【正文】 于小水深，池深大，但沉淀效果較差 排泥方便，占地小。 同時(shí)滿足的只能降低水力半徑 R，措施是加隔板 L/B4, L/H10 水流速度的控制也很重要 適宜范圍： 1025 mm/s（給水） 5－ 7mm/s（污水） 3）出水區(qū) 出水均勻。 bc 的斜率代表 1－ 1 界面的等速沉降 Cc 為臨界點(diǎn) 最后壓實(shí)高度為 H? ? 沉降過(guò)程曲線的相似性，與水深無(wú)關(guān)（當(dāng)原水顆粒濃度一樣時(shí)）。 A：清水區(qū) B：等濃度區(qū)（與原水顆粒濃度相同）或稱受阻沉降層 顆粒沉速等于界面（ 1－ 1 面）沉降速度，等速下降（ Vs） C：變濃度區(qū) 顆粒濃度由小變大 D：壓實(shí)區(qū) 顆粒沉速?gòu)拇蟥D―小 懸浮物緩慢下沉是這一區(qū)內(nèi)懸浮物緩慢壓實(shí)過(guò)程 界面（ 2－ 2 面）以一定速度上升 沉淀開(kāi)始， 1－ 1 面下降， 2－ 2 面上升 當(dāng) t＝ tc 時(shí) ， 1－ 1 面和 2－ 2 面相遇時(shí)，臨界沉降點(diǎn) 當(dāng)再延長(zhǎng)沉降時(shí)間，污泥層就會(huì)發(fā)生壓實(shí)。 二、沉淀實(shí)驗(yàn) 沉淀柱高度＝實(shí)際沉淀池深度 1）在時(shí)間 ti，不同深度測(cè) Ci 2) 計(jì)算各深度處的 顆粒去除百分率 p＝ (C0Ci)/C0 *100% 3）繪制去除百分率等值線 4）計(jì)算顆粒去除率 方法 1：按自由沉淀來(lái)類推（參考圖 16－ 9） 方法 2：中部取樣法 P＝（ C0C） /C0*100% C： h/2 處的濃度 三、沉淀效率、表面負(fù)荷和停留時(shí)間之間的關(guān)系 要求一定的去除率 設(shè)計(jì)停留時(shí)間和表面負(fù)荷 假定不同的水力停留時(shí)間 t計(jì)算總?cè)コ? P 得出相應(yīng)的表面負(fù)荷 q ...)(/)(/ 340 02230 012 ?????? ppu thppu thpP 19 繪制三者之間的關(guān)系曲線 注意：曲線與水深有關(guān)。 懸浮物的去除率不僅與沉速有關(guān)，而且與深度，時(shí)間有關(guān)。當(dāng)容積一定時(shí)，增加 A，可以降低水深――“淺層理論”。 ui與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強(qiáng)混凝工藝。 (Hazen 理論 ,1904 年） ???? 000/1)01( p ii dpuupP 18 但實(shí)際沉淀池是偏離理想沉淀池。 水平流速 v=Q/(h0 B) B: 池寬 考察頂點(diǎn)，流線 III：正好有一個(gè)沉降速度為 u0的顆粒從池頂沉淀到池底，稱為截留速度。 二、顆粒沉淀實(shí)驗(yàn) 1. 在 ti時(shí)，從底部取樣，測(cè)定 Ci 2. 計(jì)算 ti? ui = h/ti Ci ? pi = Ci/C0 pi：沉速小于 ui的顆粒占全部顆粒的比重 3. p－ u 曲線（顆粒粒度分布曲線） 在 t0 時(shí)， u?u0 的顆粒全部去除 uu0 的顆粒部分去除 hi/h = uit0/(u0t0) = u/u0 2181 gdu lp ? ?? ??t=0 t=ti h p u=h/t 17 通過(guò)實(shí)驗(yàn)可繪制以下曲線： Et 曲線 E－ u 曲線（與水深無(wú)關(guān)） 中部取樣法： P= (C0C)/C0 *100% 三、理想沉淀池 假設(shè)： 1． 顆粒為自由沉淀 2． 水流水平流動(dòng)，在過(guò)水?dāng)嗝嫔?，各點(diǎn)流速相等。 此外，一般 d 難以 測(cè)定，在層流區(qū)，顆粒太小。 dCgu l lpD ? ?? ?? 34dC gu l lpD ? ??? ?? 34 16 Re1, CD= 24/Re ?：水的動(dòng)力粘度， Pa s 該公式難以反映實(shí)際，因?yàn)閷?shí)際中顆粒大小不一，不是球形。 第 2 節(jié) 自由沉淀 (discrete particle settling) 一、顆粒沉速公式（ Stokes’ law） 假設(shè)沉淀的顆粒是球形 所受到的重力為 F1= 1/6 ? d3 (?p ?l ) g 所受到的水的阻力 F2=CD ?l u2/2 ? d2/4 CD 與顆粒大小、形狀、粗造度、沉速有關(guān)。 