混凝工艺与设备ppt课件.ppt

混凝工艺与设备,水污染控制工程课件,第五节 混凝工艺与设备,一、工艺流程 混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀分离等单元组成。,混合 使混凝剂迅速、均匀地分散到 废水中，通过压缩双电层和电中和作用，使胶体脱稳，形成小“矾花”。,反应 在一定的水流条件下，小“矾花”通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形成较大的絮体。,沉淀 反应过程形成的大絮体进入沉淀池进行分离。（问题）,第五节 混凝工艺与设备,问题：分离絮体可以采用哪些工艺？,二、混凝剂的调配与投加（1）混凝剂的调配（2）混凝剂的投加 固体投加 液体投加,第五节 混凝工艺与设备,(一)混凝剂干投法（应用较少）,第五节 混凝工艺与设备,工艺流程：药剂输送粉碎提升计量加药混合工作原理：图,(二)混凝剂湿投法,第五节 混凝工艺与设备,工艺流程：溶解池溶液池定量控制设备投加设备混合池,溶解设备：溶解池、搅拌设备。药剂调配：水力调配、机械调配、压缩空气调配和人工调配等。溶液池：配制一定浓度溶液的设施。其它设备：（略）,(三)混凝剂投加方式 重力投加 虹吸式定量投加 水射器投加 用计量泵投加药剂,第五节 混凝工艺与设备,重力投加,第五节 混凝工艺与设备,可直接将混凝剂溶液投入管道内或水泵吸水管喇叭口处。,虹吸式定量投加,第五节 混凝工艺与设备,可通过改变虹吸管进口和出口高度之差(H)，控制投加量。,水射器投加,第五节 混凝工艺与设备,用计量泵投加药剂,第五节 混凝工艺与设备,(三)混凝剂计量方式 基本要求：投量准确；工作灵活可靠；设备简单；操作方便。,第五节 混凝工艺与设备,浮子苗嘴(孔板)计量系统 浮球阀计量系统 流量计计量系统 计量泵计量 三角堰计量系统,浮子苗嘴(孔板)计量系统,第五节 混凝工艺与设备,浮球阀计量系统,第五节 混凝工艺与设备,利用槽内浮球阀与槽底管口高差(H)恒定，槽底管口流量不变原理，通过改变池底管口苗嘴或孔板的孔径来控制投药量。,流量计计量系统 计量泵计量,第五节 混凝工艺与设备,三角堰计量系统（适用于大、中流量计量。）,第五节 混凝工艺与设备,三、混合(一)混合的作用 使药剂能快速、均匀地分散到废水中。,第五节 混凝工艺与设备,快速：是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小絮体，并不要求生成大颗粒；,均匀：是为了化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。,水力条件要求：搅拌时间：1030s，工业应用常取2min。速度梯度：G=5001000s-1。,搅拌强度用速度梯度G 来表示。速度梯度是指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速度差du与垂直水流距离dy间的比值，即G=du/dy。（单位：s-1）速度梯度实质上反映了颗粒的碰撞机会。速度差越大，颗粒间越易发生碰撞；间距越小，颗粒间也越易发生碰撞。,第五节 混凝工艺与设备,速度梯度与搅拌时间的乘积Gt值可间接表示整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般Gt值应控制在104105之间。在G值给定的情况下，可调节t值来改善反应效果。,(二)混合方式 水力混合 机械混合,第五节 混凝工艺与设备,常见混合方式：管式混合 水泵混合 机械混合,1、管式混合 A、普通管道混合 B、管式静态混合器 C、扩散混合器,第五节 混凝工艺与设备,A、普通管道混合 把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进行混合。药剂加入方式：图,B、管式静态混合器 管内装设若干个固体混合单元体。,第五节 混凝工艺与设备,C、扩散混合器,在管式孔板混合器前加一锥形帽，水流和药剂对冲锥形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。,第五节 混凝工艺与设备,2、其它水力混合方式 A、分流隔板混合池 B、跌水混合池 C、水跃式混合池 D、涡流式混合设备 E、廊道式格板混合池,第五节 混凝工艺与设备,A、分流隔板混合池,第五节 混凝工艺与设备,B、跌水混合池 利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。