絮凝反应原理与絮凝剂及其工艺

非离子有机絮凝剂 天然有机高 分子絮凝剂
淀粉衍生物、纤维素衍生物、甲壳素衍生物、植 物胶改性产物、多糖类蛋白质改性产物等
2.3 生物絮凝剂
2 絮 凝 剂
利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂 直接利用微生物细胞的絮凝剂 克隆技术所获得的絮凝剂
3.1
• 微涡流絮凝工艺 • 隔板絮凝工艺 • 折板絮凝工艺
3.4 机械反应池工艺
3 絮 凝 工 艺
械絮凝池的优点是，可根据水量、水质的变 化随时调节各个絮凝池的搅拌强度，以达到 最佳的絮凝G值，取得最佳絮凝效果。因此， 絮凝效果好，消耗能量少，可适用于各种规 模的水处理厂。 缺点是与折板、网格絮凝池相比，絮凝时间 稍长，特别是增加了一套机械没备，使工程 造价增加，同时也增加了设备管理维修工作 量。
该水厂设计18 m×9．9m×6．5 m的反应池48座
4.3 化学生物絮凝反应池
4 絮 凝 应 用
混合反应沉淀池的局部区域示意图
4.3 化学生物絮凝反应池
4 絮 凝 应 用
反应池停留时间为0.6h。
G值分为三段控制： 第一段为100～150s-1，第二段为50—80 s-1，第三段为30～50s-1。 搅拌空气量用G值来计算，同时第一段用生物吸附工艺需氧量进 行校核，第三段用单位池容最小输人功率≥1.5W进行校核。 反应池为推流廊道式结构，设计成三个反应段，在其池底按G值 的递减布设微孔曝气穿孔管。在混合池投加PAC，在反应池的第 一段和第三段投加PAM(聚丙烯酰胺)，在第二段再投加PAC(此三 段的加药可以根据实际情况进行调节)。
4.2 竖流式相对折板絮凝池
4 絮 凝 应 用
江苏省吴江净水厂一期工程设计规模为35×104 m3/d,二期工程为25×104m3/d,总供水规模达 60×104m3/d。水源为东太湖,采用机械快速混合、 竖流式相对折板絮凝池,絮凝剂为液体硫酸铝。混 合池、絮凝池与平流沉淀池合建。工艺流程见下 图。
4.1微涡流絮凝反应池
4 絮 凝 应 用
①竖井一档流速为0.29m/s，规范值为 0.14m/s ；竖井二档流速为0.16m/s，规范 值为0.12m/s；竖井三档流速为0.11m/s， 规范值为0.1m/s. ②孔洞一档流速0.66m/s，规范值为0.3m/s； 孔洞二档流速0.39m/s，规范值为0.12m/s； 空洞三档流速0.19m/s，规范值为0.1m/s。
3 絮 凝 工 艺
3.2 隔板絮凝工艺
3 絮 凝 工 艺
隔板絮凝池是应用历史悠久、目前仍常 应用的一种水力搅拌絮凝池，有往复式和回 转式两种。 隔板絮凝池优点是构造简单，管理方便。 缺点是流量变化大者，絮凝效果不稳定， 与折板及网格絮凝池相比，因水流条件不甚 理想，能量消耗（即水头损失）中的无效部 分比例较大，故需较长絮凝时间，池子容积 较大。
微涡流絮凝工艺特点
微涡流絮凝工艺的特点是： ①絮凝效率高，与传统工艺相比产水量可提高 50～100%； ②反应时间短，只要5～8分钟，是传统工艺的 1/3/~1/2； ③絮体质量高，有利于提高沉淀效率； ④水量水质变化适应能力强，可适应负荷50～ 120％范围内变化； ⑤出水质量稳定，絮凝剂消耗降低10～20%， 滤池反洗水节约30%以上； ⑥安装简单，维护方便，改造只需少量土建改 动，微涡流絮凝器直接投入使用，施工周期短， 且絮凝器不易堵塞，便于清洗，寿命长。
1 絮 凝 原 理
1.4 生物絮凝剂作用
微生物作用相当于高分子絮凝剂，且微 生物通过自身代谢作用分泌出能产生絮 凝作用的物质。
2.1 无机絮凝剂
2 絮 凝 剂
无机低分 子絮凝剂
无机阳离子絮凝剂
硫酸铝、明矾、硫酸亚铁等
无机阴离子絮凝剂
铝盐无机高分子絮 凝剂
氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠 等
碱式氯化铝、 碱式硫酸铝等
隔板工艺
20 ～ 30 min
折板工艺
12 ～ 20 min
1 、絮凝时间较短 2 、絮凝效果较好 1. 、絮凝时间较短
网格工艺
12 ～ 20 min
2 、絮凝效果较好 3 、构造简单 1 、絮凝时间很短
微涡流工艺
5 ～ 8 min
2 、絮凝效果很好 3 、抗冲击能力强 4 、构造简单，施工周期短
1 、核心产品加工工艺要求较高
2 64 rn0 kT 0

2
exp( H )
图 斥力势能与引力势能的叠加 (a) 低电解质浓度 (b) 中等电解质浓度 (c) 高电解质浓度
1 絮 凝 原 理
1.1 DLVO理论
临界聚沉时 n0 及相应聚沉值
VR
2 64 rn0 kT 0
2
exp( H )
Ar VA 12 H
无机高分 子絮凝剂
铁盐无机高分子絮 凝剂 硅酸金属盐及各种 复合絮凝剂
碱式氯化铁、 碱式硫酸铁等
无机复合型、 有机复合型
2.2 有机絮凝剂
2 絮 凝 剂