例：蘭州煉油廠廢水加 PAC 采用二級(jí)氣浮 原水含油 50100mg/L 投加 PAC50mg/L 一級(jí)氣浮出水，油 20－ 30mg/L PAC30mg/L 二級(jí)氣浮出水，油 15－ 20mg/L ?肉類加工廠廢水處理： 例：某肉類加工廠屠宰廢水 COD 為 670mg/L，用聚合硫酸鐵處理后， COD 去除率在 77％以上。 ?含油廢水處理：乳化油顆粒小、表面帶電荷，加混凝劑，壓縮雙電層。 例：某針織廠廢水 TOC 為 50－ 60mg/L， pH 值為 。 混凝劑的選擇與染料種類 有關(guān)，需做混凝試驗(yàn)。 14 ?穿孔旋流 ?不同形式的組合 第 8 節(jié) 混凝的應(yīng)用 一、給水處理 以地面水為水源時(shí)，去除濁度和細(xì)菌。 特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便，但絮凝效果不穩(wěn)定，池子大。 管式混合：管式靜態(tài)混合器、擴(kuò)散混合器，混合時(shí)間 2－ 3 秒 機(jī)械混合：攪拌 13 三、絮凝設(shè)備 ?隔板絮凝池：由往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種 水頭損失由 局部水頭和沿程水頭損失組成。 流動(dòng)電流檢測(cè)器（ SCD）：流動(dòng)電流是指膠體擴(kuò)散層中反離子在外來(lái)作用下隨流體流動(dòng)而產(chǎn)生的電流。 1．投配流程： 藥劑－溶解池－溶液池－計(jì)量設(shè)備－投加設(shè)備－混合設(shè)備－ 2．劑量與投加方式 計(jì)量：流量計(jì)（轉(zhuǎn)子、電磁）、孔口、計(jì)量泵 投加方式：泵前投加，虹吸投加，水射器投加，泵投加 3．投加量自動(dòng)控制 最佳投加量：既定水質(zhì)目標(biāo)的最小混凝劑投加量 一般采用混凝攪拌試驗(yàn)，確定最佳混凝劑投加量，然后進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。 三、水中雜質(zhì)濃度 雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差。 根據(jù)水質(zhì)、去除對(duì)象，最佳 pH 范圍也不同。 平均 G＝ 20－ 70s1， GT＝ 1～ 104－ 105 實(shí)際設(shè)計(jì)，采用 V和 T，反過(guò)來(lái)校核 GT 或者平均 G 最近采用： GTC（建議值 100）， C：顆粒濃度 第 6節(jié) 混凝影響因素 主要包括：水溫 、水化學(xué)特性、雜質(zhì)性質(zhì)和濃度、水力條件（前面已有敘述） ?/pG?TghG ?? 12 一、水溫 低溫，混凝效果差，原因是： 1） 無(wú)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） 膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚 二、 pH及堿度 視混凝劑品種而異。 此現(xiàn)象尚未很好從理論上得到描述。 碰撞速率 N0＝ 4/3 n2 d3 G d：顆粒粒徑 G＝ ?U/?Z(速度梯度 )（相鄰兩流層的速度增量） 可由水流所耗功率 p 來(lái)計(jì)算。其理論仍在發(fā)展之中。 當(dāng)顆粒的粒徑大于 1?m，布朗運(yùn)動(dòng)消失。 顆粒的碰撞速率 Np＝ 8/(3??) KTn2 n：顆粒數(shù)量濃度 ?：運(yùn)動(dòng)粘度 凝聚速度決定于顆粒碰撞速率。 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。 pH3 簡(jiǎn)單的水合鋁離子起壓縮雙電層作用 pH=4－ 5 多核羥基絡(luò)合物起吸附電性中和 pH= 多核羥基絡(luò)合物起 吸附電性中和；氫氧化鋁起吸附架橋、網(wǎng)捕 天然水體一般 pH= 三、混凝過(guò)程 1． 凝聚（ coagulation） 帶電荷的水解離子或高價(jià)離子壓縮雙電層或吸附電中和―― ?電位 ?――脫穩(wěn)――凝聚，生長(zhǎng)成約 d=10? 特點(diǎn)：劇烈攪拌，瞬間完成 ??在混合設(shè)備中完成 2．