1、 Water and Wastewater Treatment Engineering水質(zhì)工程學(xué)水質(zhì)工程學(xué)第三章第三章 混凝混凝第3章 混凝（凝聚和絮凝）3.1混凝的去除對(duì)象3.2膠體的性質(zhì)3.3混凝機(jī)理3.4混凝劑和助凝劑3.5混凝影響因素3.6混凝動(dòng)力學(xué)3.7混凝設(shè)施3.8混凝過(guò)程3.1混凝的去除對(duì)象膠體混凝目的混凝可去除的顆粒大小是膠體及部分細(xì)小的懸浮物，是一種化學(xué)方法。范圍在：1nm0.1m（有時(shí)認(rèn)為在1m） 水處理中主要雜質(zhì)：粘土（50nm-4 m） 細(xì)菌（0.2m-80m） 病毒（10nm-300nm） 蛋白質(zhì)（1nm-50nm）、腐殖酸 通過(guò)某種方法（如投加混凝劑）使水中膠體粒子

2、脫穩(wěn)并生成微小聚集體（稱為凝聚）,然后脫穩(wěn)的膠體或微小懸浮物聚結(jié)成大的絮凝體（稱為絮凝)。3.2膠體的性質(zhì) 膠體的穩(wěn)定性 膠體的雙電層結(jié)構(gòu) 膠體之間的相互作用定義：指膠體顆粒在水中長(zhǎng)期保持分散狀態(tài)的特性。動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性：布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)抗重力。聚集穩(wěn)定性：膠體帶電相斥（憎水性膠體） 水化膜的阻礙（親水性膠體）聚集穩(wěn)定性對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響起關(guān)鍵作用。為什么帶電？膠體顆粒結(jié)晶中的晶格取代使膠體表面產(chǎn)生電荷。膠體顆粒表面某些化學(xué)基團(tuán)水中電離使膠體帶電。膠體顆粒表面與水作用溶解并電離使膠體帶電。膠體顆粒對(duì)水中某些離子的吸附使膠體帶電。膠體顆粒表面陰陽(yáng)離子的排列雙電層的內(nèi)部離子排列模式膠體距離xoa， 穩(wěn)定（二

3、次凝聚除外） (AgI)m 膠核膠核膠團(tuán)示意圖膠膠團(tuán)團(tuán)NO3-NO3-NO3-NO3-膠膠粒粒Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-膠體之間的相互作用膠體顆粒之間的相互作用決定于排斥能與吸引能，膠體顆粒之間的相互作用決定于排斥能與吸引能，分別由靜電斥力與范德華引力產(chǎn)生。分別由靜電斥力與范德華引力產(chǎn)生。 排斥勢(shì)能：排斥勢(shì)能：ER1/d2 吸引勢(shì)能：吸引勢(shì)能：EA1/d6（有些認(rèn)為是（有些認(rèn)為是1/d2或或1/d3） 由此可畫(huà)出膠體顆粒的相互作用勢(shì)能與距離之間由此可畫(huà)出膠體顆粒

4、的相互作用勢(shì)能與距離之間的關(guān)系，見(jiàn)圖。當(dāng)膠體距離的關(guān)系，見(jiàn)圖。當(dāng)膠體距離xoc時(shí)，吸引勢(shì)時(shí)，吸引勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)能占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)oa x oc時(shí)，排斥勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)時(shí)，排斥勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)x=ob時(shí)，排斥勢(shì)能最大，稱為排斥能峰。時(shí)，排斥勢(shì)能最大，稱為排斥能峰。 膠體的布朗運(yùn)動(dòng)能量膠體的布朗運(yùn)動(dòng)能量Eb1.5kT，當(dāng)其大于排斥，當(dāng)其大于排斥能峰時(shí)，膠體顆粒能發(fā)生凝聚。能峰時(shí)，膠體顆粒能發(fā)生凝聚。 以上稱為以上稱為DLVO理論，只適用于憎水性膠體，由德理論，只適用于憎水性膠體，由德加根（加根（derjaguin）、蘭道（）、蘭道（Landon）(蘇聯(lián)，蘇聯(lián)，1938年獨(dú)立提出，伏維（年獨(dú)立提出，伏維（Ve

