第二章 混凝理论(第二讲)

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(2)网格 下面进出水 上面进出水 进水 平面布置 水流向上 水流向下
(3)栅条
图 2-20 网格(或栅条)絮凝池平面示意图
(图中数字表示网格层数)
网格絮凝池效果好,水头损失小, 絮凝时间较短,但还存在末端池底积 泥现象,小数水厂发现网格上滋生藻 类、堵塞网眼现象。其设计参数见表 2-2
表2-2
(3) 肉类加工厂废水处理: 例:某肉类加工厂屠宰废水COD为670mg/L, 用聚合硫酸铁处理后, COD去除率在77%以上。 混凝优点:上马快、投资省、效果好, 但运转费高,沉渣多。
(2)废水深度处理与回用
去除颗粒物、 氮、磷、砷、 汞等 混凝沉淀 过滤
混凝剂 二级生物 处理出水
BOD5: 20~30mg/L COD: 60~100mg/L SS: 20~30mg/L 含有粒径数nm到10μm的颗粒
CDρ 3 3 dPi = ω r ldr 2
(2-17)
第i块桨板克服水的阻力所耗功率:
4 4 CDρ 3 3 CDρ 3 Pi = ∫ lω r dr = lω ( r − r ) 2 1 r1 2 8 r2
(2-18)
设每根旋转轴在不同旋转半径上装相同数量的桨板,则每 根旋转轴全部桨板所耗功率:
2.8.1 混凝在给水处理中的应用
以地面水为水源的给水处理工艺: 原水⇒ 混凝⇒ 沉淀⇒ 过滤⇒ 消毒⇒ 饮用水 •以地面水为水源时,去除浊度和细菌。 •经混凝沉淀后一般浊度小于10度。
2.8.2 混凝在废水处理中的应用
(1) 工业废水: 用于处理特殊废水,脱色、去除悬浮物等。 ① 印染废水处理:适用于含颜料、分散染 料、水溶性分子量较大的等染料废水处理。 •混凝剂选择与染料种类有关,需做混凝试验。 •可以单独用无机混凝剂,也可和高分子絮凝剂 联用。
① 功率计算 水流对桨板的阻力就是桨板施于水的推力,在dA微面 积上水流阻力
v2 dFi = C D ρ dA 2
(2-15)
阻力dFi所耗功率,即桨板施于水的功率: CDρ 3 v3 dPi = dFi v = C D ρ dA = v ldr
2 2
(2-16)
式中:ν为水流旋转线速度,ω为桨板旋转角速 度,r为 旋转半径 因此
例:某针织厂废水TOC为50~60mg/L, pH值为7.5。 采用PAC混凝剂,投加量为140mg/L时, TOC去除率为68%。
② 含油废水处理: 乳化油颗粒小、表面带电荷,加混凝剂,压缩双电层。 通常采用混凝气浮工艺。 例:某炼油厂废水加PAC采用二级气浮 原水含油50 ~100mg/L 投加PAC50mg/L一级气浮出水,油20~30mg/L PAC30mg/L二级气浮出水,油15~20mg/L
4 4 CDρ 3 P=∑ lω ( r − r ) 2 1 8 1 n
(2-19)
每根旋转轴所需电动机功率:
P N = 1000η 1η 2
(2-20)
② 设计参数 a 絮凝时间10~15分。 b 池内一般设3~4挡搅拌机。 c 搅拌机转速按叶轮半径中心点线速度计算确定,线速 度第一挡0.5m/s逐渐减小至末挡的0.2m/s。 d 桨板总面积宜为水流截面积的10~20%,不宜超过75 %,桨板长度不大于叶轮半径的75%,宽度宜取10~ 30cm。 ③ 优缺点 机械絮凝池的优点是调节容易,效果好,大、中、小 水厂均可,但维修是问题。
回转式隔板 絮凝池
折板絮凝池
网格(栅条) 优点:絮凝时间短,絮凝效果较好,构造简单 缺点:水量变化影响絮凝效果 絮凝池 机械絮凝池
优点:絮凝效果较好,水头损失小,适应水质和 大小水厂, 水量变化 水质水量变化较大水厂 缺点:需机械设备和经常维修
水力网格絮凝池
第三节 混合、反应、沉淀
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第二章 常规处理单元和工艺
(2) 管式混合 管式静态混合器:流速不宜小于1m/s,水头损 失不小于0.3~0.4m,简单易行,见图2-12。 扩散混合器:是在管式孔板混合器前加一个锥 形帽,锥形帽夹角90°。顺流方向投影面积为进 水管总截面面积的1/4,开孔面积为进水管总截面 面积的3/4,流速为1.0~1.5m/s,混合时间2~3s。 节管长度不小于500mm。水头损失约0.3~0.4,直 径在DN200~DN1200,见图2-13。
叠层式的水平沉淀池
水力絮凝池
机械絮凝设备
本节思考题
(1) 如何在工程设备上实现混凝混合阶段和絮凝反 应阶段对水力学条件的要求? (2) 水力絮凝反应设备有何特点?在工艺设计上应 注意的关键环节是什么? (3) 你认为混凝设备今后应如何发展?
