【正文】 0 即可，此時(shí)的 ?電位稱為臨界電位。 叔采－哈代法則可以適用，即：凝聚能力 ?離子價(jià)數(shù) 6 但該理論不能解釋： 1）混凝劑投加過(guò)多，混凝效果反而下降； 2）與膠粒帶同樣電號(hào)的聚合物或高分子混凝效果好。 2．吸附 電性中和 這種現(xiàn)象在水處理中出現(xiàn)的較多。這一點(diǎn)與第 1 條機(jī)理不同。在水處理中由水合的 Al3+產(chǎn)生的單純的壓縮雙電層作用甚微。 4．網(wǎng)捕或卷掃 金屬氫氧化物在形成過(guò)程中對(duì)膠粒的網(wǎng)捕 小膠粒與大礬花發(fā)生接觸凝聚 ―――澄清池中發(fā)生的現(xiàn)象 根據(jù)以上機(jī)理，可以解釋在不同 pH 條件下，鋁鹽可能產(chǎn)生的混凝機(jī)理。 分類： 無(wú)機(jī) 鋁系 硫酸鋁 明礬 聚合氯化鋁（ PAC） 聚合硫酸鋁（ PAS） 適宜 pH： ~8 鐵系 三氯化鐵 硫酸亞鐵 硫酸鐵（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)少） 聚合硫酸鐵 聚合氯化鐵 適宜 pH： 5~11，但腐蝕性強(qiáng) 有機(jī) 人工 合成 陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合物 國(guó)外開(kāi)始增多，國(guó)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(shù)膠、甲殼素等 微生物絮凝劑 發(fā)展方向： 無(wú)機(jī)復(fù)合聚合物混凝劑： 聚合硫酸鋁鐵（ PFAS）、聚合氯化鋁鐵（ PFAC）、聚合硫酸氯化鐵（ PFSC）、聚合硫酸氯化鋁（ PASC）、聚合鋁硅（ PASi）、聚合鐵硅（ PFSi）、聚合硅酸鋁（ PSA）、聚合硅酸鐵（ PSF） 無(wú)機(jī)－有機(jī)復(fù)合： 聚合鋁 /鐵 聚丙烯酰胺、聚合鋁 /鐵 甲殼素、聚合鋁 /鐵 天然有機(jī)高分子、聚合鋁 /鐵 其它合成有機(jī)高分子 有機(jī)高分子絮凝劑 ：陽(yáng)離子有機(jī)化合物 天然改性高分子絮凝劑：無(wú)毒易降 解，如甲殼素等 多功能絮凝劑：絮凝、緩蝕阻垢、殺菌滅藻 微生物絮凝劑 二、助凝劑 可以參加混凝，也可不參加混凝。如投加 Cl O3等 第 5 節(jié) 混凝動(dòng)力學(xué) 顆粒間的碰撞是混凝的首要條件――混凝動(dòng)力學(xué) 一、異向絮凝 由布朗運(yùn)動(dòng)造成的碰撞，主要發(fā)生在凝聚階 段。 Np 只與顆粒數(shù)量有關(guān)，而與顆粒粒徑無(wú)關(guān)。 二、同向絮凝 由水力或機(jī)械攪拌產(chǎn)生。最初的理論基于層流的假定。 p＝ ?G ?：剪切應(yīng)力 p：?jiǎn)挝惑w積流體所耗功率， W/m3 按照牛頓定律 ?＝ ?G (1/s) (1943 年發(fā)明的理論，甘布公式 ) ?：動(dòng)力粘度， Pa s p：水流所耗功率， W/m3 水力攪拌時(shí) pV＝ ?gQh（由水流本身能量消耗提供） 水流體積 V＝ QT ?：運(yùn)動(dòng)粘度， m2/s h：水頭損失， m T：水流在混凝設(shè)備中的停留時(shí)間 但存在問(wèn)題： 層流假設(shè) ?基于紊流理論的顆粒碰撞機(jī)率計(jì)算？ 微渦旋理論 G 增加 ?碰撞機(jī)率增加 ?絮凝效果增加 但破碎程度也增加。 三、混凝控制指標(biāo) 用 G 可以來(lái)判斷混合和絮凝的程度： 混合（凝聚）過(guò)程： G＝ 700－ 1000s1，但劇烈攪拌是為盡快分散藥劑 時(shí)間通常在 10～ 30s，一般 2min 絮凝過(guò)程 ：不僅與 G 有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)。 無(wú)機(jī)鹽水解，造成 pH 下降，影響水解產(chǎn)物形態(tài)。 需堿度來(lái)調(diào)整 pH，堿度不夠時(shí)需要投加石灰。 對(duì)策： 1）加高分子助凝劑 2）加粘土 3）投加混凝劑后直接過(guò)濾 四、混凝效果的評(píng)價(jià) 燒杯試驗(yàn)（ Jar test） 第 7 節(jié) 混凝設(shè)備 一、混凝劑的配制與投配 一般采用液體投加的方式。 