5、rwey）、奧貝克）、奧貝克（Overbeek）（荷蘭，）（荷蘭，1941年獨(dú)立提出）。年獨(dú)立提出）。 3.3混凝機(jī)理v凝聚機(jī)理壓縮雙電層吸附電中和作用吸附架橋作用網(wǎng)捕卷掃作用v絮凝機(jī)理異向絮凝同向絮凝Company L一、凝聚機(jī)理壓縮雙電層 根據(jù)DLVO理論，加入電解質(zhì)對(duì)膠體進(jìn)行脫穩(wěn)。 電解質(zhì)加入與反離子同電荷離子壓縮雙電層電位穩(wěn)定性凝聚 電位0，等電狀態(tài)，實(shí)際上混凝不需要電位0，只要使Emax=0即可，此時(shí)的電位稱為臨界電位 凝聚機(jī)理壓縮雙電層但該理論不能解釋但該理論不能解釋1）混凝劑投加過(guò)多，混凝效果反而下降；2）與膠粒帶同樣電號(hào)的聚合物或高分子混凝效果好。 這些都與膠粒的吸附力有關(guān)，絕

6、非只來(lái)源于靜電力，還來(lái)源于范得華力、氫鍵及共價(jià)鍵力（多出現(xiàn)在有聚合離子或高分子物質(zhì)存在時(shí))。凝聚機(jī)理壓縮雙電層 1.各種電解質(zhì)離子壓縮雙電層的能力是不同的。在濃度相等的條件下，電解質(zhì)離子破壞膠體穩(wěn)定的能力隨離子價(jià)的增高而加大(舒采哈代規(guī)則)。 這種能力大致與離子價(jià)數(shù)的26方成比例。 2實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)同一膠體體系，要獲得相同的壓縮雙電層效果時(shí): 用一價(jià)離子,濃度需25150mmolL; 用二價(jià)離子濃度只要0.52mmolL; 而用三價(jià)離子則濃度可小到0.010.1mmolL。二.凝聚機(jī)理吸附-電中和作用定義膠粒表面對(duì)異號(hào)離子，異號(hào)膠?；蜴湢罡叻肿訋М愄?hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種吸附作用中

7、和了它的部分或全部電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。 凝聚機(jī)理吸附-電中和作用 吸附電中和示意圖l左圖表示高分子物質(zhì)的帶電部位與膠粒表面所帶異號(hào)電荷的中和作用;l右圖則表示小的帶正號(hào)膠粒被帶異號(hào)電荷的大膠粒表面所吸附。 三、凝聚機(jī)理吸附架橋作用 如果投加的化學(xué)藥劑是具有能吸附膠粒的鏈狀高分子聚合物，或者兩個(gè)同號(hào)膠粒吸附在同一個(gè)異號(hào)膠粒上，膠粒間就能連結(jié)，團(tuán)聚成絮凝體而被除去，這就是吸附架橋作用。 三、凝聚機(jī)理網(wǎng)捕作用定義向水中投加含金屬離子的化學(xué)藥劑后，由于金屬離子的水解和聚合，會(huì)以水中的膠粒為膠核形成膠體狀沉淀物，或者在這種沉淀物從水中析出的過(guò)程中，會(huì)吸附和網(wǎng)捕膠粒而共

8、同沉降下來(lái)，這稱為網(wǎng)捕作用。 環(huán)境與市政工程系給水排水工程教研室凝聚機(jī)理網(wǎng)捕作用 絮凝機(jī)理異向絮凝定義膠體顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，每一個(gè)脫穩(wěn)的膠體顆?？赡懿灰?guī)則地向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，可能同時(shí)受到來(lái)自各個(gè)方向的顆粒的碰撞，兩個(gè)膠體顆粒向不同方向運(yùn)動(dòng)而發(fā)生碰撞聚集的情況為異向絮凝。 絮凝機(jī)理同向絮凝相對(duì)于異向絮凝而言在機(jī)械攪拌、水力等外力作用下產(chǎn)生的流體運(yùn)動(dòng)推動(dòng)脫穩(wěn)的膠體顆粒，使所有膠體顆粒向某一方向運(yùn)動(dòng)。 3.4混凝劑和助凝劑混凝劑 混凝劑應(yīng)符合以下要求： 混凝效果好(直接目的） 無(wú)毒害作用 貨源充足 成本低，使用方便 新型藥劑要有衛(wèi)生許可 借鑒已有經(jīng)驗(yàn)（查閱和參考類(lèi)似水質(zhì)水廠的藥劑） 混凝劑的種

