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水處理中的混凝工藝原理及過程

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水處理中的混凝工藝原理及過程

作者:管理員 來源: 日期:2014/6/3 16:58:38 人氣: 標簽:
1.水中膠體的穩定與凝聚
水中膠體顆粒細小、表面水化和帶電使其具有穩定性。帶電膠體與其周圍的離子組成雙電層結構的膠團。所有帶電膠體都帶負電,在靜電斥力作用下,相互排斥且本身又極爲細小,只能在水中作不規則的高速運動而不能依靠重力下沉,因此極爲穩定。向水中投加絮凝劑後,產生大量的三價正離子和不溶于水的帶正電荷的氫氧化物膠體,前者可以壓縮膠體雙電層,後者可以與水中雜質發生吸附架橋、網捕等,從而使水中膠體脫穩,並逐漸形成較大的顆粒即矶花,終在重力作用下從水中分離出來,使汙水得到進一步的澄清。
2.絮凝劑的配制和投加
通常將固體絮凝劑溶解後配成一定濃度的溶液投人水中,溶解池一般配以機械攪拌裝置,即以電動機驅動桨板或渦輪攪動溶液加速藥劑溶解。絮凝劑投加設備包括計量設備、藥液提升設備、投藥箱、必要的水封箱以及注人設備等。中小規模的混凝處理系統的絮凝劑投加一般使用計量泵投加方式,人工調整和自動調整都能很容易地實現。計量泵本身帶有調節器並刻有顯示流量的標度,利用調節器調節柱塞行程就可以調節藥液投量,泵直接自溶液池內抽取藥液送至投藥點,插人原水管內的加藥管切口與逆水流方向成60°。
實際生產中自動投藥系統很多,其中比較准確的是根據加藥混合後形成的矾花特性和沉澱或澄清後出水濁度等情況來調整絮凝劑的投加量。其原理是利用以脈動值換算理論爲基礎的絮凝粒子檢測技術,使用光學原理測定絮凝粒子的粒徑、密度等特性,同時利用電極測定能反映水中膠體顆粒脫穩程度的電流信號,綜合利用以上兩種控制信號調整絮凝劑的投加量。爲了更准確地反映實際運行情況,有時還要結合沉澱或澄清後出水濁度的高低來對絮凝劑的投加量進行調整和控制。
3.常用的混合方式
混合方式有機械攪拌混合、分流隔板混合、水栗混合和管道混合等。
(1)機械攪拌混合:機械混合需要配置專門的混合池,在混合池內用電動機驅動攪拌器對過藥劑的原水進行攪拌,以達到藥劑與原水均勻的目的。這種混合方式可根據進水流量和濁度的變化而改變攪拌器的轉動速度,以達到所需要的G值。常用的機械攪拌方式有螺旋桨式:渦輪式、平直葉桨式、直葉桨框式和水下推進式,桨式攪拌器的線速度爲1.5?3m/s,水下推進式攪拌器的線速度爲5~ [#]5m/s。有效池深爲2~ [#]m,混合攪拌時間一般爲 [#]0~ [#]08。
(2)分流隔板混合:分流隔板混合池利用水流的曲折行進所產生的湍流進行混合,一般是設有三塊隔板的窄長形水池,兩道隔板間的距離爲池寬的2倍,通常隔板間距爲0.6~lm,兩端隔板的中間下部開有縫隙,中間隔板的下部兩側開有縫隙,水池中的水流速度大于0.6m/S,縫隙處流速爲lm/s左右,轉彎處的過水斷面積爲平流部分過水斷面積的1.2~ [#].5倍。爲避免進人空氣,縫隙必須具有100~ [#]50mm的淹沒水深。