2.8 混凝的应用
1. 混凝在给水处理的应用 2. 混凝在废水处理的应用
上面进水 下面进水
图 2-19 穿孔旋流絮凝池平面示意图
(5) 网格、栅条絮凝池 网格、栅条絮凝池设计成多格竖井回流 式。每个竖井安装若干层网格或栅条,各竖 井间的隔墙上、下交错开孔,进水端至出水 端逐渐减少,一般分3段控制。前段为密网或 密栅,中段为疏网或疏栅,末段不安装网、 栅。网格(栅条)絮凝池的示意图见图2-20。
COD<50 mg/L
市政杂用 绿化、洗车 冷却用水
本节思考题 (1)混凝在给水处理和废水处理中的作用? (2)混凝在给水处理和废水处理应用中,各应注 意什么问题?
补充内容:强化混凝理论
混凝效果的好坏与混凝剂种类、混凝剂投加量、pH 值、 搅拌程度、原水水质、混凝剂和助凝剂投加顺序等有关。
如何提高混凝的效果? 提出强化混凝理论
it
ξ: 局部阻力系数 R i :第i廊道过水断面水力半径 ν it : 第i廊道转弯处水流速度 C i :流速系数 v i : 第i廊道内水流速度 m i :第i廊道水流转弯次数
图2-14 往复式隔板絮凝池
图2-15 回转式隔板絮凝池
(2) 折板絮凝池 通常采用竖流式,它将隔板絮凝池的平板 隔板改成一定角度的折板。折板波峰对波谷 平行安装称“同波折板”,波峰相对安装称 “异波折板”。与隔板式相比,水流条件大 大改善,有效能量消耗比例提高,但安装维 修较困难,折板费用较高。其示意图见图216与图2-17。
投药 套管 塑料管 孔板 药剂 管道 原水 锥帽 静态混合器 单元混合体 管道 原水 挡板 支架
原水管
图 2-12 管式静态混合器
图 2-13 扩散混合器
(3) 机械混合 在池内安装搅拌装置,搅拌器可以是桨板 式、螺旋桨式,速度梯度700~1000s-1,时间 10~30s以内,优点是混合效果好,不受水质 影响,缺点是增加机械设备,增加维修工作。
(6) 不同形式絮凝池组合应用
每种形式的絮凝池各有其优缺点。不同形式 的絮凝池组合应用可以相互补充,取长补短。往 复式和回转式隔板絮凝池在竖向组合是常用方式 之一,穿孔旋流与隔板絮凝池也往往组合应用。 不同形式絮凝池配合使用,效果良好,但设备形 式增多,应根据具体情况决定。
水力网格絮凝池
表2-3 不同形式絮凝池比较
絮 凝 池 型 栅条缝隙 絮凝池分 或网格孔 段 眼尺寸 (mm) 前段 (安放密 栅格) 中段(安 装疏栅条) 末段(不 安放栅条) 前段(安 80×80 放密网格) 中段(安 100×1 装疏网格) 00 末段(不 安放网格)
栅条、网格絮凝池主要设计参数
竖井之 竖井平 过栅或过 间孔洞 均流 速 网流速 流诉 (m/s) (m/s) m/s) 0.12~ 0.14 0.12~ 0.14 0.10~ 0.14 35 35 0.12~ 0.14 0.12~ 0.14 0.10~ 0.14 0.25~ 0.30 0.22~ 0.35 0.25~ 0.30 0.22~ 0.25 0.30~ 0.20 0.20~ 0.15 0.10~ 0.14 0.30~ 0.20 0.20~ 0.15 0.10~ 0.14 ≥16/60 ~70 ≥16/60 ~70 栅条或间 格构件布 设层数 (层)/ 层距 (cm) ≥16/60 ≥8/60 絮凝 流速梯 度(s时间 mm ) 1)
水流向上
水流向下
出水
Ⅲ Ⅱ
A
平面图

进水
A 进水


A-A剖面
图 2-17 多通道折板絮凝池示意
(3) 机械絮凝池
机械絮凝池的剖面示意见图2-18。 搅拌器有浆板式和叶轮式,按搅拌轴的安 装位置分水平轴式和垂直轴式。 第一格搅拌强度最大,而后逐步减小,G 值也相应减小,搅拌强度决定于搅拌器转速 和桨板面积。
2.7.2 絮凝设备