9、類(lèi)有不少于200-300種，分為無(wú)機(jī)與有機(jī)兩大系列 3.4混凝劑和助凝劑混凝劑無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)鋁系鋁系硫酸鋁（在我國(guó)使用方便）硫酸鋁（在我國(guó)使用方便）明礬明礬聚合氯化鋁（聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（聚合硫酸鋁（PAS）適宜適宜pH：5.58鐵系鐵系三氯化鐵三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸亞鐵硫酸鐵（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)少）硫酸鐵（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)少）聚合硫酸鐵聚合硫酸鐵聚合氯化鐵聚合氯化鐵適宜適宜pH：511，但腐蝕性強(qiáng)，但腐蝕性強(qiáng)有機(jī)有機(jī)人工人工合成合成陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合物物國(guó)外開(kāi)始增多，國(guó)內(nèi)尚少國(guó)外開(kāi)始增多，國(guó)內(nèi)尚少陰離子型：水解聚丙烯酰胺（陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）濁度較

10、低時(shí)使用濁度較低時(shí)使用非離子型：聚丙烯酰胺（非離子型：聚丙烯酰胺（PAM），），聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（PEO）PAM使用最普遍使用最普遍兩性型：兩性型：使用極少，變化廢水中使用使用極少，變化廢水中使用天然天然淀粉、動(dòng)物膠、樹(shù)膠、甲殼素等淀粉、動(dòng)物膠、樹(shù)膠、甲殼素等實(shí)際應(yīng)用不多，但有利于環(huán)實(shí)際應(yīng)用不多，但有利于環(huán)保備受關(guān)注保備受關(guān)注微生物絮凝劑微生物絮凝劑 聚合氯化鋁又稱為堿式氯化鋁或羥基氯化聚合氯化鋁又稱為堿式氯化鋁或羥基氯化鋁，性能優(yōu)于硫酸鋁。其成分取決于羥基鋁，性能優(yōu)于硫酸鋁。其成分取決于羥基與鋁的摩爾數(shù)之比，通常稱之為與鋁的摩爾數(shù)之比，通常稱之為堿化度堿化度( 鹽基度）鹽基度） B，按

11、下式計(jì)算：，按下式計(jì)算： 聚合鐵包括聚合硫酸鐵與聚合氯化鐵，目聚合鐵包括聚合硫酸鐵與聚合氯化鐵，目前常用的是聚合硫酸鐵，它的前常用的是聚合硫酸鐵，它的混凝效果優(yōu)混凝效果優(yōu)于三氯化鐵于三氯化鐵，它的腐蝕性遠(yuǎn)比三氯化鐵小。，它的腐蝕性遠(yuǎn)比三氯化鐵小。 3.4混凝劑和助凝劑混凝劑高分子混凝劑凝聚示意圖 3.4混凝劑和助凝劑助凝劑 凡是不能在凡是不能在某一特定的水處理工藝中單獨(dú)用作混某一特定的水處理工藝中單獨(dú)用作混凝劑但可以與混凝劑配合使用而提高或改善混凝凝劑但可以與混凝劑配合使用而提高或改善混凝效果的化學(xué)藥劑效果的化學(xué)藥劑可稱為助凝劑。助凝劑可以參加可稱為助凝劑。助凝劑可以參加混凝，也可不參加混凝。

