【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力混合、水泵混合、管式混合、機(jī)械混合?；旌显O(shè)施基本要求：藥劑與水混合必須快速均勻。水力混合：是建設(shè)有專用的不同形式的構(gòu)筑物來(lái)達(dá)到特定的水利條件以完成藥劑與原水的混合。構(gòu)造簡(jiǎn)單，但難以適應(yīng)水質(zhì)、水量等條件的變化，占地面積大。目前已較少采用。水泵混合：是講混凝劑投加到原水泵之前吸水管或吸水喇叭口處，利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流而達(dá)到混合目的。水泵混合效果好，不需不需另建混合設(shè)施，節(jié)省動(dòng)力，適合于大、中、小型水廠。但混凝劑對(duì)水泵有可能產(chǎn)生腐蝕作用，取水泵房距離水廠處理構(gòu)筑物距離大于150m時(shí)不宜采用。管式混合：利用從原水泵后到絮凝反應(yīng)設(shè)施之間的這一段壓水管使藥劑與原水混合。構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)需另建混合設(shè)施。但混合效果不穩(wěn)定，流速低時(shí)混合不充分。常用的管式混合器是管道靜態(tài)混合器，混合快速均勻效果好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)活動(dòng)部件，安裝方便。機(jī)械混合：在混合池內(nèi)安裝攪拌裝置，以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌裝置使藥劑與原水混合。攪拌器可采用槳板式、螺旋槳式、推進(jìn)式等多種形式?；旌闲Ч茫皇芩克|(zhì)變化的影響，適用于各種規(guī)模的水廠。但增加了機(jī)械設(shè)備成本并增加了相應(yīng)的機(jī)電維修工作量?；旌线^(guò)程中，控制G值的作用是控制絮凝效果。14. 當(dāng)前水廠中常用的絮凝設(shè)備有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？在絮凝過(guò)程中，為什么G值應(yīng)自進(jìn)口至出口逐漸減??？絮凝設(shè)施可分為水力絮凝反應(yīng)設(shè)施和機(jī)械絮凝反應(yīng)設(shè)施兩大類。常用的絮凝設(shè)備有：隔板絮凝池、折板絮凝池、機(jī)械絮凝池及其他形式絮凝池（柵條、網(wǎng)格絮凝池；穿孔旋流絮凝池等）。絮凝設(shè)施基本要求：混合后，通過(guò)絮凝設(shè)備應(yīng)形成肉眼可見(jiàn)的大的密實(shí)絮凝體。隔板絮凝池：有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便、效果較好。但絮凝時(shí)間較長(zhǎng)、容積較大、轉(zhuǎn)彎處局部水頭損失大，容易引起絮凝體破碎。折板絮凝池：有同波折板和異波折板兩種。與隔板絮凝池相比，總絮凝時(shí)間縮短，絮凝效果良好。機(jī)械絮凝池：?jiǎn)蝹€(gè)機(jī)械絮凝池接近于CSTR（完全混合連續(xù)型）型反應(yīng)器，故宜分格串聯(lián)。分格愈多，愈接近于PF（推流型），絮凝效果愈好。但分格愈多，造價(jià)愈高、維修工作量也愈大。攪拌器有：槳板和葉輪式等。目前我國(guó)常用槳板。攪拌軸安裝位置有水平和垂直兩種。水平軸式實(shí)適用于大型水廠；垂直軸式實(shí)適用于中、小型水廠。在絮凝反應(yīng)過(guò)程中，為了保證絮凝體不被打碎，并使絮凝體容積較小，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用，在工程中于絮凝開(kāi)始顆粒很小時(shí)采用大的G值，并隨著絮凝體尺寸增大而逐漸減小G值，最后絮凝體增至最大時(shí)采用最小的G值。即絮凝過(guò)程中，G值應(yīng)自進(jìn)口至出口逐漸減小。15. （按CaO計(jì)），硫酸鋁（含Al2O3約16％）投加量為25mg/L。問(wèn)是否需要投加石灰以保證硫酸鋁順利水解？設(shè)水廠每日生產(chǎn)水量50000m3，試問(wèn)水廠每天約需要多少千克石灰（石灰純度按50％計(jì)）？16. 設(shè)聚合鋁[A12(OH)n?Cl6n]m在制備過(guò)程中，控制m＝5，n＝4，試求該聚合鋁的堿化度為多少？17. 某水廠采用精制硫酸鋁作為混凝劑，其最大投量為35 mg/L。水廠設(shè)計(jì)水量100000m3/d?；炷齽┟咳照{(diào)制3次，溶液濃度按10％計(jì)，試求溶解池和溶液池體積各為多少？