试验的结果毫无参考价值。

试验的基本操作步骤：（1）按烧杯数目，量取等容量（1000 ml）的水样装入每个烧杯中，把浆叶放入水中，但浆叶的轴应偏离烧杯中心，而浆叶与烧杯壁间应有6 mm间隙。

（2）按烧杯数目选用一系列的药剂投加量，每个计量先装入小试管内，再稀释成10 ml 或其它相等容量，将试管装在投药架上，以便同时向烧杯中加药。

（3）开动搅拌机，以200 r/min的转速进行快速搅拌。

按药剂的剂量和投加顺序同时向每个烧杯内加药，搅拌约1 min。

（4）降低转速进行慢搅拌约20 min，转速以保持烧杯内颗粒均匀悬浮起来为度，一般为20~40 r/min。

记录每个烧杯内出现絮体的时间。

（5）停车后，将搅拌浆从水中提出来，观察絮体的沉降过程。

（6）经15 min沉淀过程后，取烧杯内上清液，测其浑浊度，色度，碱度和pH值等水质数据。

（7）若所有经沉淀后的水质均未能满足预期达到的处理指标时，则选用另一个系列的药剂投量，重复上述步骤，直到获得预定指标为止。

混凝试验记录表 1水样地点日期pH 浊度色度碱度水温容积快速搅拌转速r/min 快速搅拌时间min快速搅拌G S-1快速搅拌GT慢速搅拌转速r/min 慢速搅拌时间min慢速搅拌G S-1慢速搅拌GT表 2根据测定的结果，以残余浑浊度为纵坐标，药剂投加量为横坐标，作浑浊度与投药量曲线。

如此反复试验，直到找出投药量最少、剩余浊度最小（或混凝效果最好）的一点，这一点称为混凝的“最佳投药量”。

浑浊度概念：浑浊度的意义是表示水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，浑浊度不但和该物质在水中的含量有关，并和这些物质的颗粒大小形状和表面性能有关。

所以，各种物质的各种存在状态使浑浊度产生的差别很大，为统一标准计，均以1l蒸馏水中含1mg 白陶土（高岭土、漂白土）（200目）为一（度）。