12、混凝，也可不參加混凝。 按投加目的可分為幾類(lèi)：按投加目的可分為幾類(lèi)： 1.1.以吸附架橋改善已形成的絮體結(jié)構(gòu)：以吸附架橋改善已形成的絮體結(jié)構(gòu)：如骨膠、活化硅酸、如骨膠、活化硅酸、聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAMPAM）及其水解產(chǎn)物）及其水解產(chǎn)物 2.2.以調(diào)節(jié)原水酸堿度來(lái)促進(jìn)混凝劑水解：以調(diào)節(jié)原水酸堿度來(lái)促進(jìn)混凝劑水解：調(diào)整水的調(diào)整水的pHpH，如，如石灰、硫酸等石灰、硫酸等 3.3.以破壞水中有機(jī)污染物對(duì)膠體顆粒的穩(wěn)定作用以破壞水中有機(jī)污染物對(duì)膠體顆粒的穩(wěn)定作用來(lái)改善混來(lái)改善混凝效果：如投加高錳酸鹽、臭氧等凝效果：如投加高錳酸鹽、臭氧等 4.4.以改變混凝劑化學(xué)形態(tài)促進(jìn)混凝效果：以改變混凝劑化

13、學(xué)形態(tài)促進(jìn)混凝效果：主要指硫酸亞鐵主要指硫酸亞鐵作為混凝劑時(shí)，投加作為混凝劑時(shí)，投加ClCl2 2促使亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵促使亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵 3.5混凝影響因素主要包括：q原水性質(zhì)，包括水溫、pH值、堿度、水中濁質(zhì)顆粒濃度、水中有機(jī)污染物的影響等；（重點(diǎn)）q投加的凝聚劑種類(lèi)、數(shù)量與投加方式（試驗(yàn)確定）；q使用的絮凝設(shè)備及其相關(guān)水力參數(shù)。 3.5.1混凝影響因素水溫 1.水溫低時(shí)，通常絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細(xì)小、凝聚效果較差。原因： 無(wú)機(jī)鹽水解吸熱；如鋁鹽，水溫小與無(wú)機(jī)鹽水解吸熱；如鋁鹽，水溫小與5度時(shí)。度時(shí)。 溫度降低，粘度升高溫度降低，粘度升高布朗運(yùn)動(dòng)減弱，影響布朗運(yùn)動(dòng)減弱，影響異向

14、絮凝，不利于脫穩(wěn)。異向絮凝，不利于脫穩(wěn)。 水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚；水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚；（水溫高時(shí)，絮凝體松散不易沉降）。（水溫高時(shí)，絮凝體松散不易沉降）。 水溫與水的水溫與水的pH值有關(guān)（水溫低，值有關(guān)（水溫低， pH提高，混提高，混凝最佳凝最佳pH提高，堿度提高，需要的石灰投加量增提高，堿度提高，需要的石灰投加量增多）多）2.提高低溫混凝效果的方法：提高低溫混凝效果的方法： 增加混凝劑量；增加混凝劑量； 采用水溫影響小的鐵鹽混凝劑；采用水溫影響小的鐵鹽混凝劑； 可加熱原水?？杉訜嵩?。 3.5.2混凝影響因素水的pH和堿度影響1. 水的水的pH值對(duì)混凝

15、效果的影響程度，值對(duì)混凝效果的影響程度，與混凝劑種類(lèi)有關(guān)與混凝劑種類(lèi)有關(guān)。混。混凝劑的水解產(chǎn)物不同，對(duì)混凝效果影響較大。凝劑的水解產(chǎn)物不同，對(duì)混凝效果影響較大。 2.混凝時(shí)最佳混凝時(shí)最佳pH范圍與原水水質(zhì)、去除對(duì)象等密切有關(guān)范圍與原水水質(zhì)、去除對(duì)象等密切有關(guān)，需，需要混凝實(shí)驗(yàn)確定。要混凝實(shí)驗(yàn)確定。3.當(dāng)投加金屬鹽類(lèi)凝聚劑時(shí)，其水解會(huì)生成當(dāng)投加金屬鹽類(lèi)凝聚劑時(shí)，其水解會(huì)生成H+，對(duì)水中堿度，對(duì)水中堿度有緩沖作用，但當(dāng)堿度不夠時(shí)需要投加石灰。有緩沖作用，但當(dāng)堿度不夠時(shí)需要投加石灰。 石灰投量按下式估算：石灰投量按下式估算： CaO=3a x + （2-13） 式中式中CaO：純石灰：純石灰CaO投