18. 隔板絮凝池設(shè)計(jì)流量為75000m3/d。絮凝池有效容積為1100m3。求絮凝池總的平均速度梯度G值和GT值各為多少？（水廠自用水量為5％）19. 設(shè)原水懸浮物體積濃度ф＝5105。假定懸浮顆粒粒徑均勻，有效碰撞系數(shù)α＝1，水溫按15℃計(jì)。設(shè)計(jì)流量Q＝360m3/h。攪拌功率（或功率消耗）P=195W。試求：（1） 絮凝池按PF型反應(yīng)器考慮，經(jīng)15min絮凝后，水中顆粒數(shù)量濃度將降低百分之幾？（2） 采用3座同體積機(jī)械絮凝池串聯(lián)（機(jī)械絮凝池按CSTR型反應(yīng)器考慮），絮凝池總體積與（1）相同。攪拌功率仍為195W，設(shè)3座絮凝池?cái)嚢韫β史謩e為：P1=100W，P2=60W，P3=35W，試問(wèn)顆粒數(shù)量濃度最后降低百分之幾？第4章 沉。水廠本身用水占5％。采用兩組池子。解：1）. 每組設(shè)計(jì)流量Q＝100000(224)＝ m3/h＝ m3/s2） 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的選用表面負(fù)荷Q/A=＝（m2?d），沉淀池停留時(shí)間T=；沉淀池水平流速為v＝14 mm/s。3）計(jì)算沉淀池表面積A＝24/＝ m2沉淀池長(zhǎng)L＝3600/100014＝，采用76m。沉淀池寬B=。由于寬度較大，沿縱向設(shè)置一道隔墻分成兩格。沉淀池有效水深H＝QT/BL＝（76）=，（包括保護(hù)高）。絮凝池與沉淀池之間采用穿孔布水墻。每個(gè)孔口尺寸定為15cm8cm，（*）=253個(gè)。沉淀池放空時(shí)間按3h計(jì)，則放空管直徑按公式計(jì)算： ，采用DN350mm。，出水渠起端水深按公式計(jì)算： 為保證堰口自由落水。4）水力條件校核水流截面積ω＝＝水流濕周χ＝+2＝ m水力半徑R=(A/p)弗勞德數(shù)Fr＝v2/Rg=（164981）＝105雷諾數(shù)Re＝vR/υ=164/＝22960（按水溫20℃計(jì)） m3/d的斜管沉淀池。水廠自用水按5％計(jì)。解：1） 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)流量Q=15000m3/d＝650 m3/h＝ m3/s表面負(fù)荷取q＝10 m3/（m2?h）＝，內(nèi)切圓直徑d＝25mm，長(zhǎng)1000mm，水平傾角θ＝60176。2）計(jì)算按公式求得清水區(qū)面積：A＝Q/q=12＝66 m2，為了配水均勻，進(jìn)水區(qū)布置在12m長(zhǎng)的一側(cè)。因此凈出口面積（）：A’=()12/=58 m2，，斜管高度h＝Lsinθ＝Lsin60176。＝，池子總高度H＝++++＝ m。沉淀池進(jìn)口采用穿孔墻，排泥采用穿孔管，集水系統(tǒng)采用穿孔管。3）核算a. 雷諾數(shù)水力半徑R=d/4=25/4==當(dāng)水溫t＝20℃時(shí)，水的運(yùn)動(dòng)粘度υ＝，按公式可求得管內(nèi)流速：V＝Q/A’sinθ＝176。=Re＝vR/υ=b. 弗勞德數(shù)Fr＝v2/Rg=（981）=104c. 斜管中的沉淀時(shí)間T=L/v=1000/=280s=(一般在2～5min之間)。思考題與習(xí)題1. 什么叫自由沉淀、擁擠沉淀和絮凝沉淀？自由沉淀：?jiǎn)蝹€(gè)顆粒在無(wú)邊際水體中沉淀，其下沉的過(guò)程顆?；ゲ桓蓴_，且不受器皿壁的干擾，下沉過(guò)程中顆粒的大小、形狀、密度保持不變，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，沉速也不變。擁擠沉淀：當(dāng)水中含有的凝聚性顆?；蚍悄坌灶w粒的濃度增加到一定值后，大量顆粒在有限水體中下沉?xí)r，被排斥的水便有一定的上升速度，使顆粒所受的摩擦阻力增加，顆粒處于相互干擾狀態(tài)，此過(guò)程稱為擁擠沉淀。絮凝沉淀：在沉淀的過(guò)程，顆粒由于相互接觸絮聚而改變大小、形狀、密度，并且隨著沉淀深度和時(shí)間的增長(zhǎng)，沉速也越來(lái)越快，絮凝沉淀由凝聚性顆粒產(chǎn)生。2. 理想沉淀池應(yīng)符合哪些條件？根據(jù)理想沉淀?xiàng)l件，沉淀效率與池子深度、長(zhǎng)度和表面積關(guān)系如何？平流沉淀池構(gòu)造：（1）進(jìn)水區(qū)；（2）沉淀區(qū)；（3）污泥區(qū)；（4）出水區(qū)。條件：①顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的沉速始終不變。