自動(dòng)控制方法：數(shù)學(xué)模型法：需要大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、涉及儀表多 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)法：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果反饋到投藥，仍有一定滯后。 絮凝監(jiān)測(cè)器：利用光電原理檢測(cè)水中絮凝顆粒變化 二、混合設(shè)備 水泵混合：投藥投加在水泵吸水口或管上。 往復(fù)式總水頭損失一般在 － ，回轉(zhuǎn)式的水頭損失比往復(fù)式的小 40％左右。適應(yīng)大水廠 設(shè)計(jì)參數(shù)：流速：起端 ，末端 段數(shù)： 4－ 6 段 絮凝時(shí)間： 20－ 30 分 隔板間距：不大于 ?折板絮凝池：通常采用豎流式，與隔板式相比，水流條件大大改善，有效能量消耗比例提高，絮凝時(shí)間 10－ 15 分 但安裝維修較困難，折板費(fèi)用較高 ?機(jī)械絮凝池： 漿板式和葉輪式 水平軸式和垂直軸式 調(diào)節(jié)容易，效果好，大、中、小水廠均可 但維修是問(wèn)題。 經(jīng)混凝沉淀后一般濁度小于 10 度 二、廢水處理 1．工業(yè)廢水 ：用于處理一些特殊的廢水，脫色、去除懸浮物等 ?印染廢水處理：適用于含顏料、分散染料、水溶性分子量較大的等染料廢水處理。 可以單獨(dú)用無(wú)機(jī)混凝劑，也可和有機(jī)高分子絮凝劑聯(lián)用。 采用 PAC 混凝劑，投加量為 140mg/L 時(shí)， TOC 去除率為 68％。 通常采用混凝氣浮工藝。 混凝優(yōu)點(diǎn)：上馬快、投資省、效果好，但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)高，沉渣多 2．廢水深度處理與回用 如： 1）加利福尼亞州橘子縣 21 世紀(jì)水廠再生水回灌地下 化學(xué)澄清 汽 提 中 和 過(guò) 濾 活性炭 消 毒 反滲透 煅 燒 生化處 理出水 石灰 沉渣 空氣 CO2 回灌地下 37850m3/d 18925m3/d 56775m3/d 15 2）南非納米比亞的首都溫德和克： 世界上第一座將城市污水再生水直接用作飲用水源 3．改善 污泥脫水性能 第三章 沉淀與澄清 (Sedimentation, or settling and Clarification) 第 1 節(jié) 沉淀原理與分類 一、原理 利用顆粒與水的密度之差，比重 1，下沉 比重 1，上浮 沉淀工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用極為廣泛，主要用于去除 100um 以上的顆粒 給水處理――混凝沉淀，高濁預(yù)沉 廢水處理――沉砂池（去除無(wú)機(jī)物） 初沉池（去除懸浮有機(jī)物） 二沉池（活性污泥與水分離） 二、分類 自由沉淀：離散顆粒、在沉淀過(guò)程中沉速不變 （沉砂池、初沉池前期） 絮凝沉淀：絮凝性顆粒，在沉淀過(guò)程中沉速增加 （初沉池后期、二沉池前期、給水混凝沉淀） 擁擠沉淀：顆粒濃度大，相互間發(fā)生干擾，分層 （高濁水、二沉池、污泥濃縮池） 壓縮沉淀：顆粒間相互擠壓，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力下擠出，污泥得到濃縮。 平衡時(shí)： F1＝ F2 可得到沉速 (terminal velocity)計(jì)算公式（對(duì)球形顆粒）： 對(duì)于非球形顆粒： ?：形狀系數(shù) CD 與 Re 有關(guān)。 但可以了解 u 的影響因 素?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)定 u，算出 d（注意是名義上的）。 3． 顆粒到底就被去除。 u?u0 的顆?？梢匀咳コ? uu0 的顆粒只能部分去除 去除率為 E＝ ui/u0 = ui/(Q/A) q=Q/A =u0 表面負(fù)荷或溢流率 對(duì)于顆粒沉速小于 u0 的顆粒來(lái)講，去除率為 E＝ ui/u0 = ui/(Q/A) 由上式可知，顆粒在理想沉淀池的沉淀效率只與表面負(fù)荷有關(guān)，而與其它因素（如水深、池長(zhǎng)、水平流速、沉淀時(shí)間）無(wú)關(guān)。 