,第五节 混凝工艺与设备,C、水跃式混合池 利用3m/s以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行混合。,第五节 混凝工艺与设备,D、涡流式混合设备,设计要点：底部锥角30-45；反应时间1-1.5min，2min；入口流速1-1.5m/s；圆柱部分上升流速25mm/s。,第五节 混凝工艺与设备,E、廊道式格板混合池,第五节 混凝工艺与设备,3、水泵混合 将药剂投加在水泵的吸水管内或喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转达到快速混合的目的。,特点：混合效果好，不需另建混合设施；节省动力；各型水厂均可采用；要求：泵房距离处理设备不大于150m。,第五节 混凝工艺与设备,水泵混合的投药位置（1）泵前投加（2）泵后投加,第五节 混凝工艺与设备,1、泵前投加 加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口处，见图。目前大多数采用这种方式，主要优点是可利用水泵叶轮使药剂和原水得到充分混合，而且借助于水泵吸力吸入，容易加注。缺点是药剂对水泵有一定的腐蚀作用。,2、泵后投加 加注在水泵出水压力管（见图）或沉淀池进口处。当取水泵离净水装置较远（约大于500m）时，为防止反应过早，已结成的絮粒在管道或进入沉淀池时破碎，从而影响净水效果，所以采用泵后投加。泵后投加因投药点承压或无吸力，故需要用水射器或加药泵。其优点是不发生药剂对水泵的腐蚀。,4、机械搅拌混合,第五节 混凝工艺与设备,四、絮凝反应(1)反应的作用 是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触，絮凝成较大颗粒的过程。,第五节 混凝工艺与设备,四、反应（絮凝）(2)反应过程的水力条件 反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。,第五节 混凝工艺与设备,絮凝控制指标：速度梯度G=1070s-1。水流速度v=1530mm/s。反应时间t=1530min。絮凝控制指标Gt值=104-4105,絮凝控制指标研究(1)Gt值(2)GtC值(3)aGtC值 考虑颗粒浓度及脱稳程度等因素进去，提出（2）、（3）。,第五节 混凝工艺与设备,(2)GtC值 以GtC值（C为胶体浓度）作为反应设备的控制参数，并建议GtC值控制在100左右较好。理由是反应效果与水中颗粒浓度有关，例如当低浓度时，反应设备的效率就会降低，但如果人工投加粘土，效果就能提高。,(3)aGtC值 以aGtC值（C为胶体浓度，a表示有效碰撞系数）作为反应设备的控制参数。如果脱稳颗粒每次碰撞都能导致凝聚，则a=1，实际上总是a1。,(三)絮凝反应设备(1)设备分类（按搅拌方式分）A、水力搅拌反应池：B、机械搅拌反应池：,第五节 混凝工艺与设备,(2)水力搅拌反应池 A、隔板反应池 B、折板反应池 C、穿孔旋流反应池 D、旋流式反应池 E、涡流式反应池,第五节 混凝工艺与设备,A、隔板反应池 a、往复式 b、回转式,第五节 混凝工艺与设备,a、往复式 特点：水流在池内作180 转弯，局部水头损失较大，且絮凝体有破碎的可能。水头损失0.3-0.5m。,b、回转式 特点：水流在池内作90转弯，局部水头损失大为减小，且絮凝效果有所提高。水头损失比往复式小40%。,B、折板反应池 平折板反应池一般分为三段。三段的折板布置可分别采用相对折板、平行折板和平行直板。另外还有采用波形板的。（竖直放置）,第五节 混凝工艺与设备,C、穿孔旋流反应池,第五节 混凝工艺与设备,由若干方格组成，分格数不少于6格。隔墙上下开孔，水流沿池壁切线进入形成旋流。第一格孔口小，旋转速度大，随后依次递减，对应G值递减。,D、旋流式反应池,第五节 混凝工艺与设备,设计要点：反应时间8-15min；喷嘴入口流速2-3m/s。,E、涡流式反应池,第五节 混凝工艺与设备,设计要点：底部锥角30-45，反应时间6-10min，入口流速0.7m/s，圆柱部分上升流速4-6mm/s。,（3）机械搅拌反应池 A、浆板式和叶轮式。B、水平轴和垂直轴,第五节 混凝工艺与设备,分格串联，每格设以搅拌机。分格越多，絮凝效果越好。但造价高和维修量大。为适应絮体形成规律，第一格搅拌强度最大，其余依次递减，对应G值也递减。,机械搅拌反应池设计参数：A、絮凝时间为15-20min。