有机阳离子絮凝剂 人工合成有机 高分子絮凝剂 两性有机絮凝剂 有机阴离子絮凝剂
阳离子型聚丙烯酰胺 阴离子聚丙烯酰胺 实验室合成，没有产品 市场 聚丙烯酞胺、聚氧化乙 烯
3 ( KT )5 04 聚沉值=C A2 Z 6
1.2 吸附架桥
1 絮 凝 原 理
吸附架桥机理主要是指投加的水溶性链 状高分子聚合物在静电引力、范德华引 力和氢键力等作用下，通过活性部位与 胶体和细微悬浮物发生吸附，将微粒搭 桥联结为一个个絮凝体（俗称矾花）的 过程，其模式如下图所示：
1.2 吸附架桥
4 絮 凝 应 用Fra Baidu bibliotek
4.1 4.2 4.3
• 微涡流絮凝反应池
• 折板絮凝反应池
• 化学生物絮凝反应池
4.1微涡流絮凝反应池
4 絮 凝 应 用
吉林市三水厂始建于1975年，于2006年末 进行扩建工程。改建后其絮凝沉淀工艺流 程如下：
混凝剂（PAC）投 加采用水下摄像 法FCD值作中馈 管道混合辅以 静态混合器的 快速混合 微涡网格 絮凝池 小间距斜 板沉淀池
4.2 竖流式相对折板絮凝池
4 絮 凝 应 用
吴江净水厂采用多道并联、单通道3级串联的 絮凝池,施工简易、精度高,实际运行效果良好。
4.2 竖流式相对折板絮凝池
4 絮 凝 应 用
4.2 竖流式相对折板絮凝池
4 絮 凝 应 用
一期工程设2组4座絮凝池,每座由7道竖流式折板絮凝单元 并联而成,折板采用60°相对折板,宽度为500mm,不锈钢材 质。总絮凝时间为15min,具体参数见下表:
r—为离子半径 A —范德华常数
其中，VA —引力势能 H —离子表面间的最短距离
1 絮 凝 原 理
1.1 DLVO理论
VR 其中 exp( ze 0 / 2kT ) 1 2 z 2e 2 n0 1/ 2 0 ， =（ ） exp( ze 0 / 2kT ) 1 kT
其中，VR —斥力势能 r—为离子半径 H —离子表面间的最短距离 ψ 0 —表面电势 n0 —溶液中正或负离子的数密度 z —电解质离子电荷数
3.4 网格絮凝工艺
3 絮 凝 工 艺
网格絮凝池的优点是：水头损失小，絮凝时 间较短、效果较好。 网格絮凝池的缺点是：存在末端池底积泥现 象，及网格上滋生藻类、堵塞网眼现象。
比较项目
反应时间
优点 1 、絮凝效果较好 2 、构造简单，管理方便
缺点 1 、絮凝时间较长 2 、出水流量不易分配均匀 3 、水量变化大者絮凝效果不稳定 1 、构造较复杂，安装维修较困难 2 、水量变化影响絮凝效果 3 、折板费用较高 1 、水量变化影响絮凝效果 2 、存在末端池底积泥现象 3 、网格容易滋生藻类，堵塞网眼
3.3 折板絮凝工艺
3 絮 凝 工 艺
折板絮凝池的优点是：水流在同波折板之间 曲折流动或在异波折板之间缩放、流动且连 续不断，以至形成众多的小涡旋，提高了颗 粒碰撞絮凝效果。与隔板絮凝池相比，水流 条件大大改善，亦即在总的水流能量消耗 中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时 间可以缩短，池子体积减小。 折板絮凝池的缺点是：因板距小，安装维修 较困难，折板费用较高。
(a)初期吸附；(b)絮凝体形成
1.3 网捕作用
1 絮 凝 原 理
当采用铁、铝盐等高价金属盐类作混凝 剂，且其投加量大到足以使它们迅速生 成难溶性氢氧化物（如Al(OH)3、 Fe(OH)3）或金属碳酸盐时，水中的胶 粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成 时作为晶核或吸附质予以捕获而其同沉 降下来。
4.3 化学生物絮凝反应池
4 絮 凝 应 用
上海竹园第一污水处理厂的设计工艺流程为：快速混合池 →化学生物絮凝反应池→沉淀池。该厂的设计进水水质： BOD5为120mg/L，COD为250mg/L，SS为150 mg/L，NH3一N为 30mg/L，TP为4 mg/L。近期设计出水水质为： COD≤150mg/L，BOD5≤60 mg/L，SS≤40 mg/L， NH3一N≤30mg/L，TP<1 mg/L。
3 絮 凝 工 艺
3.2
3.3
3.4
• 网格絮凝工艺
• 机械反应池工艺
3.5
3.1 微涡流絮凝工艺
3 絮 凝 工 艺
微涡流絮凝工艺的核心是微涡流絮凝器， 其为空心球体结构，表面开有小孔，当 水流以适当的流速穿过小孔，在壳体内 外表面处产生大量的小涡流，同时因壳 体流速较小，形成絮凝泥渣层，泥渣层 对水流的扰动产生微涡流。
絮凝反应过程与设备
汇报人：毛彩彩 时间：2014.3.13
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絮凝原理 絮凝剂 工艺
4
应用
1.1 DLVO理论
1. 絮 凝 原 理
1.2 吸附架桥
1.3 网捕作用
1.4 生物絮凝作用
1. 絮 凝 原 理
1.1 DLVO理论
1. 絮 凝 原 理
1.1 DLVO理论
VA Ar 12 H