16、量，投量，mmol/L； a：混凝劑投量，：混凝劑投量，mmol/L； x：原水堿度，按：原水堿度，按mmol/L，CaO計(jì)；計(jì)；：保證反應(yīng)順利：保證反應(yīng)順利進(jìn)行的剩余堿度，一般取進(jìn)行的剩余堿度，一般取0.250.5mmol/L（CaO）。一）。一般石灰投量通過(guò)試驗(yàn)決定。般石灰投量通過(guò)試驗(yàn)決定。 3.5.2混凝影響因素水的pH和堿度影響4. pH值在值在5.5-6.5時(shí)，混凝時(shí)水中腐殖類(lèi)有機(jī)物去除時(shí)，混凝時(shí)水中腐殖類(lèi)有機(jī)物去除率較高，具體要通過(guò)模擬試驗(yàn)確定；水中一般有機(jī)率較高，具體要通過(guò)模擬試驗(yàn)確定；水中一般有機(jī)物去除率物去除率20%60%，具體與混凝，具體與混凝pH值和有機(jī)物種值和有機(jī)物種內(nèi)

17、有關(guān)。內(nèi)有關(guān)。 3.5混凝影響因素水中濁質(zhì)顆粒濃度的影響q雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差?？刹扇〉膶?duì)策有：q加高分子助凝劑；q加粘土q投加混凝劑后直接過(guò)濾q如果原水懸浮物含量過(guò)高，為減少混凝劑的用量，通常投加高分子助凝劑。如黃河高濁度水常需投加有機(jī)高分子絮凝劑作為助凝劑。 3.5混凝影響因素水的pH和堿度影響q水的pH值對(duì)混凝效果的影響程度，與混凝劑種類(lèi)有關(guān)。q混凝時(shí)最佳pH范圍與原水水質(zhì)、去除對(duì)象等密切有關(guān)。q當(dāng)投加金屬鹽類(lèi)凝聚劑時(shí)，其水解會(huì)生成H+，但水中堿度有緩沖作用，當(dāng)堿度不夠時(shí)需要投加石灰。 3.6混凝動(dòng)力學(xué)基本概念：1.解決顆粒碰撞速率和混凝速率的問(wèn)題。2.包括混合過(guò)程

18、和絮凝過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)，混合時(shí)間很短，重點(diǎn)討論絮凝過(guò)程。3.絮凝過(guò)程動(dòng)力學(xué)包括異向絮凝動(dòng)力學(xué)和同向絮凝動(dòng)力學(xué)。 布朗運(yùn)動(dòng)引起的顆粒碰撞聚集稱為異向絮凝：顆粒的碰撞速率可按下式計(jì)算：DB：布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，T為溫度，為水的運(yùn)動(dòng)粘度，為水的密度；注：Np只與顆粒數(shù)量和水溫有關(guān)，而與顆粒粒徑無(wú)關(guān)。但當(dāng)顆粒的粒徑大于1m，布朗運(yùn)動(dòng)消失。 絮凝動(dòng)力學(xué)異向絮凝動(dòng)力學(xué)28ndDNBp dKTDB3 238KTnNp 層流理論 顆粒的碰撞速率 (根據(jù)甘布斯泰因） 采用機(jī)械攪拌： p由機(jī)械攪拌器提供 水力絮凝池： G:速度梯度；p：?jiǎn)挝惑w積水所耗功率同向紊流理論 絮凝動(dòng)力學(xué)同向絮凝動(dòng)力學(xué)（主要的絮凝）GdnN32

19、034 pG TghG 層流條件下顆粒碰撞示意圖 同向紊流理論外部施加的能量形成大渦旋大渦旋將能量輸送給小渦旋小渦旋將能量輸送給更小的渦旋只有尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會(huì)引起顆粒碰撞 同向紊流理論碰撞速率為： （2-10） 式中，紊流擴(kuò)散系數(shù) ， 為相應(yīng)于漩渦尺度 的脈動(dòng)速度，流體力學(xué)可知 （2-11） 故 （2-12） u151u230158ndN 同向紊流理論-說(shuō)明 說(shuō)明 1. 和 沿用習(xí)慣，也稱為G. 2.G能反映所給功率，其值越大，顆粒碰撞速率越大，混凝效果越好。若太大，由于過(guò)大的水流剪力力，會(huì)破壞形成的絮凝體（處于研究階段）。 3.實(shí)際中最佳G值及藥物投加量，要通過(guò)混凝條件實(shí)驗(yàn)來(lái)確定

