专题会游纂笋麟麟誉黔公丫改一孰盯公拼之匕方微污染水源强化常规混凝及试验原理文徐景颖黄吉效郭成!中国市政工程东北设计研究院#%低温低浊微污染水源水的混凝处理是水质净化的关键环。,节省混凝剂而且形成的絮体质量和强度均有所提高。,氧化剂主节混凝效果好水中的杂质及、。要针对亲水性比较强的腐殖质和有机物通过氧化作用破坏胶,其所形成的絮体才能通过沉淀气浮和过滤分离出去,,北方地区体中带负电的极性基及对其包围的水化膜。地表水处于低温低浊度时期混凝水解反应不彻底很难形成絮体若加大投药量不但提高了制水成本而且净化后的水中铝含量也超标。二。,,,这时水解的混凝,剂才能有效的降低胶体表面心电位、,达到电中和,,,开始凝聚。二絮凝阶段随着胶体颗粒凝中国市政工程东北设计研究院副总工不尽颖刚心小徐景秋‘另一方面是增加絮。、二(聚结大用。分子热运动已失去作,凝反应时间降低絮体设计沉降速度,,&、口,,一、,’。,&、这时反应动力是水流的动二&拓二。,卜、,、+,月目前设计水面负荷为)时左右的沉淀。能形成的速度梯度能有关,,,速度梯度的变化是与絮体的性,池建筑面积将比上一年代扩大近一倍,,寒冷地区净不同的原水水质和药剂所形成的絮体质量化构筑物均建在室内又有采暖设施建筑造价和管理费大为提高还有降雨形成地表径流溶入的腐殖质和排入的污水使水体深受污染的其他有机物均对原水中的胶体凝聚起到保护作用定状态不易凝聚和絮凝,,,,。,,。,不同因而速度梯度也有所变化应通过试验或相似水厂的运行资料加以确定絮凝池一般以。,。.值作为设计准则实际对于低温低浊度水质应对其值有个全面的认识即。,使胶体处于稳,./值。。其中/值是胶体脱稳初,研究表明就是形成了絮/0(始的体积浓度脱稳的胶体具有吸附能力而且在初始的几分钟内是很强的的技术关键。体其质量轻浮强度低破碎后再凝聚的性能大为降低。这是强化常规水处理混凝“”,这样的絮体又粘附上混凝剂水解产生的,。,填料接触絮凝池!八五国家科技攻关和冰盖下其他气体的微气泡就更不易下沉了欲使成果1前部加装的塑料填料球除提高了速度梯度值以外,,其下沉,需延长絮凝时间。,微气泡经长时间接触相,更重要的是利用填料具有吸附微絮体的性/碰使其集大上浮变成泡沫后脱离气泡的絮体才能加速下沉强化混凝,能强化了值的混凝作用对水处理的混凝明确了。凝聚和絮凝及首先在理念上要明确混凝存在着凝。./的概念提高了反应效果,,,,自然,就加大了絮体的沉速节省了建设投资也保证了水质在东北地区已有低浊度水质净化处理,。聚和絮凝这两个在反应动力学方面不同的阶段,,一、2座水厂十年来的运行经验。证凝聚阶段包括混凝剂水解和胶体脱稳的过程这一过程时间很短在投药混合工序中完成其反应动力是分子热运动的作用、。,,实了在技术和经济方面的先进与合理性,,对于低温多年来习惯于一再降低设计技术关键是选取适应当地水,,负荷扩大建筑面积的简易设计思维长时间也是有所感悟的,。质的氧化剂混合剂和助凝剂及时散出水解产生的/0(当然接触絮凝的攻关成果尚需进一步总。,气体使水解化学反应彻底完成这样不但可以水工业市场%年第4期,结经验在理论和实践方面加以完善和改进3鬓黔黔撰鬓5擎杂黔6豁丫趁红井坎粼厂舜脚脚簇淤犷扮之然令羁水处理的混凝技术在理论上不断的向前发展特别是低温低浊及低基质浓度的有机污染,,,,是很难达到本规范的水质要求的,,,。所以新设计的水,对生化厂特别是已有水厂的技术改造要针对当地水质变处理的不利影响是当前急需探讨的新课题并力求化的特点强化常规水处理的混凝及氧化作用对提高有机污染的净化效果进行挖潜改造改善水质是非常必要的。,,应用于实践,。但是,随着地域不同和水质季节性变,,。