廢水處理工程課件第3章混凝5-6【稻香書(shū)屋】

1、第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,水污染控制工程課件,1,學(xué)習(xí)幻燈,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,一、工藝流程 混凝工藝流程由藥劑投加、混合、反應(yīng)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(guò)壓縮雙電層和電中和作用，使膠體脫穩(wěn)，形成小“礬花,反應(yīng) 在一定的水流條件下，小“礬花” 通過(guò)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(yīng)過(guò)程形成的大絮體進(jìn)入沉淀池進(jìn)行分離,2,學(xué)習(xí)幻燈,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,問(wèn)題： 分離絮體可以采用哪些工藝,3,學(xué)習(xí)幻燈,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(shè)備,4,學(xué)習(xí)幻燈,一)混凝劑干投

2、法 （應(yīng)用較少,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,工藝流程： 藥劑輸送粉碎提升計(jì)量加藥混合 工作原理：圖,5,學(xué)習(xí)幻燈,二)混凝劑濕投法,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,工藝流程： 溶解池溶液池定量控制設(shè)備投加設(shè)備混合池,溶解設(shè)備：溶解池、攪拌設(shè)備。 藥劑調(diào)配：水力調(diào)配、機(jī)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(shè)施。 溶液池.溶解池的計(jì)算(例題,6,學(xué)習(xí)幻燈,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(jì)量泵投加藥劑,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,7,學(xué)習(xí)幻燈,重力投加,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)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,8,學(xué)習(xí)幻燈,虹吸式定量投加,第

3、五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,可通過(guò)改變虹吸管進(jìn)口和出口高度之差(H)，控制投加量,9,學(xué)習(xí)幻燈,水射器投加,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,10,學(xué)習(xí)幻燈,用計(jì)量泵投加藥劑,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,11,學(xué)習(xí)幻燈,三) 混凝劑計(jì)量方式 基本要求： 投量準(zhǔn)確； 工作靈活可靠； 設(shè)備簡(jiǎn)單； 操作方便,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,浮子苗嘴(孔板)計(jì)量系統(tǒng) 浮球閥計(jì)量系統(tǒng) 流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng) 計(jì)量泵計(jì)量 三角堰計(jì)量系統(tǒng),12,學(xué)習(xí)幻燈,浮子苗嘴(孔板)計(jì)量系統(tǒng),第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,13,學(xué)習(xí)幻燈,浮球閥計(jì)量系統(tǒng),第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)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?cè)?，通過(guò)改變池底管口苗嘴或

4、孔板的孔徑來(lái)控制投藥量,14,學(xué)習(xí)幻燈,流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng) 計(jì)量泵計(jì)量,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,15,學(xué)習(xí)幻燈,三角堰計(jì)量系統(tǒng) （適用于大、中流量計(jì)量。,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,16,學(xué)習(xí)幻燈,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(shè)備,快速：是因混凝劑在廢水中發(fā)生水解反應(yīng)的速度很快，需要盡量造成急速擾動(dòng)以生成大量細(xì)小絮體，并不要求生成大顆粒,均勻：是為了化學(xué)反應(yīng)能在廢水中各部分得到均衡發(fā)展,水力條件要求： 攪拌時(shí)間：1030s，工業(yè)應(yīng)用常取2min。 速度梯度：G=5001000s-1,17,學(xué)習(xí)幻燈,攪拌強(qiáng)度用速度梯度G 來(lái)表示。 速度梯度是指由于攪

5、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(shí)質(zhì)上反映了顆粒的碰撞機(jī)會(huì)。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,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,速度梯度與攪拌時(shí)間的乘積Gt值可間接表示整個(gè)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可用來(lái)控制反應(yīng)效果，一般Gt值應(yīng)控制在104105之間。在G值給定的情況下，可調(diào)節(jié)t值來(lái)改善反應(yīng)效果,18,學(xué)習(xí)幻燈,二) 混合方式 水力混合 機(jī)械混合,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,常見(jiàn)混合方式： 管式混合 水泵混合 機(jī)械混合,19,學(xué)習(xí)幻燈,1、管式混合 A、普通管道混合 B、管式靜態(tài)混合器 C、擴(kuò)散混合

6、器,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,20,學(xué)習(xí)幻燈,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(jìn)行混合。 藥劑加入方式： 圖,21,學(xué)習(xí)幻燈,B、管式靜態(tài)混合器 管內(nèi)裝設(shè)若干個(gè)固體混合單元體,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,22,學(xué)習(xí)幻燈,C、擴(kuò)散混合器,在管式孔板混合器前加一錐形帽，水流和藥劑對(duì)沖錐形帽而后擴(kuò)散形成劇烈紊流，使藥劑和水達(dá)到快速混合,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,23,學(xué)習(xí)幻燈,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(shè)備 E、廊道式格板混合池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,24,學(xué)習(xí)幻燈,A、分流隔板混合池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,25,學(xué)習(xí)幻

