北京大學(xué)環(huán)境工程概論第二章水處理-資料下載頁(yè)
2024-10-18 12:06本頁(yè)面
【正文】 ][][lnl n [ A ] ~ t k 0]l n [ A22][][AkdtAd?? ktAA???0][1][1tA~][1k0][1A 混合和絮凝 ? 很明顯 ， 要使混凝和軟化水的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生 ， 化學(xué)藥劑必須與水充分混合 。 本節(jié)主要討論該過(guò)程中所必須具備的物理設(shè)備 。 ? 混合 ， 或稱為快混 (rapid mixing)， 是化學(xué)藥劑快速且均勻地分散于水中的過(guò)程 。 理想情況下 ， 化學(xué)藥劑應(yīng)在瞬間分散于整個(gè)水體中 。 由于發(fā)生混凝和軟化反應(yīng) ，在快混時(shí)會(huì)形成沉淀物 ， 如氫氧化鋁和氫氧化鐵 ， 而軟化時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣和氫氧化鎂 。 在這些過(guò)程中形成的沉淀物彼此接觸 、 聚集 ， 形成更大的顆粒 ， 稱為 絮體 (floc)， 這個(gè)接觸過(guò)程稱為 絮凝 (flocculation)， 可通過(guò)緩慢 、 溫和的攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 ? 在水和廢水處理中 ， 混合的程度由 速度梯度（ Velocity gradient, G） 來(lái)確定 。 速度梯度是表達(dá)剪切力大小的最好方式 。 即 G值越高 ， 攪拌越劇烈 。 G是單位體積的水的動(dòng)力輸入的函數(shù) ，其計(jì)算公式如下： 式中 P為動(dòng)力輸入 ， W； V為混合池中水的體積；?為粘度 ， Pa?S。 ? 顆粒碰撞的總數(shù)與 G ? t0成正比 ， t0為顆粒物在反應(yīng)器內(nèi)的理論停留時(shí)間 。 VPG??設(shè)備放大？ ? 快混 ? 快混是影響混凝藥劑效率的最重要的條件 。 混凝時(shí)完成化學(xué)反應(yīng)所虛的時(shí)間在 。 因此 ， 應(yīng)盡可能在瞬間完成混合 。 可利用反應(yīng)器中的垂直軸攪拌器 、 管線中的線上混合器或管線中的靜態(tài)混合器來(lái)完成 。 ? 混凝主要有兩種機(jī)制： ① 溶解性的水解物吸附在膠體上并使膠體脫穩(wěn)； ② 膠體被氫氧化物沉淀物捕獲所形成的掃除作用 。 吸附 脫穩(wěn)反應(yīng) 在1秒內(nèi)發(fā)生 。 掃除作用 較為緩慢 ， 需要 1~7秒的時(shí)間 。 ? 可用燒杯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)判別主要的反應(yīng)是吸附 脫穩(wěn) ， 還是掃除作用 。 ? 如果從劑量 濁度曲線可明顯地觀察到 電荷逆轉(zhuǎn)的情形 （ 見左下圖 ） ， 則吸附 脫穩(wěn)為主要反應(yīng)機(jī)制；如果劑量 濁度曲線上沒有顯示出電荷逆轉(zhuǎn)的情形 （ 即在較高劑量時(shí)曲線仍然相對(duì)平直 ，則主要的作用為 掃除機(jī)制 。 劑量 濁度 劑量 濁度 ? 對(duì)于吸附 脫穩(wěn)反應(yīng) ， 建議 G值維持在 3000 ~ 5000S1的范圍內(nèi) ， 停留時(shí)間為 ， 這些值最常用于線上混合器中 。 對(duì)于掃除作用 ， 建議停留時(shí)間在 1~10秒 ， G值維持在 600 ~ 1000S1的范圍內(nèi) 。 （ 1） 軟化 ? 將 CaO和 Ca(OH)2溶解于軟水 ， 需要 5~10分鐘的停留時(shí)間 。 使顆粒分散并維持呈懸浮狀態(tài)需要的 G值為 700S1 。 （ 2） 快混池 ? 快混池的設(shè)計(jì)主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行 ， 這里不詳敘 。 ?垂直軸攪拌器： 添加化學(xué)藥劑 ? 絮凝 ? 如果快混是影響混凝藥劑效率的最重要的條件 ，那么絮凝則是影響顆粒去除效率的最重要因素 。 ? 絮凝的目的 是使顆?；ハ嘟佑| ， 進(jìn)一步發(fā)生碰撞與粘接 ， 使顆粒長(zhǎng)大到可迅速沉降的尺寸 。過(guò)于劇烈的攪拌會(huì)剪碎絮體顆粒 ， 形成小的絮體而分散于溶液中 ， 因此速度梯度必須控制在比較窄的范圍內(nèi) 。 ? 絮凝池至少分成 3個(gè)室 ， 速度梯度遞減 ， G值從第一室至第三室遞減 ， 而將各分室的平均 G值作為設(shè)計(jì)值 。 ? 動(dòng)力要求 ? 在快混與混凝等混合設(shè)備的設(shè)計(jì)上 ， 在擋板反應(yīng)器中由攪拌槳提供給液體的動(dòng)力 ， 可以利用Rushton針對(duì)完全混流所提出的公式描述： 式中： P為動(dòng)力 ， W； KT為攪拌槳常數(shù)； n為轉(zhuǎn)速 ，r/s； Di為攪拌槳直徑 ， m。 ? 在未設(shè)置擋板的反應(yīng)器中 ， 流體所獲得的動(dòng)力僅為此公式預(yù)測(cè)的 1/6。 ?53 iT DnKP ?? 攪拌槳常數(shù) KT值： 攪拌槳類型 KT 螺旋式 ， 傾斜度 1， 3葉片 螺旋式 ， 傾斜度 2， 3葉片 渦輪式 ， 6片平葉片 ，葉瓣圓盤 渦輪式 ， 6片彎曲葉片 風(fēng)扇渦輪式 ， 6片 45度葉片 覆蓋渦輪式 ， 6片彎曲葉片 覆蓋渦輪式 ， 穩(wěn)定葉片 ， 無(wú)擋板 常數(shù)值設(shè)定 條件： 絮凝 池壁上有四 個(gè)擋板，其 寬度等于絮 凝池直徑的 10%。 Questions （ 1） 根據(jù)下列水質(zhì)分析結(jié)果 ， 確定將水的硬度值軟化到 80 mg/L CaCO3時(shí) ， 需要添加的石灰與蘇打的量 （ 以 mg/L CaCO3表示 ） 水的成分表 ?提示：先繪制柱狀圖； CO2不造成硬度；注意結(jié)合解決軟化問(wèn)題的流程圖 進(jìn)行求解 。 （ 2） pH值是如何影響 Al2(SO4)3和 FeCl3的溶解度的 ？ 離子 Ca 2+ Mg 2+ Na + CO 2 H C O 3 SO 4 2 Cl 離子濃度 9 5 . 2 0 1 3 . 4 4 2 5 . 7 6 1 9 . 3 6 2 4 1 . 4 6 5 3 . 7 7 6 7 . 8 1
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