(3)管道混合:簡單的管道混合即將藥劑直接投人水泵壓水管中以借助管中流速進行混合。管中流速不宜小于lm/s,投藥點後的管內水頭損失不小于0.3~ [#].4m。投藥點至末端出口距離以不小于50倍管徑爲宜。爲提高混合效果,可在管道內增設孔板或文丘利管。另外一種管道混合是在進人絮凝池的管道上安裝一套靜態混合器(見圖5- [#]),管道靜態混合器中有若幹固定混合單元,每一混合單元由若幹固定葉片按一定角度交叉組成,使水流呈交叉及旋渦反向旋轉,以達到混合效果。當加過藥劑的原水經過混合器時,能被這些混合單元分割、改向並形成旋渦,以達到使藥劑均?蚍稚⒂谠??械哪康摹9艿谰蔡?旌掀骰旌弦?蠼?鏊?乃?匪鹗??m以上,否則混合效果較差。當進水量降低後,管道中流速降低、流過管道靜態混合器的水頭損失變小,混合效果會變差。

4.常用反應池的類型
絮凝設施的基本要求是,原水與藥劑經混合後,通過絮凝設施應形成肉眼可見的大的密實絮凝體。反應池類型有水力攪拌式和機械攪拌式兩大類,常用的有隔板反應池、機械攪拌反應池和折板反應池三種,也有將不同形式反應池串聯在一起成爲組合式反應池的。
(1)隔板反應池:隔板反應池又有平流式隔板、豎流式隔板和回轉式隔板三種形式,其原理是在水流通道內’設置隔板,使水流在其中上下或迂回流動,而且流速逐漸減小,有利于水中顆粒形成粗大的絮體。隔板反應池的反應時間爲20~30min,進口流速爲0.5~0.6m/s,出口流速爲0.2?0_3m/s。平流式隔板轉彎處的過水斷面積爲平直段的1.2~ [#].5倍,池底向排泥口的坡度爲2%~3%。隔板絮凝池的優點是構造簡單,管理方便,通常用于大、中型處理廠。當水量過小時,隔板間距過狹不便施工和維修。缺點是流量變化大時絮凝效果不穩定,絮凝時間較長,池子容積較大。
(2)機械攪拌反應池:機械攪拌反應池是將多個單獨的機械反應池串聯起來,每個池內都設有攪拌機,攪拌強度從頭至尾依次降低,按照攪拌機的安裝方式可分爲立式和臥式兩種。傳動裝置多采用多級或無級調速,以便根據水量、水溫、藥劑等變化情況隨時調節攪拌的強度。攪拌桨葉寬爲100~ [#]00mm,桨葉總面積爲反應池截面積的10%-20%。一般桨葉上端在水面以下0.3m,下端距池底0.5m。對應3?6級的攪拌強度,攪拌桨葉中心處線速度(相當于池內水平流速)一般由第一級的0.5~0.6m/S逐漸減小到0.l~0.2m/s,大不能超過0.3m/s。各級攪拌速度梯度值C一般爲20~ [#]0s—1。
(3)折板反應池:折板反應池是利用在反應池中設置一些擾流單元來達到絮凝所需要的紊流狀態,使能量損失得到充分利用,能耗與'藥耗有所降低,停留時間縮短。折板反應池的常用形式有多通道和單通道的平折板式、波紋板式、柵條式、網格式等,多布置成豎流式。折板反應池在池底要必須設置排泥設施。穿孔旋流反應池是由若幹個方格組成,各格之間的隔牆上沿池壁開孔,水流沿池壁切線方向進人後形成旋流。第一格孔口尺寸小,流速大,水流在池內旋轉速度也大;而後孔口尺寸逐漸增大,流速逐格減小。柵條反應池則相當于在穿孔旋流反應池的每個豎井安裝若幹層柵條,每個豎井柵條數自進水端至出水端逐漸減少,前段爲密柵,中段爲疏柵,末段不安裝柵。
(4)組合式:不同形式的反應池串聯使用,可以取長補短、充分發揮每一種反應池的優點。比如往複式隔板反應池與回轉式隔板反應池的組合運用,可以避免往複式隔板反應池在絮凝反應後期容易將已結大、容易破碎的絮體打碎的問題。水量較小時,穿孔旋流反應池(折板反應池的一種型式)與回轉式隔板反應池組合運用,前段可以避免使用隔板反應池時隔板間距離過小或水深過淺的矛盾,後段可以避免使用穿孔旋流反應池時水流上下左右頻繁轉彎對後期絮凝產生的不良作用。