20、。p 用用G可以來(lái)判斷混合和絮凝的程度：可以來(lái)判斷混合和絮凝的程度：混合（凝聚）過(guò)程：混合（凝聚）過(guò)程：在混合階段，混合（凝聚）過(guò)程：混合（凝聚）過(guò)程：在混合階段，對(duì)水流進(jìn)行劇烈攪拌的對(duì)水流進(jìn)行劇烈攪拌的目的主要是使藥劑快速均勻分目的主要是使藥劑快速均勻分散散以利于混凝劑快速水解、聚合、及顆粒脫穩(wěn)。平均以利于混凝劑快速水解、聚合、及顆粒脫穩(wěn)。平均G G700 700 1000s1000s-1-1，時(shí)間通常在，時(shí)間通常在101030s30s，一般，一般2min2min散藥劑，此階段，雜質(zhì)顆粒微小，同時(shí)存在顆粒間異散藥劑，此階段，雜質(zhì)顆粒微小，同時(shí)存在顆粒間異向絮凝。向絮凝。( ( 劇烈攪拌是為盡

21、快分散藥劑劇烈攪拌是為盡快分散藥劑) )絮凝過(guò)程：在絮凝階段，絮凝過(guò)程：在絮凝階段，主要靠機(jī)械或水力攪拌促使主要靠機(jī)械或水力攪拌促使顆粒碰撞凝聚顆粒碰撞凝聚，故以同向絮凝為主。同向絮凝效果不，故以同向絮凝為主。同向絮凝效果不僅與僅與G G有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)。在絮凝階段，通常以有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)。在絮凝階段，通常以G G值值和和GTGT值作為控制指標(biāo)。值作為控制指標(biāo)。 平均平均G G202070s70s-1-1， GTGT1 110104 410105 5 隨著絮凝的進(jìn)行，隨著絮凝的進(jìn)行，G G值應(yīng)逐漸減小。值應(yīng)逐漸減小。 實(shí)際設(shè)計(jì)，采用實(shí)際設(shè)計(jì)，采用V V和和T T，反過(guò)來(lái)校核，反過(guò)來(lái)校核GT

22、GT或者平均或者平均G G 最近采用：最近采用：GCTGCT（建議值（建議值100100），），C C：顆粒濃度：顆粒濃度 3.6混凝動(dòng)力學(xué)混凝控制指標(biāo)包括q混合設(shè)施q絮凝設(shè)施 3.7混凝設(shè)施 混合目的v迅速均勻地將藥劑擴(kuò)散到水中，溶解并形成膠體，使之與水中的懸浮微粒等接觸，生成微小的礬花。這一過(guò)程要求攪拌強(qiáng)度要大，使水流產(chǎn)生激烈的湍流，但混合時(shí)間要短，一般不超過(guò)2分鐘。 混合方式v水泵混合：投藥投加在水泵吸水口或管上。v管式混合：管式靜態(tài)混合器、擴(kuò)散混合器，混合時(shí)間23秒。v機(jī)械混合：攪拌 3.7.1混凝設(shè)施混合設(shè)施 一.混凝劑的配制、投加和計(jì)量q配制需要藥劑溶解或稀釋q投加可分為干投和濕投

23、，或分為泵前和泵后投加，或重力投加和壓力投加（1）泵前投加）泵前投加 ：安全可靠，一般適用取水泵房距：安全可靠，一般適用取水泵房距水廠較近者，圖中水封箱是為防止空氣進(jìn)入，見(jiàn)水廠較近者，圖中水封箱是為防止空氣進(jìn)入，見(jiàn)圖圖6-9。 （2）高位溶液池重力投加：適用取水泵房距水廠）高位溶液池重力投加：適用取水泵房距水廠較遠(yuǎn)者，安全可靠，但溶液池位置較高，見(jiàn)圖較遠(yuǎn)者，安全可靠，但溶液池位置較高，見(jiàn)圖6-10。 （3）水射器投加：設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，溶液池）水射器投加：設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，溶液池高度不會(huì)受太大限制，但效率低，易磨損，見(jiàn)圖高度不會(huì)受太大限制，但效率低，易磨損，見(jiàn)圖6-11。 （4）泵投加：不