絮凝（ flocculation） 高聚合物的吸附架橋 脫穩(wěn)膠粒――生長(zhǎng)成大礬花 d= 特點(diǎn)：需要一定時(shí)間，攪拌從強(qiáng) ?弱 ??在絮凝中設(shè)備完成 第 4 節(jié) 混凝劑和助凝劑 一、混凝劑 種類 有不少于 200－ 300 種。 3．吸附架橋 指高分子物質(zhì)和膠粒，以及膠粒與膠粒之間的架橋 高分子投量過(guò)少，不足以形成吸附架橋，但投加過(guò)多，會(huì)出現(xiàn)“膠體保護(hù)”現(xiàn)象。 在鋁鹽混凝劑的過(guò)程中，水解的多核羥基絡(luò)合物主要起吸附電性中和作用。 指膠核表面直接吸附帶異號(hào)電荷的聚合離子、高分子物質(zhì)、膠粒等，來(lái)降低 ?電位。 這些都與膠粒的吸附力有關(guān)，絕非只來(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)）。 示例 ：河川到海洋的出口處，由于海水中電解質(zhì)的混凝作用，膠體脫穩(wěn)凝聚，易形成三角洲。 凝聚（ Coagulation）、絮凝（ Flocculation ） 混凝：包括兩者 1．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)。 二、混凝機(jī)理 水的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜。 1．水解過(guò)程 配位水分子發(fā)生水解： [Al(H2O)6]3+―― [Al(OH)(H2O)5]2++ H+ …… . 其結(jié)果是：價(jià)數(shù)降低， pH 降低，最終產(chǎn)生―― Al(OH)3沉淀 2．縮聚反應(yīng) － OH－發(fā)生架橋，產(chǎn)生高價(jià)聚合離子（多核羥基絡(luò)合物） …… .. 其結(jié)果是：電荷升高，聚合度增大 同時(shí)多核羥基絡(luò)合物還會(huì)繼續(xù)水解。 德加根（ derjaguin）、蘭道（ Landon） (蘇聯(lián)， 1938 年獨(dú)立提出〕 伏維（ Verwey）、奧貝克（ Overbeek）（荷蘭， 1941 年獨(dú)立提出） 膠體的凝聚： 降低靜電斥力―― ?電位 ?――勢(shì)壘 ?――脫穩(wěn)――凝聚 8 辦法：加入電解質(zhì)，但只適用于憎水性膠體 第 3 節(jié) 水的混凝機(jī)理與過(guò)程 一、鋁鹽在水中的化學(xué)反應(yīng) 鋁鹽最有代表的是硫酸鋁 Al2(SO4)3?18H2O，溶于水后，立即離解鋁離子，通常是以 [Al(H2O)6]3+存在。 另一方面，膠體的布朗運(yùn)動(dòng)能量 Eb＝ k：波茲曼常數(shù)， T：溫度 EbEmax（勢(shì)壘） 膠體距離 xoa, 凝聚（一次凝聚） xoa， 穩(wěn)定（二次凝聚除外） 以上稱為 DLVO 理論。 二、膠體的雙電層結(jié)構(gòu) 動(dòng)電位 ?電位：決定了膠體的聚集穩(wěn)定性 一般粘土 ?電位＝ 15~40mV 細(xì)菌 ?電位＝ 30~70mV 三、 DLVO理論 膠體的穩(wěn)定性和凝聚可由兩膠粒間的相互作用和距離來(lái)評(píng)價(jià)。 水處理中主要雜質(zhì)：粘土（ 50nm4 ?m） 細(xì)菌（ ?m80?m） 二級(jí)處理格柵沉砂初沉二沉生物處理活性污泥法或生物膜法物化處理或生物處理消毒原廢水回流污泥剩余污泥初沉污泥消化 脫水上清液處置或利用沼氣利用三級(jí)處理排放或利用排放或利用 排放或利用一級(jí)處理預(yù)處理 7 病毒（ 10nm300nm） 蛋白質(zhì)（ 1nm50nm）、腐殖酸 1637 年 我國(guó)開(kāi)始使用明礬凈水 1884 年 西方才開(kāi)始使用 混凝過(guò)程涉及到三個(gè)方面的問(wèn)題：水中膠體的性質(zhì) 混凝劑在水中的水解與形態(tài) 膠體與混凝劑的相互作用 第 2節(jié) 膠體的性質(zhì) 一、膠體的穩(wěn)定性 1． 動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性：布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)抗重力。 第二章 混凝 第 1節(jié) 混凝的去除對(duì)象 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。 發(fā)展方向： 低耗高效處理