【正文】 167。 25混凝劑的配制與投加 ?167。 ? 絮凝：脫穩(wěn)膠體相互聚集稱為絮凝。 1）動力學穩(wěn)定性：是指膠體粒子的布朗運動對抗重力影 響的能力。因 此，在動力學穩(wěn)定性和聚集穩(wěn)定兩者之中，聚集穩(wěn)定 性對膠體穩(wěn)定性的影響起關鍵作用。 滑動面上的 ?電位決定了憎水膠體的聚集穩(wěn)定性。即 膠體顆粒之間的相互作用決定于由靜電斥力產 生的排斥能與范德華引力產生吸引能。 由于親水性膠粒表面極性基團對水分子的強烈吸 附，使粒子被包裹一層較厚的水化膜，使得范德華引 力不能發(fā)揮，從而使得膠粒無法相互靠近。產物包括：未水解的水合鋁離子、單核羥基絡合物、多核羥基絡合物、氫氧化鋁沉淀等。 1）壓縮雙電層：加入電解質，形成與反離子同電荷離 子，產生壓縮雙電層 (主要指擴散層厚度 d)作用（圖中 （ 2）所示），使滑動面上的 ?電位降低到某 ?k，排斥能 峰就可降為零，從而膠體顆粒失去穩(wěn)定性，產生凝聚 作用。 2）吸附－電性中和 這種現(xiàn)象在水處理中出現(xiàn)的較多。 高分子絮凝劑投加后，通常可能出現(xiàn)以下兩個現(xiàn)象： ①高分子投量過少，不足以形成吸附架橋； ②但投加過多，會出現(xiàn)“膠體保護”現(xiàn)象，見圖 66； 膠粒高分子膠粒高分子排斥 排斥膠粒高分子圖 6 5 架橋 模型示意 圖 6 6 膠體 保護示意 當鋁鹽或鐵鹽混凝劑投量很大時，金屬氫氧化物在形成及沉淀過程中可對膠粒產生網捕與卷掃作用。實際上，幾種可能同時存在。 混凝劑的基本點要求： ①混凝效果好； ②對人體無危害； ③使用方便； ④貨源充足，價格低廉。 ，性能優(yōu)于硫酸鋁。廣義上可分為以下幾類： ①酸堿類：調整水的 pH，如石灰、硫酸 等； ②加大礬花的粒度和結實性：如活化硅 酸 SiO2 nH2O）、骨膠、高分子絮凝 劑； ③氧化劑類：破壞干擾混凝的物質，如 有機物。 顆粒相互碰撞的動力來自兩個方面： 1）顆粒在水中的布朗運動； 2）在水力或機械攪拌所造成的流體運動。因 此，絮凝速率取決于碰撞速率。 Δ yΔΔ△ θ扭轉方向圖 6 8 速度 梯度計算圖示圖 6 7 層 流條件下顆粒碰撞示意ΔΔ△ 1）顆粒的碰撞速率：按下式計算： (25) 2）甘布公式：在被攪動的水流中，考慮一個瞬間受剪而扭轉的隔離體， 見上圖。 20 8 BN dD n??BDu???u?115u ??? ? ??故： （ 213） 自藥劑與水均勻混合起直至大顆粒絮凝體形成為止，工藝上 總稱混凝過程。 絮凝過程 ：在絮凝階段，主要靠機械或水力攪拌促使顆粒碰 撞凝聚，故以同向絮凝為主。 320815N d n????167。主要體現(xiàn)在水解后的產物形式，以致使產生不 同的混凝作用機理，而高分子受 pH影響較小，這是因 其投入前聚合物形態(tài)已基本確定。 一般石灰投量通過試驗決定。如黃河高濁度水常需投加有機高分子絮凝劑作為助凝劑。 （ 216） 式中： W2——溶液池容積， m3； Q——處理的水量， m3/ h； a——混凝劑最大投加量， mg/L； c——溶液濃度，一般取 5%~20%； n——每日調制次數(shù)，一般不超過 3次。 （ 2）高位溶液池重力投加：適用取水泵房距水廠較遠 者，安全可靠，但溶液池位置較高，見圖。 但由于影響因素復雜，運行中水質、水量的不斷變化，使得 投加量達到最佳一直是研究的目標。采用數(shù)學模型實行加藥自動控制的關鍵是：必須要有前期大量而又可靠的生產數(shù)據(jù)，才可運用數(shù)理統(tǒng)計方法建立符合實際生產的數(shù)學模型。此法存在反饋滯后現(xiàn)象，模擬裝置與生產設備存在一定的差別，但與實驗室相比，更接近實際情況。此電流與膠體 ξ電位有正相關關系。 透光率脈動法是利用光電原理檢測絮凝聚顆粒的變化，達到混凝在線連續(xù)控制的新技術。 將藥投加在水泵吸水口或吸水管上。 擴散混合器：是在管式孔板混合器前加一個錐形帽，錐形帽 夾角 90176。水頭損失約 ~，直徑在 N200~DN1200，見下圖 。 隔板絮凝池的水頭損失由局部水頭和沿程水頭損失組成。 圖 6 15 往復式隔板絮凝池進水接沉淀池接沉淀池進水管進水管圖 6 16 回 轉式隔板絮凝池 隔板絮凝池的設計參數(shù)： ①流速：起端 ，末端 ： 4~6段； ②轉彎處過水斷面積為廊道過水斷面積的 ~； ③絮凝時間： 20~30min； ④隔板間距：凈距不宜小于 ，池底應有 ~ 度、直徑不小于 150mm的排泥管； ⑤廊道的最小寬度不小于 ； ⑥各段的水頭損失： （ 217） 總水頭損失： （ 218） 例題 P279簡講 2 222it ii i iiiv vh m lg C R? ? ?ihh?? 通常采用豎流式，它將隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度 的折板。 