7、燈,B、跌水混合池 利用水流在跌落過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊達(dá)到混合的效果,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,26,學(xué)習(xí)幻燈,C、水躍式混合池 利用3m/s以上的流速迅速流下時(shí)所產(chǎn)生的水躍進(jìn)行混合,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,27,學(xué)習(xí)幻燈,D、渦流式混合設(shè)備,設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 底部錐角30-45； 反應(yīng)時(shí)間1-1.5min，2min； 入口流速1-1.5m/s； 圓柱部分上升流速25mm/s,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,28,學(xué)習(xí)幻燈,E、廊道式格板混合池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,29,學(xué)習(xí)幻燈,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(dá)到快速混合的目的,特點(diǎn)： 混合效果好，不需另建混合設(shè)施；

8、 節(jié)省動(dòng)力； 各型水廠均可采用； 要求： 泵房距離處理設(shè)備不大于150m,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,30,學(xué)習(xí)幻燈,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(shè)備,1、泵前投加 加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口處，見(jiàn)圖。目前大多數(shù)采用這種方式，主要優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是藥劑對(duì)水泵有一定的腐蝕作用,2、泵后投加 加注在水泵出水壓力管（見(jiàn)圖）或沉淀池進(jìn)口處。 當(dāng)取水泵離凈水裝置較遠(yuǎn)（約大于500m）時(shí)，為防止反應(yīng)過(guò)早，已結(jié)成的絮粒在管道或進(jìn)入沉淀池時(shí)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

9、點(diǎn)承壓或無(wú)吸力，故需要用水射器或加藥泵。其優(yōu)點(diǎn)是不發(fā)生藥劑對(duì)水泵的腐蝕,31,學(xué)習(xí)幻燈,4、機(jī)械攪拌混合,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,32,學(xué)習(xí)幻燈,四、絮凝反應(yīng) (1) 反應(yīng)的作用 是使混合形成的小絮凝體經(jīng)過(guò)充分碰撞接觸，絮凝成較大顆粒的過(guò)程,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,33,學(xué)習(xí)幻燈,四、反應(yīng)（絮凝） (2) 反應(yīng)過(guò)程的水力條件 反應(yīng)設(shè)備應(yīng)有一定的停留時(shí)間和適當(dāng)?shù)臄嚢鑿?qiáng)度，使小絮體有一適宜的相互碰撞機(jī)會(huì)。 攪拌強(qiáng)度太大或太小，會(huì)對(duì)反應(yīng)池的絮凝效果產(chǎn)生影響,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,絮凝控制指標(biāo)： 速度梯度G=1070s-1。 水流速度v=1530mm/s。 反應(yīng)時(shí)間t=1530min。 絮凝控制指標(biāo)

10、Gt值=104-4105,34,學(xué)習(xí)幻燈,絮凝控制指標(biāo)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(jìn)去，提出（2）、（3,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,2) GtC值 以GtC值（C為膠體濃度）作為反應(yīng)設(shè)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(yīng)效果與水中顆粒濃度有關(guān)，例如當(dāng)?shù)蜐舛葧r(shí)，反應(yīng)設(shè)備的效率就會(huì)降低，但如果人工投加粘土，效果就能提高,3) aGtC值 以aGtC值（C為膠體濃度，a表示有效碰撞系數(shù)）作為反應(yīng)設(shè)備的控制參數(shù)。 如果脫穩(wěn)顆粒每次碰撞都能導(dǎo)致凝聚，則a=1，實(shí)際上總是a1,35,學(xué)習(xí)幻燈,三)絮凝反應(yīng)設(shè)備 (1)

11、設(shè)備分類(lèi) （按攪拌方式分） A、水力攪拌反應(yīng)池： B、機(jī)械攪拌反應(yīng)池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,36,學(xué)習(xí)幻燈,2)水力攪拌反應(yīng)池 A、隔板反應(yīng)池 B、折板反應(yīng)池 C、穿孔旋流反應(yīng)池 D、旋流式反應(yīng)池 E、渦流式反應(yīng)池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,37,學(xué)習(xí)幻燈,A、隔板反應(yīng)池 a、往復(fù)式 b、回轉(zhuǎn)式,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,a、往復(fù)式 特點(diǎn)： 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(diǎn)： 水流在池內(nèi)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(fù)式小40,38,學(xué)習(xí)幻燈,B、折板反應(yīng)池 平折板反應(yīng)池一般分為三