24、必另設(shè)計(jì)量設(shè)備，適合混凝劑自）泵投加：不必另設(shè)計(jì)量設(shè)備，適合混凝劑自動(dòng)控制系統(tǒng)，有利于藥劑與水混合，見(jiàn)圖動(dòng)控制系統(tǒng)，有利于藥劑與水混合，見(jiàn)圖6-12。 二.混凝設(shè)施藥劑投加 三.混凝劑的配制、投加和計(jì)量混凝劑投加量可實(shí)行自動(dòng)控制q數(shù)學(xué)模擬法q現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)法q流動(dòng)電流檢測(cè)法(SCD)q絮凝檢測(cè)器： 透光率脈動(dòng)檢測(cè)法 絮凝顆粒影像檢測(cè)控制法四.常用的混合設(shè)備高速混合裝置主要有兩類(lèi)：高速混合裝置主要有兩類(lèi)： 1.利用水流本身能量混合的方式：如管式靜態(tài)利用水流本身能量混合的方式：如管式靜態(tài)混合器、隔板混合、利用水躍跌水進(jìn)行混合、混合器、隔板混合、利用水躍跌水進(jìn)行混合、利用水射器進(jìn)行混合利用水射器進(jìn)行混

25、合。2.利用外加能驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置進(jìn)行混合：如螺槳利用外加能驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置進(jìn)行混合：如螺槳式、槳式等機(jī)械攪拌裝置，加壓擴(kuò)散泵混合裝式、槳式等機(jī)械攪拌裝置，加壓擴(kuò)散泵混合裝置和變速混合裝置。置和變速混合裝置。我國(guó)采用的主要混合方式：水泵混合、管式混合、我國(guó)采用的主要混合方式：水泵混合、管式混合、機(jī)械混合、水力混合池混合。機(jī)械混合、水力混合池混合。（一）水泵混合（一）水泵混合原理：原理：利用水在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中產(chǎn)生的局部渦流利用水在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中產(chǎn)生的局部渦流而達(dá)到混合的目的，在取水泵的吸水管或喇叭口而達(dá)到混合的目的，在取水泵的吸水管或喇叭口投加混凝劑。投加混凝劑。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.設(shè)備簡(jiǎn)單（無(wú)專門(mén)混

26、合設(shè)施）設(shè)備簡(jiǎn)單（無(wú)專門(mén)混合設(shè)施） 2.混合所需的動(dòng)能來(lái)自水泵本身的機(jī)械能損耗，混合所需的動(dòng)能來(lái)自水泵本身的機(jī)械能損耗，無(wú)需另外消耗能量節(jié)省動(dòng)力；無(wú)需另外消耗能量節(jié)省動(dòng)力； 3.因水在水泵中流速高，混合攪拌均勻，效因水在水泵中流速高，混合攪拌均勻，效果好；果好； 4.適用于大、中、小型水廠。適用于大、中、小型水廠。缺點(diǎn)缺點(diǎn):1.當(dāng)采用三氯化鐵作為混凝劑時(shí)，由于高價(jià)鐵當(dāng)采用三氯化鐵作為混凝劑時(shí)，由于高價(jià)鐵的氧化性，或氧的電化反應(yīng)使水泵易腐蝕。的氧化性，或氧的電化反應(yīng)使水泵易腐蝕。 2.若原水水泵距絮凝池的管道超過(guò)若原水水泵距絮凝池的管道超過(guò)150m時(shí)，礬花時(shí)，礬花易碎化，影響絮凝效果。易碎化，影

27、響絮凝效果。原因：原因：輸送距離過(guò)長(zhǎng)，在輸送管道中可能過(guò)早形輸送距離過(guò)長(zhǎng)，在輸送管道中可能過(guò)早形成了絮凝體，一旦在管道或出口處破碎，很難重成了絮凝體，一旦在管道或出口處破碎，很難重新凝聚，不利于后續(xù)的絮凝反應(yīng)；若流速低，可新凝聚，不利于后續(xù)的絮凝反應(yīng)；若流速低，可能會(huì)沉積在管道中，影響管道輸送能力能會(huì)沉積在管道中，影響管道輸送能力.（二）管式混合（看圖）（二）管式混合（看圖） 借助管道中流速混合。借助管道中流速混合。 1. 管式靜態(tài)混合器：進(jìn)絮凝池的管道內(nèi)裝一定角度交叉的固管式靜態(tài)混合器：進(jìn)絮凝池的管道內(nèi)裝一定角度交叉的固定葉片組成若干混合單元。流量和流速不能太小。定葉片組成若干混合單元。流量