②水流沿水平方向流動(dòng)，在過(guò)水?dāng)嗝嫔希鼽c(diǎn)流速相等，并在流動(dòng)過(guò)程中流速始終不變。③顆粒沉到底就被認(rèn)為去除，不再返回水流中。關(guān)系：設(shè)理想沉淀區(qū)的深度為H，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬度為B，進(jìn)入沉淀區(qū)的水流量為Q則有：水平流速 ，沉降時(shí)間 ，截留沉速 ，表面負(fù)荷 對(duì)uu0的顆粒，沉降速度為u的顆粒的沉淀效率為 ，則所有能夠在沉淀池中去除的，沉速小于uo的顆粒的去除率為： 。對(duì)uu0的顆粒，沉淀效率為100%，即沉降速率大于截留沉速u0的顆粒能夠全部去除。則沉速大于等于u0的顆粒全部去除率為（1p0）。因此，理想沉淀池的總沉淀效率 式中p0—沉速小于u0的顆粒重量占所有顆粒重量的百分率；由上述內(nèi)容可知，理想沉淀區(qū)的沉淀效率只與截留沉速有關(guān)，即水在沉淀區(qū)中的沉淀效率只與表面負(fù)荷有關(guān)，而與其他工藝參數(shù)（如沉淀時(shí)間、池深、水流速度等）無(wú)關(guān)。當(dāng)處理水量一定時(shí)，沉淀效率只與沉淀池的表面積有關(guān)，即沉淀池表面積越大，沉淀效率越高。3. 影響平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池縱向分格有何作用？主要因素：（1）、水流的紊動(dòng)性：水流的紊動(dòng)，影響顆粒沉淀。所以希望紊動(dòng)性小些。紊動(dòng)性大小可用雷諾數(shù) 來(lái)衡量，Re越大紊動(dòng)性越強(qiáng)。平流沉淀池一般Re=4000～15000，屬于紊流。只有斜板（管）可達(dá)層流。（2）、水流的穩(wěn)定性：為避免外界干擾（異重流、風(fēng)浪等），希望穩(wěn)定性越高越好。水流的穩(wěn)定性以弗勞德數(shù) 來(lái)衡量，越大越穩(wěn)定。平流沉淀池宜使Fr＞105。（3）、凝聚作用的影響：實(shí)際沉淀池的水深對(duì)混凝沉淀效果也有影響。作用：降低水力半徑R，從而降低雷諾數(shù)Re并提高弗勞德數(shù)Fr。4. 沉淀池表面負(fù)荷和顆粒截留沉速關(guān)系如何？?jī)烧吆x有何區(qū)別？關(guān)系：對(duì)于理想沉淀池，表面負(fù)荷在數(shù)值上等于截留沉速，但意義不同。即： 區(qū)別：表面負(fù)荷是指單位沉淀面積上所承受的水流量。截留沉速是指恰好能從池頂始端沉淀到池底末端時(shí)的顆粒沉降速度。5. 平流沉淀池進(jìn)水為何采用穿孔隔墻？出水為什么往往采用出水支渠？穿孔隔墻作用：使流量均勻分布在進(jìn)水截面上，盡量減少擾動(dòng)。出水支渠作用：增加出水堰的長(zhǎng)度，降低流量負(fù)荷，避免流線過(guò)于集中。6. 斜管沉淀池的理論根據(jù)是什么？為什么斜管傾角通常采用60176。？理論根據(jù)：淺池理論，即在保持截留沉速u0和水平流速v都不變的條件下，減小沉淀池的深度，就能相應(yīng)地減少沉淀時(shí)間和縮短沉淀池的長(zhǎng)度。從另一方面來(lái)說(shuō)，在原體積不變時(shí)，增加沉淀面積，可使顆粒去除率提高。斜板、斜管的傾角，應(yīng)能使沉泥能自動(dòng)下滑，其值與沉泥的性質(zhì)及顆粒粗細(xì)有關(guān)。在城市自來(lái)水的混凝沉淀池中，斜板、斜管的傾角多采用60176。7. 澄清池的基本原理和主要特點(diǎn)是什么？原理：把絮凝和沉淀綜合在一個(gè)構(gòu)筑物中完成，主要靠活性泥渣層達(dá)到澄清目的。當(dāng)脫穩(wěn)的雜質(zhì)隨水流與泥渣層接觸時(shí)，便被泥渣層阻留下來(lái)，使水獲得澄清。這是把泥渣層做為接觸介質(zhì)的凈化過(guò)程，也是一種絮凝過(guò)程，稱接觸絮凝。在絮凝的同時(shí)，雜質(zhì)從水中分離出來(lái)，清水在澄清池上部被收集。特點(diǎn)：8. 已知顆粒密度ρ＝，粒徑d＝（按球形顆粒考慮），求該顆粒在20℃水中沉降速度為多少？9. 平流沉淀池設(shè)計(jì)流量為720 m3/h。試按理想沉淀?xiàng)l件，求：（1）所需沉淀池平面積為多少m2？（2），可去除百分之幾？10. 原水泥沙沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。取樣口在水面下180cm處。平流沉淀池設(shè)計(jì)流量為900 m3/h，表面積500 m2。試按理想沉淀池條件，求該池可去除泥沙顆粒約百分之幾？（C0表示泥沙初始濃度，C表示取樣濃度）。沉降試驗(yàn)