12、段。三段的折板布置可分別采用相對(duì)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(shè)備,39,學(xué)習(xí)幻燈,C、穿孔旋流反應(yīng)池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,由若干方格組成，分格數(shù)不少于6格。 隔墻上下開(kāi)孔，水流沿池壁切線進(jìn)入形成旋流。第一格孔口小，旋轉(zhuǎn)速度大，隨后依次遞減，對(duì)應(yīng)G值遞減,40,學(xué)習(xí)幻燈,D、 旋流式反應(yīng)池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 反應(yīng)時(shí)間8-15min； 噴嘴入口流速2-3m/s,41,學(xué)習(xí)幻燈,E、渦流式反應(yīng)池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 底部錐角30-45， 反應(yīng)時(shí)間6-10min， 入口流速0.7m/s， 圓柱部分上升流速4-6

13、mm/s,42,學(xué)習(xí)幻燈,3）機(jī)械攪拌反應(yīng)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(shè)備,分格串聯(lián)，每格設(shè)以攪拌機(jī)。分格越多，絮凝效果越好。但造價(jià)高和維修量大。 為適應(yīng)絮體形成規(guī)律，第一格攪拌強(qiáng)度最大，其余依次遞減，對(duì)應(yīng)G值也遞減,43,學(xué)習(xí)幻燈,機(jī)械攪拌反應(yīng)池設(shè)計(jì)參數(shù)： A、絮凝時(shí)間為15-20min。 B、池內(nèi)設(shè)3-4擋攪拌機(jī)。 C、隔墻上下開(kāi)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(shè)備,44,學(xué)習(xí)幻燈,4）組合絮凝池,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,45,學(xué)習(xí)幻燈,5)混凝反應(yīng)池的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 反應(yīng)流速一般按由

14、大逐漸變小進(jìn)行設(shè)計(jì)。為防止絮粒被破碎，應(yīng)控制反應(yīng)器內(nèi)的流速。 要有足夠的反應(yīng)時(shí)間（10-30min為宜），并控制反應(yīng)速度，使梯度值G值達(dá)到10-75s-1，通常20-60s-1，使Gt值應(yīng)控制在104105之間，保證反應(yīng)過(guò)程的充分完全。 對(duì)于低濁度、低堿度廢水宜采用較大的t值；對(duì)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(yīng)設(shè)備，其攪拌強(qiáng)度可由水流速度來(lái)控制，攪拌時(shí)間即水在反應(yīng)設(shè)備中的停留時(shí)間，一般采用630min,第五節(jié) 混凝工藝與設(shè)備,46,學(xué)習(xí)幻燈,第六節(jié) 影響混凝的因素,47,學(xué)習(xí)幻燈,第六節(jié) 影響混凝的因素,絮凝作用是復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，影響混凝效果因素主要包括： （

15、P211） 1.濁度 濁度過(guò)高或過(guò)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(jìn)反應(yīng)過(guò)程。 2.水溫 水溫會(huì)影響無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的水解。水溫低，水解反應(yīng)慢；水的粘度增大，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，混凝效果下降。 另外，水溫也影響反應(yīng)后的沉降過(guò)程,48,學(xué)習(xí)幻燈,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(duì)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(duì)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)

16、物不同，所起的混凝作用各異。 工程上應(yīng)充分考慮混凝劑水解而引起水pH值的變化，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使其滿足混凝作用的要求,49,學(xué)習(xí)幻燈,第六節(jié) 影響混凝的因素,共存雜質(zhì) (1)有利成分: 可促進(jìn)混凝過(guò)程。除硫、磷化合物以外的其他各種無(wú)機(jī)金屬鹽，均能壓縮膠體粒子的擴(kuò)散層厚度，促進(jìn)膠體凝聚，且濃度越高，促進(jìn)能力越強(qiáng)。 (2)不利成分: 不利于混凝過(guò)程的進(jìn)行。磷酸離子、亞硫酸離子、高級(jí)有機(jī)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,50,學(xué)習(xí)幻燈,第六節(jié) 影響混凝的因素,5.混凝劑 （重點(diǎn)） 混凝劑種類(lèi) 混凝劑的選擇主要取決于膠體和細(xì)微懸浮物的性質(zhì)、及濃度。 膠體電位高，應(yīng)投加無(wú)機(jī)混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚；絮體細(xì)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(lèi)、性質(zhì)、濃度有關(guān)。 廢水的混凝處理，最佳混凝劑和最佳投藥量的選擇應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。 混凝劑的投加順序 當(dāng)使用多種混凝劑時(shí)，其最佳投藥順序可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。 一般而言，當(dāng)無(wú)機(jī)混凝劑與有機(jī)混凝劑混用時(shí)，先投加無(wú)機(jī)混凝劑，再投加有機(jī)混凝劑。但當(dāng)處理的膠粒在50um以上時(shí)，常先投加有機(jī)混凝劑吸附架橋，再加無(wú)機(jī)混凝劑壓縮擴(kuò)散層使膠體脫穩(wěn),51,學(xué)習(xí)幻燈,第六節(jié) 影響混凝的因素,6 水力條件 水力條件對(duì)混凝劑效果有重要影響。主要的控制指標(biāo)為攪拌強(qiáng)度