1.水中膠體的穩定與凝聚
水中膠體顆粒細小、表面水化和帶電使其具有穩定性。帶電膠體與其周圍的離子組成雙電層結構的膠團。所有帶電膠體都帶負電,在靜電斥力作用下,相互排斥且本身又極爲細小,只能在水中作不規則的高速運動而不能依靠重力下沉,因此極爲穩定。向水中投加絮凝劑後,產生大量的三價正離子和不溶于水的帶正電荷的氫氧化物膠體,前者可以壓縮膠體雙電層,後者可以與水中雜質發生吸附架橋、網捕等,從而使水中膠體脫穩,並逐漸形成較大的顆粒即矶花,終在重力作用下從水中分離出來,使汙水得到進一步的澄清。
2.絮凝劑的配制和投加通常將固體絮凝劑溶解後配成一定濃度的溶液投人水中,溶解池一般配以機械攪拌裝置,即以電動機驅動桨板或渦輪攪動溶液加速藥劑溶解。絮凝劑投加設備包括計量設備、藥液提升設備、投藥箱、必要的水封箱以及注人設備等。中小規模的混凝處理系統的絮凝劑投加一般使用計量泵投加方式,人工調整和自動調整都能很容易地實現。計量泵本身帶有調節器並刻有顯示流量的標度,利用調節器調節柱塞行程就可以調節藥液投量,泵直接自溶液池內抽取藥液送至投藥點,插人原水管內的加藥管切口與逆水流方向成60°。
實際生產中自動投藥系統很多,其中比較准確的是根據加藥混合後形成的矾花特性和沉澱或澄清後出水濁度等情況來調整絮凝劑的投加量。其原理是利用以脈動值換算理論爲基礎的絮凝粒子檢測技術,使用光學原理測定絮凝粒子的粒徑、密度等特性,同時利用電極測定能反映水中膠體顆粒脫穩程度的電流信號,綜合利用以上兩種控制信號調整絮凝劑的投加量。爲了更准確地反映實際運行情況,有時還要結合沉澱或澄清後出水濁度的高低來對絮凝劑的投加量進行調整和控制。
3.常用的混合方式
混合方式有機械攪拌混合、分流隔板混合、水栗混合和管道混合等。
(1)機械攪拌混合:機械混合需要配置專門的混合池,在混合池內用電動機驅動攪拌器對過藥劑的原水進行攪拌,以達到藥劑與原水均勻的目的。這種混合方式可根據進水流量和濁度的變化而改變攪拌器的轉動速度,以達到所需要的G值。常用的機械攪拌方式有螺旋桨式:渦輪式、平直葉桨式、直葉桨框式和水下推進式,桨式攪拌器的線速度爲1.5?3m/s,水下推進式攪拌器的線速度爲5~ [#]5m/s。有效池深爲2~ [#]m,混合攪拌時間一般爲 [#]0~ [#]0s。
(2)分流隔板混合:分流隔板混合池利用水流的曲折行進所產生的湍流進行混合,一般是設有三塊隔板的窄長形水池,兩道隔板間的距離爲池寬的2倍,通常隔板間距爲0.6~lm,兩端隔板的中間下部開有縫隙,中間隔板的下部兩側開有縫隙,水池中的水流速度大于0.6m/S,縫隙處流速爲lm/s左右,轉彎處的過水斷面積爲平流部分過水斷面積的1.2~ [#].5倍。爲避免進人空氣,縫隙必須具有100~ [#]50mm的淹沒水深。
(3)管道混合:簡單的管道混合即將藥劑直接投人水泵壓水管中以借助管中流速進行混合。管中流速不宜小于lm/s,投藥點後的管內水頭損失不小于0.3~ [#].4m。投藥點至末端出口距離以不小于50倍管徑爲宜。爲提高混合效果,可在管道內增設孔板或文丘利管。另外一種管道混合是在進人絮凝池的管道上安裝一套靜態混合器(見圖5- [#]),管道靜態混合器中有若幹固定混合單元,每一混合單元由若幹固定葉片按一定角度交叉組成,使水流呈交叉及旋渦反向旋轉,以達到混合效果。當加過藥劑的原水經過混合器時,能被這些混合單元分割、改向並形成旋渦,以達到使藥劑均?蚍稚⒂谠??械哪康摹9艿谰蔡?旌掀骰旌弦?蠼?鏊?乃?匪鹗??m以上,否則混合效果較差。當進水量降低後,管道中流速降低、流過管道靜態混合器的水頭損失變小,混合效果會變差。