28、和流速不能太小。 流速不宜小于流速不宜小于1m/s，水頭損失大，水頭損失不小于，水頭損失大，水頭損失不小于0.30.4m，簡(jiǎn)單易行，見(jiàn)圖，簡(jiǎn)單易行，見(jiàn)圖6-13。 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，不需經(jīng)常維護(hù)，混合效果好，優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，不需經(jīng)常維護(hù)，混合效果好， 受水廠歡受水廠歡迎；迎； 缺點(diǎn)：隨水量變化大，消耗的水力能量高。缺點(diǎn)：隨水量變化大，消耗的水力能量高。 2.擴(kuò)散混合器，是在管式孔板混合器前加一擴(kuò)散混合器，是在管式孔板混合器前加一個(gè)錐形帽，錐形帽夾角個(gè)錐形帽，錐形帽夾角90。順流方向投。順流方向投影面積為進(jìn)水管總截面面積的影面積為進(jìn)水管總截面面積的1/4，開(kāi)孔面，開(kāi)孔面積為進(jìn)水管總截面面積的積為進(jìn)

29、水管總截面面積的3/4，流速為，流速為1.01.5m/s，混合時(shí)間，混合時(shí)間23s。節(jié)管長(zhǎng)度不小。節(jié)管長(zhǎng)度不小于于500mm。水頭損失約。水頭損失約0.30.4m.H2O，直，直徑在徑在DN200DN1200，見(jiàn)圖，見(jiàn)圖6-14。（三（三) 機(jī)械混合機(jī)械混合 在池內(nèi)安裝攪拌裝置，攪拌器可以是槳板在池內(nèi)安裝攪拌裝置，攪拌器可以是槳板式、螺旋槳式等，速度梯度式、螺旋槳式等，速度梯度7001000s-1，時(shí)間時(shí)間1030s以內(nèi)，不超過(guò)以內(nèi)，不超過(guò)2min. 優(yōu)點(diǎn)：混合效果好，不受水量變化影響；優(yōu)點(diǎn)：混合效果好，不受水量變化影響；缺點(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備，增加維修工作。缺點(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備，增加維修工作。 任

30、務(wù) 是使細(xì)小礬花逐漸絮凝成較大顆粒，以便于沉淀除去。 反應(yīng)設(shè)備中要求水流有適宜的攪拌強(qiáng)度，既要為細(xì)小絮體的逐漸長(zhǎng)大創(chuàng)造良好的碰撞機(jī)會(huì)和吸附條件，又要防止已形成的較大礬花被碰撞打碎。因此，攪拌強(qiáng)度比混合階段要小，但時(shí)間比較長(zhǎng)。 3.7.2混凝設(shè)施絮凝設(shè)施 幾種典型的絮凝設(shè)施q機(jī)械絮凝池q隔板絮凝池 q折板絮凝池 3.7混凝設(shè)施絮凝設(shè)施v利用電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置驅(qū)動(dòng)攪拌器使水中絮凝體由于存在不同速度梯度而產(chǎn)生同向絮凝的構(gòu)筑物v第一格攪拌強(qiáng)度最大，而后逐步減小，第一格攪拌強(qiáng)度最大，而后逐步減小，G值也值也相應(yīng)減小，攪拌強(qiáng)度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板相應(yīng)減小，攪拌強(qiáng)度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板面積。面積。 v攪拌器葉片可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)v根據(jù)攪拌軸的安裝位置：水平軸式和垂直軸式 絮凝設(shè)施機(jī)械絮凝池u機(jī)械絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)容易，效果好，大、機(jī)械絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)容易，效果好，大、中、小水廠均可，但維修是問(wèn)題。中、小水廠均可，但維修是問(wèn)題。 絮凝設(shè)施機(jī)械絮凝池 絮凝設(shè)施機(jī)