化以及水中污染质的类型和组份的复杂性存在反应条件和方式的差异所形成絮体的性能是不同的,,,,混凝技术的理论在实践方面的应用存在局限性只是粗略定性的论述处于半经验半理论的状态实际往往偏重于试验和生产经验的总结想和理论涉及各学科,,,。有机污染的氧化作用城镇供水水源受到不同程度的污染,。,污染质的混凝的设计思,类型绝大部分属有机的组份很复杂特别是亲水性高分子有机物为使其脱稳需进行氧化用可以使有机物无机化,,,。不是单纯水力学或药剂的问。!51氧化作4题对于当前给水处理技术不仅是表面物理化学而生物化学等理论也在加深研究甚至变为二氧化碳和水4!%1将高分子有机物分解为低分子提高可生化性的效果有效地除藻除味和脱色理过程中没必要进行完全,,,、。随着人类活动及生产发展和城市化进程的加快水环境的污染成为不可避免除了可控制的城市点源污染以外而大部分农林牧渔的面源污染是很难控制的。,、、、,,。!#1杀死原水中的藻类和细菌4!)1能提高化学混凝氧化反应在水处。使有机物变为二氧化碳一78目前不受污染的水域适于作为城镇供,,和水的程度这在经济上是不合理的所以实际应用水的水源就难以选择了地表水体大面积降水径流。,,,氧化剂的投加量仅限于。,,避免不了腐殖质的污染我国人世后对外开放更为广泛饮用水水质必然要与世界先进国家接轨水质标准将从严要求。,叭,甚至更低一些,。,就能达到氧化的目的氧化剂投加在混凝之前除起到氧化作用之外也为了发挥助凝效果原水中有机物污染指标表示。,以致有的水厂提出达到直饮水的,一般以/09,#8或。:./水平我国施行新的生活饮用水水质卫生标准其中常规和非常规的检验项目绝大多数是有机污染质现有的水厂均属常规水处理工艺,,。净化后出水要求,,;:9,不得高于叭。生产实践和试验已证实经过强化混凝常规处理和生物活性碳净化后原水中/09水源的有机污染/09。二即混凝淀—过滤—消毒过程,对于微污染水源的净化—沉可除去<以上就是说指标最高不得超过8>5=。水工业市场%年第)期专题露黔织挑麟丫杂粼(当然对于不同污染质的类型不能一概而论也不能对各项有机污染指标一一进行单项的探索处理方法。,不同的氧化剂对不同的水质类型氧化作用存在着各自的优势,因而必须通过试验有针对性的采用行之有效的氧化剂。而对人体,有毒害的本水,源有可能存在的重点污染质经。试验研究提出切实可行的处理方法染物不一定必须经氧化不可、,。有些有机污、,胶体稳定就是水中杂质的胶体粒子长期保持分散系的悬浮状态凝聚。。如农药对硫磷滴滴胶体稳定的原因是表面同性电荷,,涕丁氧基乙醚等经水的混凝处理再过滤可去除?Α<,的斥力或水化膜的阻碍作用使他们不能接近吸附憎水性胶体在投加混凝剂电解质时发生电,,,。,采用活性炭吸附有机氯农药的去除程。。度达Α<以上中和降低了乙电位表面的双电层被压缩颗粒间污染水质净化方法主要决定于污染质的类型质的类型通常分为有毒害的和无毒害的胶体状态的和溶解的,,。距小范德华引力发挥了作用使胶体脱稳水性高分子有机胶体力。,,,对于亲,4有机的和主要是水化膜的保护作用无机的4按在水中分散粒子的大小又可分为悬浮的其中胶体状态的粒子比表面。使胶体处于稳定状态也存在双电层的同性电荷斥但由于极性水分子的水化膜存在更难消除其。,积大对混凝作用具有特殊的意义物理化学所能认识到的问题,,。根据杂质对水的,稳定性然而采用氧化作用在水中投加氧化剂后,,。,,亲合程度又可分为亲水性和疏水性的这都是表面一般疏水的高分子有,,不但使胶体分散系的乙电位下降的脱水化作用使胶体脱稳凝聚合物形成的色度化。,,也会促成高分子几种氧化剂对于。机物化学混凝有显著的去除效果这样的水质氧化作用不大也有可能适得其反这个问题有待于进一步研究对于亲水性高分子有机物如腐殖质经氧化后才能更好絮凝加以去除,,。、、、。,去除水中色度和异味也有不同的效果,铁锰有机络。