4）多通道：水流同時從多個折板間平行流過。 圖 6 17 單 通道折板絮凝池剖面示意進水 出水進水 出水（ ）（ ）（a）同 波折板 （b） 異波折板圖 61 8 多通 道折板絮凝池示意A A水流向上 水流向下 出水進水ⅢⅡⅠ平面圖進水AA 剖面折 板 機械絮凝池 機械絮凝池的剖面示意見圖。 圖 6 19 機 械絮凝池剖面示意進水進水接沉淀池接沉淀池（ ）（ ）（ ）水平軸式； （ ）垂直軸式漿板；2葉輪 ；3旋 轉軸；4隔墻 由若干方格組成。穿孔旋流絮凝池的平面示意圖見圖。前段為密網或密柵，中段為疏網或疏柵，末段不安裝網、柵。 網格和柵條絮凝池在不斷完善和發(fā)展之中，絮凝池宜與沉淀池合建，一般布置成兩組并聯(lián)形式。往復式和回轉式隔板絮凝池在豎向組合是常用方式之一，穿孔旋流與隔板絮凝池也往往組合應用。 32平流沉淀池 ?167。 ? 分類：按顆粒在沉淀過程中是否相互干擾分為： 自由沉淀：單個顆粒在無邊際水體中沉淀，其下沉的 過程顆?；ゲ桓蓴_，且不受器皿壁的干擾，下沉過程 中顆粒的大小、形狀、密度保持不變，經過一段時間 后，沉速也不變。 3116/pF d g? ? ?2221 24DudFC ??? 3116//lF d g? ? ?101010101阻力系數(shù)CDC=24/R eC=10/R e雷諾數(shù) Re圖 71 CD與 Re 的關系（球型顆粒）102310 1011 10 102103 4 510 10 106 2）根據(jù)牛頓第二定律可知： (24) 3）顆粒最終的下沉速度（ u） 達到重力平衡時，顆粒開始等速下沉，加速度為 零，令式（ 24）右邊為零，得沉速公式： （ 25） 1143pDgudC? ? ???1 1 223231116 2 4 6/ //p D pF F F m au d dud ( ) g C ddt? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?a. 斯篤克斯公式 當 Re1時，呈層流狀態(tài)， 得： 當 1000Re25000時，呈紊流狀態(tài)， CD≈，得： c. 阿蘭公式 當 1Re1000時，屬于過渡區(qū)， 24DC / R e?1 2118pu gd? ? ???26 111 83 su . dg? ? ?? ?27 10D / Re?122 3114255s( ) gud??? ? ???? ??????????28 2. 懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀 當大量顆粒在有限的水體中下沉時，被擁擠的水便有一定的上升速度，使所受阻力增加，顆粒處于相互干擾狀態(tài)，此時的沉速稱為擁擠沉速。 2）沉淀過程中交界面沉降曲線分析 3）不同高度沉淀筒沉降相似性 CtC0HHtH ∞∞H 濃度 C t CtABCDab cdt1 t∞t時間 t(b) (c)(d) (e)H0Ht 交界面a39。出水濁度一般控制在 10NTU以下。 ②水流沿水平方向流動，在過水斷面上，各點流速相 等，并在流動過程中流速始終不變。 截留沉速 (u0)、表面負荷或溢流率（ Q/A） 1）截留沉速 (u0)：反映了沉淀池所能全部去除顆粒中的 最小顆粒的沉淀速度，即直線 III顆粒的沉淀速度。 作業(yè) P314： 1 00Vh uL L B A? ? ?211 一般 沉淀效率或去除率 (E) u＞ u0的顆粒將全部能下沉而去除（直線 I及以下 ）， 只有 u＜ u0的顆粒 只能部分去除。 （ 2）當產水量（ Q） 和顆粒沉速（ Ui ）一定時，增大A，可以增大 E。在圓筒水面 h處開一個取樣口，要求顆粒在在水中均勻分布，濃度為 C0。試驗時先均勻攪拌測定初始濃度，然后開始試驗。 圖 7 7 凝聚性顆粒沉淀實驗及去除百分數(shù)等值線時間水深 對于某一表面負荷而言，根據(jù)凝聚性顆粒去除百分數(shù)等值線，可以得出總的去除百分數(shù)（ u0=h0/t）： 1 0 2 0 3 02 3 2 4 3 5 40 0 0406503122 3 2 4 3 5 40 0 04650210iih / t h / t h / tP p ( p p ) ( p p ) ( p p )u u uh / t( p p )uuuup ( p p ) ( p p ) ( p p )u u uu( p p )uup dpu?? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ?或或217 218 219 圖 7 8 凝 聚性顆粒的去除白分數(shù)計算沉降時間深度例題： P298 兩點說明： 1）該圖中各點相當于平行沉淀池水流方向縱斷面上各水深處的顆粒濃度分布圖（去除率高的則濃度低）。一般做法是使水流從絮凝池直接流入沉淀池，通過穿孔墻將水流均勻分布在沉淀池的整個斷面上，見