從上式反映以下兩個(gè)問(wèn)題： 1） E 一定， ui越大，表面負(fù)荷越大，或 q 不變但 E 增大。 2） ui一定，增大 A，可以增加產(chǎn)水量 Q 或增大 E。 18 第 3 節(jié) 絮凝沉淀 (flocculent settling) 一、特點(diǎn) 在沉淀過(guò)程中，顆粒變大，沉淀變大。 無(wú)理論描述公式，只能通過(guò)沉淀實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)沉淀效果。 ...)(/)(/ 340 02230 012 ?????? ppu thppu thpP停留時(shí)間 表面負(fù)荷 沉淀效率 19 第 4 節(jié) 擁擠沉淀 (Hindered (Zone) settling) 一、特點(diǎn) 發(fā)生在 SS 濃度較高的情況 分層沉淀，出現(xiàn)清水－渾水交接面 出現(xiàn) 4 個(gè)區(qū)，參見(jiàn)圖 16－ 2。 分區(qū)的條件：最大顆粒粒徑 /最小顆粒粒徑 6 發(fā)生在：混凝后的礬花（ 23g/L） 活性污泥 1g/L 高濃度泥沙 5g/L 二、沉降過(guò)程曲線 以 1－ 1 界面的高度為坐標(biāo)，可以作出沉降過(guò)程曲線。 OA1/OA2＝ OB1/OB2 由一個(gè)水深的沉降過(guò)程曲線可以作出其它水深條件下的曲線 證明見(jiàn)： Kynch 理論 ? 界面沉降速度 Vs 與顆粒濃度有關(guān) Vs= f(C) 對(duì)于活性污泥 Vs=a cn （ n1） A11 A21 B11 B21 20 ? 臨界點(diǎn)圖解近似求解法 第 5 節(jié) 沉淀池 一、分類 平流式 豎流式 輻流式 斜流式 二、平流式沉淀池 進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū) 1．構(gòu)造 1）進(jìn)水區(qū) 流量均勻分布 可采用配水孔或者縫 給水中，通常采用穿孔花墻 v m/s 2）沉淀區(qū) 水力條件 要求： 減少紊動(dòng)性：紊動(dòng)性指標(biāo) Re = vR/? ?：運(yùn)動(dòng)粘度 提高穩(wěn)定性：弗勞德數(shù) Fr ＝ v2/Rg （ Fr 高，表明對(duì)溫差、密度差異重流和風(fēng)浪的抵抗能力強(qiáng)。通常采用：溢流堰（施工難） 三角堰（對(duì)出 水影響不大） 淹沒(méi)孔口（容易找平） 控制單位堰長(zhǎng)的出水量： 給水： 500 m3/(m d) 初沉： (m s) 二沉： L/(m s) 4）存泥區(qū)及排泥措施 ? 泥斗排泥 靠靜水壓力 – ，下設(shè)有排泥管 21 多斗形式，可省去機(jī)械刮泥設(shè)備（池容不大時(shí)） ? 機(jī)械排泥 帶刮泥機(jī)，池底需要一定坡度 虹吸吸泥車 2．設(shè)計(jì)計(jì)算 1）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 ? u0 或 T0 由沉淀實(shí)驗(yàn)得到 選 u0時(shí)，絮凝性顆粒 池深要與實(shí)驗(yàn)柱高相等 選 T0時(shí)，無(wú)論顆粒的性質(zhì)如何 池深要與實(shí)驗(yàn)柱高相等 考慮水流的影響 u 設(shè) ＝ u0/ T 設(shè) ＝ T0 在數(shù)值上， q 設(shè) ＝ u 設(shè) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ： q 設(shè) （ m3/m2h） T 設(shè) (h) 給水處理（混凝后） 1－ 2 13 初次沉淀池 12 二次沉淀池（生物膜法后） 12 （活性污泥法后） 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 ? 以 q 來(lái)計(jì)算 A ＝ Q/q 設(shè) L= v T； T：水力停留時(shí)間 水流流速 v＝ 1025mm/s（給水） 5－ 7mm/s（污 水） 寬度 B＝ A/L ? 以 T 來(lái)計(jì)算 計(jì)算有效體積 V ＝ Q T 選池深 H（ ） 計(jì)算 B＝ V/(LH) L= v T 校核水流的穩(wěn)定性， Fr ＝ 104~105之間。