4.常用反應池的類型
絮凝設施的基本要求是,原水與藥劑經混合後,通過絮凝設施應形成肉眼可見的大的密實絮凝體。反應池類型有水力攪拌式和機械攪拌式兩大類,常用的有隔板反應池、機械攪拌反應池和折板反應池三種,也有將不同形式反應池串聯在一起成爲組合式反應池的。
(1)隔板反應池:隔板反應池又有平流式隔板、豎流式隔板和回轉式隔板三種形式,其原理是在水流通道內’設置隔板,使水流在其中上下或迂回流動,而且流速逐漸減小,有利于水中顆粒形成粗大的絮體。隔板反應池的反應時間爲20~30min,進口流速爲0.5~0.6m/s,出口流速爲0.2?0_3m/s。平流式隔板轉彎處的過水斷面積爲平直段的1.2~ [#].5倍,池底向排泥口的坡度爲2%~3%。隔板絮凝池的優點是構造簡單,管理方便,通常用于大、中型處理廠。當水量過小時,隔板間距過狹不便施工和維修。缺點是流量變化大時絮凝效果不穩定,絮凝時間較長,池子容積較大。
(2)機械攪拌反應池:機械攪拌反應池是將多個單獨的機械反應池串聯起來,每個池內都設有攪拌機,攪拌強度從頭至尾依
次降低,按照攪拌機的安裝方式可分爲立式和臥式兩種。傳動裝置多采用多級或無級調速,以便根據水量、水溫、藥劑等變化情況隨時調節攪拌的強度。攪拌桨葉寬爲100~ [#]00mm,桨葉總面積爲反應池截面積的10%?20%。一般桨葉上端在水面以下0.3m,下端距池底0.5m。對應3?6級的攪拌強度,攪拌桨葉中心處線速度(相當于池內水平流速)一般由第一級的0.5~0.6m/S逐漸減小到0.l~0.2m/s,大不能超過0.3m/s。各級攪拌速度梯度值C一般爲20~ [#]0s—1。
(3)折板反應池:折板反應池是利用在反應池中設置一些擾流單元來達到絮凝所需要的紊流狀態,使能量損失得到充分利用,能耗與'藥耗有所降低,停留時間縮短。折板反應池的常用形式有多通道和單通道的平折板式、波紋板式、柵條式、網格式等,多布置成豎流式。折板反應池在池底要必須設置排泥設施。穿孔旋流反應池是由若幹個方格組成,各格之間的隔牆上沿池壁開孔,水流沿池壁切線方向進人後形成旋流。第一格孔口尺寸小,流速大,水流在池內旋轉速度也大;而後孔口尺寸逐漸增大,流速逐格減小。柵條反應池則相當于在穿孔旋流反應池的每個豎井安裝若幹層柵條,每個豎井柵條數自進水端至出水端逐漸減少,前段爲密柵,中段爲疏柵,末段不安裝柵。
(4)組合式:不同形式的反應池串聯使用,可以取長補短、充分發揮每一種反應池的優點。比如往複式隔板反應池與回轉式隔板反應池的組合運用,可以避免往複式隔板反應池在絮凝反應後期容易將已結大、容易破碎的絮體打碎的問題。水量較小時,穿孔旋流反應池(折板反應池的一種型式)與回轉式隔板反應池組合運用,前段可以避免使用隔板反應池時隔板間距離過小或水深過淺的矛盾,後段可以避免使用穿孔旋流反應池時水流上下左右頻繁轉彎對後期絮凝產生的不良作用。

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