【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 基、亞氨基的聚合物 國外開始增多，國內(nèi)尚少 陰離子型：水解聚丙烯酰胺（ HPAM） 非離子型：聚丙烯酰胺（ PAM），聚氧化乙烯（ PEO） 兩性型： 使用極少 天然 淀粉、動(dòng)物膠、樹膠、甲殼素等 微生物絮凝劑 常用類型及比較： ，具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①適用的 pH值范圍較寬； ②形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實(shí)； ③處理低溫低濁水的效果優(yōu)于硫酸鋁； ④但三氯化鐵腐蝕性較強(qiáng)。 ，以便將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵。 ，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，通常稱之為堿化度 B，按下式計(jì)算： （ 21） ，目前常用的是聚合硫酸鐵，它的混凝效果優(yōu)于三氯化鐵，它的腐蝕性遠(yuǎn)比三氯化鐵小。 3[ O H ]B[ Al ]? 助凝劑：凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學(xué)藥劑可稱為助凝劑。助凝劑可以參加混凝，也可不參加混凝。廣義上可分為以下幾類： ①酸堿類：調(diào)整水的 pH，如石灰、硫酸 等； ②加大礬花的粒度和結(jié)實(shí)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(zhì)，如 有機(jī)物。如投加 Cl O3等。 167。 23凝聚動(dòng)力學(xué) 混凝發(fā)生的一個(gè)必要條件就是顆粒間相互 碰撞，凝聚動(dòng)力學(xué)即研究其碰撞的過程與方式。 顆粒相互碰撞的動(dòng)力來自兩個(gè)方面： 1）顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)； 2）在水力或機(jī)械攪拌所造成的流體運(yùn)動(dòng)。 異向絮凝：由布朗運(yùn)動(dòng)引起的顆粒碰撞聚集稱 為異向絮凝。 同向絮凝：由水力或機(jī)械攪拌所造成的流體運(yùn) 動(dòng)引起的顆粒碰撞聚集稱同向絮凝 。 顆粒在水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊下作無規(guī)則的布朗運(yùn) 動(dòng)，導(dǎo)致相互的碰撞，對(duì)于脫穩(wěn)膠體，一經(jīng)碰撞就會(huì) 聚集成大顆粒，從而使單位體積內(nèi)的顆粒數(shù)減少。因 此，絮凝速率取決于碰撞速率。 顆粒的碰撞速率可按由 Fich定律導(dǎo)出下式計(jì)算： (22) 式中： Np——單位體積內(nèi)的顆粒碰撞速率， 1/ d ——顆粒直徑， cm； n ——顆粒數(shù)量濃度，個(gè) /cm3 DB —— 布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，可由 StokesEinstein 公式導(dǎo)出 : (23) 28pBN dD n??3BKTDd? ? ??即 : （ 24） 式中： T—水的絕對(duì)溫度溫度， K； ν —水的運(yùn)動(dòng)粘度， cm2/s； ρ—水的密度， g/cm3； K—波茲曼常數(shù)； 故 Np只與顆粒數(shù)量和水溫有關(guān)，而與顆粒粒徑無關(guān)。但隨著顆粒粒徑的增大（絮凝），布朗運(yùn)動(dòng)逐漸減小，當(dāng)顆粒的粒徑大于 1?m，布朗運(yùn)動(dòng)消失。 283pN K T n? ??2. 同向絮凝 層流條件下顆粒的碰撞示意見下圖： ΔΔτΔ x Δ yΔΔ△ θ扭轉(zhuǎn)方向圖 6 8 速度 梯度計(jì)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(jì)算： (25) 2）甘布公式：在被攪動(dòng)的水流中，考慮一個(gè)瞬間受剪而扭轉(zhuǎn)的隔離體， 見上圖。設(shè)在時(shí)間 內(nèi)，隔離體扭轉(zhuǎn)了 角度，于是角速度 為 ： （ 26） 2 3 2 304433uN n d n d Gz?????? x y z? ? ? ? ?t?? 1lu Gt t z z? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 轉(zhuǎn)矩 為： （ 27） 于是單位體積水所耗功率 p為： （ 28） 由于 ，故 （ 29） 當(dāng)采用機(jī)械攪拌時(shí)， p由機(jī)械攪拌器提供。當(dāng)采用 力絮凝池時(shí)， p應(yīng)為水流本身所消耗的能量，由下式： （ 210） 則采用水力絮凝池時(shí)， J? ? ?J x y z? ? ? ? ? ?J x y z GpGx y z x y z? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?pG ??G? ? ?pV gQ h , V Q T? ? ?ghGT??（ 211） 在各向同性紊流中，存在尺度大小不等的旋渦，能量由大到小傳遞，即同向紊流理論： ①外部施加的能量形成大渦旋； ②大渦旋將能量輸送給小渦旋； ③小渦旋將能量輸送給更小的渦旋； ④只有尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會(huì)引起顆 粒碰撞。 （ 212） 式中，紊流擴(kuò)散系數(shù) ， 為相應(yīng)于尺度的脈動(dòng)速度，為 （ 213） 式中 ε —— 為單位世間單位體積流體的有效能耗； λ —— 旋渦尺度。 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。相應(yīng)設(shè)備有混合設(shè)備和絮凝設(shè)備。 混合（凝聚）過程：在混合階段，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散以利于混凝劑快速水解、聚合、及 顆粒脫穩(wěn)。平均 G＝ 700~1000s1，時(shí)間通常在 10～ 30s，一般 2min即告完成，此階段，雜質(zhì)顆粒微小，同時(shí)存在顆粒間異向絮凝。 絮凝過程 ：在絮凝階段，主要靠機(jī)械或水力攪拌促使顆粒碰 撞凝聚，故以同向絮凝為主。同向絮凝效果不僅與 G有關(guān)（由前碰撞速率公式知越大越好），還與時(shí)間有關(guān)。在絮凝階段，通常以 G值和 GT值作為控制指標(biāo)。 平均 G＝ 20－ 70s1， GT＝ 104－ 105 隨著絮凝的進(jìn)行， G值應(yīng)逐漸減小，這是因 G值增大時(shí)，水流剪切力隨之增大，使絮 體又有破碎的可能。 320815N d n????167。 24影響混凝的主要因素 影響混凝效果的因素比較復(fù)雜，主要包括： ①原水性質(zhì)，包括水溫、水化學(xué)特性、雜質(zhì)性質(zhì)和濃度等； ②投加的凝聚劑種類與數(shù)量； ③使用的絮凝設(shè)備及其相關(guān)水力參數(shù)。 水溫低時(shí)，通常絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細(xì)小、松散，凝聚效果較差。其原因有： ①無機(jī)鹽水解吸熱； ②溫度降低，粘度升高 ―― 布朗運(yùn)動(dòng)減弱； ③水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚； ④水溫與水的 pH值有關(guān) pH和堿度影響 水的 pH值對(duì)混凝效果的影響程度，與混凝劑種類 有關(guān)。主要體現(xiàn)在水解后的產(chǎn)物形式，以致使產(chǎn)生不 同的混凝作用機(jī)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。 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)。 當(dāng)投加金屬鹽類凝聚劑時(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。 石灰投量按下式估算： [CaO]=3[a] – [x] + [δ] （ 214） 式中 [CaO]——純石灰 CaO投量， mmol/L； [a]——混凝劑投量， mmol/L； [x]——原水堿度，按 mmol/L， CaO計(jì)； [δ]——保證反應(yīng)順利進(jìn)行的剩余堿度，一般取 ~（ CaO）。 一般石灰投量通過試驗(yàn)決定。 例題 P271 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： ①加高分子助凝劑； ②加粘土； ③投加混凝劑后直接過濾。 如果原水懸浮物含量過高，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。 167。 25混凝劑的配制與投加 混凝劑的投加有固投和液投，一般為液投。 1. 混凝劑的溶解和溶液配制 溶解池容積 W1： （ 215） 式中 W2為溶液池容積。 （ 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(diào)制次數(shù)，一般不超過 3次。 224 100100 0 100 0 417aQ aQWc n c n????120 2 0 3( . . )W?? 混凝劑投加設(shè)備包括計(jì)量設(shè)備、藥液提升設(shè)備、 投藥箱、必要的水封箱以及注入設(shè)備等。 ：計(jì)量與調(diào)節(jié) 計(jì)量設(shè)備有：轉(zhuǎn)子流量計(jì)；電磁流量計(jì)；苗嘴； 計(jì)量泵等。 （ 1）泵前投加 ：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，見圖。 （ 2）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，見圖。 （ 3）水射器投加：設(shè)備