(1) 隔板絮凝池 隔板絮凝池分往复式和回转式,见图2-14与图2-15。 隔板絮凝池的水头损失由局部水头和沿程水头损失 组成。往复式总水头损失一般在0.3~0.5m,回转式的 水头损失比往复式的小40%左右。 隔板絮凝池特点:构造简单、管理方便,但絮凝效 果不稳定,池子大。适应大水厂。 隔板絮凝池的设计参数:
形式 往复式隔板 絮凝池 优缺点 适用条件 优点:絮凝效果较好,构造简单,施工方便 ≥30000m3/d 缺点:絮凝时间长,水头损失较大,转折处絮体 水量变动小 易碎,出水流量不易分配均匀 优点:絮凝效果较好,水头损失较小,构造简单,≥30000m3/d 管理方便 水量变动小 缺点:出水流量不易分配均匀 旧池改造 优点:絮凝时间短,絮凝效果好 缺点:构造复杂,水量变化影响絮凝效果 水量变化不大 水量变化不大 水量:1.0~2.5万 m3/d
板条 宽度 (m m)
栅 条 絮 凝 池
50 80
50 50
3~5 3~5 4~5 3~5 3~5 4~5
70~ 100 40~ 60 10~ 20 70~ 100 40~ 50 10~ 20
网 格 絮 凝 池
网格和栅条絮凝池在不断完善和发展之中,絮凝池宜与沉淀池合建,一般布置成两组并 联形式。每组设计水量一般为1.0~2.5万m3/d之间。
第二章
1. 混凝去除的对象 2. 胶体的性质


3. 水的混凝机理与过程 4. 混凝剂与助凝剂 5. 混凝动力学 6. 混凝影响因素 7. 混凝设备 8. 混凝的应用
2.7
混凝设备
2.7.1 混合设备 (1) 水泵混合 投药投加在水泵吸水口或管上。混合效果好, 节省动力,各种水厂均可用,常用于取水泵房 靠近水厂处理构筑物的场合,两者间距不大于 150m。
①流速:起端0.5-0.6m/s,末端0.2-0.3m/s段数:4~6段; ②转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.2~1.5倍; ③絮凝时间:20~30min; ④隔板间距:不大于0.5m,池底应有0.02~0.03坡度直径不 小于150mm的排泥管; ⑤廊道的最小宽度不小于0.5m; v2 v i2 ⑥各段的水头损失hi = ξm i 2 g + C 2 , l i i Ri 总水头损失: h = ∑ hi
所谓强化混凝:是指为提高常规混凝效果所采取的一系 列强化措施,即确定混凝的最佳条件(混凝剂种类、混凝剂 投加量、pH 值等),增大絮体对水中超微颗粒的碰撞、吸 附和脱除作用,降低出水浊度,提高对有机物的去除率。
强化混凝去除有机物机理 一般水中有机物是通过电性中和、吸附架桥、网捕沉淀得以去除
而对于溶解态有机物, 在一般混凝条件下去除率很低, 主要原因是 由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物- 金属氢氧化物 所吸附。因此,必须通过强化混凝改善混凝处理条件,提高去除率。 强化混凝去除溶解态有机物的作用机理:包括化学沉淀作用和固体物 质表面的吸附沉淀作用。 带正电荷的金属离子及其水解聚合产物可能 同有机物所带的官能团反应, 生成不溶性腐殖酸盐或配合物, 然后发 生沉淀, 即化学沉淀; 此外, 有机物还可能混合到金属氢氧化物矾花 之中或水中所含黏土矿物之中, 被吸附而发生共沉淀。 一般认为, 在较低混凝剂投量和较低 pH 值条件下,第一个机理发挥 主导作用; 而在较高混凝剂投量和较高 pH 值条件下,第二个机理发挥 主导作用。
(4) 穿孔旋流絮凝池
由若干方格组成。分格数一般不少于6格。流速逐 渐减小,G也相应减小以适应絮凝体形成,孔口流速 宜取0.6~1.0m/s,末端流速宜取0.2~0.3m/s。絮凝时 间15~25min。穿孔旋流絮凝池的平面示意图见图219。 穿孔旋流絮凝池的优点是构造简单,施工方便, 造价低,可用于中、小型水厂或与其他形式的絮凝池 组合应用。
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