以高锰酸钾氧化更优于氯的氧另含有腐殖酸的原水用氯脱色是最彻底的,,外各种地表水源的水质也有所差别如山区水库水中低分子有机物较多平原地区的江河水中含土质无机物相对比例要高一些,,,。,水处理常用的氧化剂有氯高锰酸钾臭氧二氧化氯等前二种可以作为氧化药剂直接投加后二种需现场制备使用比较麻烦,。。所以不同地区的水厂、这两种氧化剂如过,,设计由于水质的变化不但氧化剂混凝剂的品种和投加方式不一而足就是所形成聚集体的结构强量投加其中二氧化氯要产生有毒性的亚氯酸盐臭氧将有机物分解为甲醛等有毒害的物质!新的饮用水标准亚氯酸盐不得超过8Α度触变性等性能也存在很大变化因而絮凝池中所施加的搅拌能量或速度梯度的渐变过程也有所不同。、,8留1>。妙一、,甲醛不得超过这些氧化剂可以破坏水中有机胶体稳定一、工程设计不能到处一律采用定型的净化工艺,,。,的亲水极性基!0Β/0#一,、Β/#2尸、刊礴一等1使。,要根据水质类型通过试验研究和同类水质水源为胶体的稳定性显著降低提高水处理的混凝效果参照确定净化方法?水工业市场(年第)期豁黔巍纂黔黔麟巍Χ罩狱攀沂脚脚胃厂川拭令抓狱卜令蘸水质净化的混凝试验原理因为水源的水质变化和投加方式不同、,,体的过程絮凝的影响因素除与矛有关外还有搅一拌施加”能量速度梯度,,氧化及混凝药剂的品种、所以原水中杂质所形成的聚集体如下(,作的作用其关系式的密度强度!抗水流的剪应力的能力1触变性!聚集体受到机械力的破坏后恢复重新结合的性质1及絮状体在水流搅拌强度变化作用下增大和破碎的情况也有所不同因而要经试验确定搅拌的能量变化即。,,ΔΚΔΛ一万厂刀行Μ%。、、,一,少又式中.值、,及胶体的初始浓度,和粒度Δ在絮凝中,。一一水“的速度”度的增大变化过程为絮凝池的设计提供设计依据凝聚。水的混凝实际包括凝聚和絮凝两个阶段阶段时间很短,,凝聚,—絮体的粒径—絮凝的过程是随着反应时间的增长Δ。,。,,Ε搅拌功率4主要是完成混凝剂的水解和胶体脱不断增大的同时而数量减少公式!%1表示减少的速率为推导反应池的设计所遵循的准则假设颗粒的形状为球形则单位体积的水中絮体的体积浓度/Λ稳的过程药剂在很短时间内进行充分的混合使水流中各部位的ΕΒ值和药剂的浓度均匀分布。一4吓,絮体颗粒混合的方式有水力机械和曝气等措施加能量的速度梯度于胶体脱稳凝聚。。、。单位水体积所施秒有利,,,ΝΔ晋,代人公式!“1则得二一Ο(一要求达到但是高分子混凝剂要求。值不能祭!ΟΛ令,/过高为适应不同混凝剂对值变化的要求机械和曝气混合是比较灵活的:ΦΓΗ哥,Λ,ΓΓΙ!Α2%1总结了前人的研究成果,,提出上式表明絮状颗粒不断的由小变大而颗粒数。凝聚反应动力主要是水温决定的,通过水分子的热。随时间减少的反应过程与颗粒浓度如将公式!#1积分,ΧΔ沙”,,呈一级反应(运动造成细小粒子之间的碰撞凝聚颗粒浓度随时间的变化率,Δ3二一。。。,:Κ,+,、3Λ一:8。Π飞)#”Ο.,、%—,一—勺.入七Ι—玛’‘—下“行七ΚΔ林.℃立Ο,,:Λ式中ΟΓ二,—水的粘度—颗粒浓度—碰撞系数.—绝对温度林,波尔兹曼常数4444。几辰花Γ,”““”’……!)1公式!)1为絮凝反应方程可以意识到反应池的设计指标仅仅强调Κ值是不全面的应该考虑胶体颗粒的体积能度/,”值的作用即。,,/.值。特别是低,Γ从上式可知浓度,—温低浊水质净化更应注意在工程实践中滤池和沉,凝聚效果主要决定于初始粒子的,淀池的活性泥浆的回流作用都有一定效果以从概念上画出,,。澄清池悬浮泥浆层的絮凝,,且为平方关系。水温。.越低,水的粘度也加大反应速度更为缓慢水处理工艺设计提高水温是不现实的增加。/固定的水质可在理论上根据公式!)1对于,ΛΘΚΚ,值且使其保持活性具有吸附能力、。!1曲线如图过长。,,5。是一条途径也寄望于混凝剂氧化剂和助凝剂的作用及现代技术手段比较可行的做法是通过试验适、说明反应时间了。