B、池内设3-4挡搅拌机。C、隔墙上下开孔，防止水流短路。D、叶轮线速度自第一挡0.5m/s起逐渐减小到末挡的0.25m/s。,第五节 混凝工艺与设备,（4）组合絮凝池,第五节 混凝工艺与设备,(5)混凝反应池的设计要点：反应流速一般按由大逐渐变小进行设计。为防止絮粒被破碎，应控制反应器内的流速。要有足够的反应时间（10-30min为宜），并控制反应速度，使梯度值G值达到10-75s-1，通常20-60s-1，使Gt值应控制在104105之间，保证反应过程的充分完全。对于低浊度、低碱度废水宜采用较大的t值；对粗分散、杂质含量高的废水宜采用较大的G值。采用水力搅拌的反应设备，其搅拌强度可由水流速度来控制，搅拌时间即水在反应设备中的停留时间，一般采用630min。,第五节 混凝工艺与设备,第六节 影响混凝的因素,第六节 影响混凝的因素,絮凝作用是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括：（P211）1.浊度 浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝剂用量也不同。低浊水缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混合池入口，以促进反应过程。2.水温 水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。另外，水温也影响反应后的沉降过程。,第六节 影响混凝的因素,3 pH值及碱度影响混凝效果的重要因素(1)pH值影响胶体颗粒表面电荷及电位 对于带正电胶体，pH降低，H+吸附量增加，胶粒电荷增大，电泳速度加快；pH升高，结果与上相反。(2)pH值对混凝剂作用的影响 pH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。工程上应充分考虑混凝剂水解而引起水pH值的变化，必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。,第六节 影响混凝的因素,共存杂质(1)有利成分:可促进混凝过程。除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体凝聚，且浓度越高，促进能力越强。(2)不利成分:不利于混凝过程的进行。磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子影响高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质不利于混凝。,第六节 影响混凝的因素,5.混凝剂（重点）混凝剂种类 混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、及浓度。胶体电位高，应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；絮体细小，须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。混凝剂投加量 投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。废水的混凝处理，最佳混凝剂和最佳投药量的选择应通过实验确定。混凝剂的投加顺序 当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50um以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。,第六节 影响混凝的因素,6 水力条件 水力条件对混凝剂效果有重要影响。主要的控制指标为搅拌强度和搅拌时间。混合阶段，要求混凝剂于废水迅速均匀混合，为此要求G在500-1000s1，搅拌时间t 应在10-30s。反应阶段，相应G和t值分别应在20-70s-1和15-30min.为确定最佳的工艺条件，一般情况下，可以用烧杯搅拌进行混凝的模拟实验。,习题：1、试概述水的混凝机理。2、试说明水的混凝工艺过程以及各单元的工艺要求。3、简述影响水混凝的主要因素。思考题：1、在投加混凝剂时，为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？2、水的混凝对水力条件有哪些要求？水流速度梯度G反映什么？为什么反应池的效果可用GT值来表示？3、简述铝盐混凝剂的水解过程及作用机理。,