絮凝体粒径也不再增大。,值已不再减少了,Κ值过长将无谓的扩大反应但反应池的设计,。当的调整、ΕΒ值,药剂投加的先后顺序。药量的大池的容积而造成工程投资的浪费/。小反应时间和投加方式%、值是无法确定的试验也难以测定只能从理念上。絮凝,加以认识通过试验采取可能的技术措施如填料接触絮凝很明显的看出反应效果性微絮体提高了/絮凝是脱稳的胶体在水流速度梯度所产生的微漩涡搅动下而逐渐互相接触粘附而形成大的絮状因为填料吸附的活值并起到了高效接触絮凝的作水工业市场%年第)期Α专题豁藕藕犷稀翼笋粼。粼狱脚劣六户1麟图+,ΛΘ!Κ1曲线图%搅拌叶片及烧杯的标准尺寸“二闪ΕΚ用,同时水流与填料的接触面积加大充分的利用了,,表面的物理化学反应效应度,并有效地提高了速度梯,值发挥了微漩涡的搅动作用促使颗粒间有充。分的碰撞,关于反应方程中的,值是可以通过试验,#)2、投加药剂的种类和用量混凝过程中的ΕΒ,44求得其理论推导是建立在层流的基础上但有些学者通过实际验证在紊流的水力条件下造成颗粒碰撞的紊流脉动程度Ε值,,,、值和水温,、混凝搅拌强度的变化上述一些影响混凝的。取决于单位水体积消耗的功率因素决定封!Κ1的曲线变化所以各地絮凝池的设所以公式一(计形式存在各自的适应性和优化选择,ΛΘ!Κ1变化吓具“一定的适用意义。而且可以直接曲线在实际应用时并不是连续方程度梯度变为#一),。。而将反应池速个档段由高到低通过搅拌试验模。定量的估计水流的紊动程度反应池前的快速搅拌口,值短时间要求很高Λ。拟出二!ΚΘ1的折线变化从反应池进人至出。,值试验方法试验仪器采用通用的混凝搅拌器,。,。由大变小促使絮凝颗粒逐渐由细变大不同的水质比较实用的!ΚΘ1的变化曲线是不同的可以通过试验来量。是六联程控的型式自动操作事先设定转速由高到低及每档转速的持续时间仪器便自动运行标准试杯及搅拌叶片通过专业的测试已提出搅拌功率的计算式!21如试验烧杯和搅拌叶片与标准参数不甚符。。化为优化设计提供依据,Κ值变化曲线的测定混凝试验的目的为使混凝剂水解更为彻底胶,,合,则需要进行修正。Γ尺寸修正系数Θ及雷诺数Ρ。体脱稳后在适宜水力搅动下结成大的絮凝体应试出适合当地水质的混凝剂。,、,。首先的适用范围应加以计算)#搅拌功率Σ二2Σ助凝剂和氧化剂及药量以降低供水成本通过搅拌器的试验改变叶轮的转速由快到慢测出最佳速度梯度变化曲线再模,拟生产反映到设计中、,。絮体产生和增大的过程与诸多因素有关原水水质的类型分析,,。一ΔΤ林—转速!转秒1搅拌功率!公斤米秒1脚,渐‘Τ姗林的……!21在前文已叙及但在试,验过程中最好了解到杂质在水中分散状态机亲水疏水等各种形态存在的比值关系4%、,有机无—水的引力质量!Α?公斤秒兮米1—动力粘度!公斤秒米1—标准烧杯容积为升!米1搅拌叶片及叶片直径!米1)%’,烧杯的标准尺寸如图%。原水的污染质的成分和浓度4Η气2Υ5了雷诺数的计要求雷诺数的适宜范围为:。门0水工业市场(年第)期翼爵黔麟熬丫。黔6霉(打殊坎必勺诱胃羚纷脚推范份犷卜钉今价气膏蒸算按下式(ΡΓΛ丝卜Τ,非标的尺寸及容积修正系数按下式计算!见《化学工业过程及设备》张洪源等编写1(!ΛΘ芳,’‘!昔’1。石!令1。’……!3,单位体积!米1消耗的功率二服1ΘΕ!公斤一通“(米秒米1,#……!1。吓的计算可求得Κ1““曲”!ΛΘΚ曲线的应用及絮凝池设计问题一Κ曲线的应用、Κ试验曲线变化,。ΛΘ!0,实际上是不连续的按折线。,在试验的过程中模拟反应池分段进行的值由高到低。一一般设定!Λ5:一秒1,分为。#)Ω(档由转速控制每一档的转速由高到低!%转分)转分1,每档转速的持续时间为。%一:分钟Η反应式中Ψ池的设计再将试验成果换算为机械搅拌的功率或水力搅拌的水头损失值度差形成的。△卜一一相等功率的同一区段反应池水头损失!米1—一水的流量!米#秒1水的比重!公斤米1’反应池中速度梯度值是水力流层间的速速度差使水流中出现微漩涡这样,。,一将公式,同等水头损失的反应池容积!米Λ!?1变换为△Ζ的微漩涡在反应池中同一个区段应该是均布的拿ΨΗ……!Α1絮凝体才能高效的生成,理想的水力条件是随,,通过试验按公式!1可算出,Ε值而,Ψ、Φ、Η均为比如着絮体颗粒增大为减小水流的剪力破碎一致,防止絮体,已知则△Ζ!米1可求出反应池各段以此类推。值逐渐变小,。而在同一截面上,值应该运行中填料接触折板絮凝池,。,生产实际测定的水力损失可#一)。基于这一观点机械搅拌内外叶片线速度网格在流程中值高低变化,。作为设计参考这种絮凝池分为(格的水力损失如下塑料环填料。个区段,值由。相差过大大到小而每个区段又分为上下翻流的多格设置各二△Ζ2Λ一难以控制差也增大无论是机械或水力搅拌在设计中都提,%米4相到速度问题。因为水流速度越大,流层间的速度,Λ%米平行折板△Ζ对折板△Ζ、米折板反应,。但是决定速度差的一个重要因素就是。池是通过对折板波纹间距及长度的改变能满足设计对水力损失大小的要求。水流边界的磨阻作用不能忽视水流的速度差最大强化接触絮凝,。众所周知近壁,。所以加大水流的接触面积。数年来无论是北方还是南方的生产运行证明折板絮凝具有对水量水质变化的适应性强,,,,,,发挥边界效应是一个研究方向同时投药量。填料接触絮凝水力搅动的机理就在于此絮体的性能增加了颗粒体积浓度大提高了絮凝效果、,。,这种反应形式也利用填料表面容易吸附活性微/小絮凝效果好池体容积小能量消耗省等体点%、机械搅拌。。值。体现了机械搅拌絮凝也是将絮凝池按搅拌强度由快到慢分为几个区段每个区段设一台搅拌器机械搅拌的转速能人为的加以调节搅拌功率按公式!1计算出Ε值再分别乘以絮凝池各区段的容积可求出各,,。絮凝反应方程!)1中的指数Κ/值设计指标的加水力搅拌ΛΕ。5叠互Ξ单位水体积消耗的功率秒米1!公斤米档搅拌机的装机容量以此来选择合适的机组计算口公式女下ΕΛ(,。’……!?1艺粤‘Η,州几一1……“…!Η:1水工业市场(。。年第)期门专题彝梦黔藕藏誉称粼会粼份万讨六六林琳协找软叔琳丫单台机组电机功率式中,[ΛΕΦ厂均建在室内反应时间的加长就意味着增加建设7,,,5,0……!1投资和管理费靠延长絮凝时间来保证水质谁也不能理解是科技进步2%分钟,。,,Ε/—,—同一旋转半径上的浆板片数阻力系数决定浆板宽长比水处理比值55,浆板消耗的功率!瓦1,折板絮凝池的反应时间一般在。与隔板絮凝比较相差一倍,说明水流与/,小于5/Τ一为9接触面积的增大拌的优势。提高速度差产生微漩涡的水力搅值受澄。,,关于提高絮凝颗粒的体积浓度,。一,—浆板长度!米1(水的密度!Η公斤米1旋转角速度。ΛΦΗ#清池悬浮泥浆层的启示将沉淀池或滤池反冲洗的泥浆回流到絮凝池前参与反应但效果并不显著因为,速度—为旋转半径1!其中Ξ为浆板中心线絮凝体破碎后再继续产生絮凝就很困难了也不见得节省混凝剂原水中刚一脱稳的胶体与∴5!0结成的细小颗粒比表面积可达,。Β1#吸附5ΗΗ犷ΩΩΩΩ—浆板外缘旋转半径!米1浆板内缘旋转半径!米1电机的功率!千瓦1搅拌机机械效率为传动效率为3一)2米Ξ克,,具有很强左右。的吸附能力但随着时间的增长很快就降低为几米Ξ克,[”,——其吸附能力在。2分钟之内就降低了。<2老化的泥浆已失去吸附性能絮凝的机理在澄清池。这就是采用填料接触在同一台搅拌机上也存在不同旋转半径的浆:1式相加计算每台搅拌机上浆板总板其功率按!Η%<面积宜为水流截面的,,。一Α3年代东北地区曾建了各种形式的。只因为原水在低温低浊的情况下很难形,不宜过大以免池中,成絮状体池中见不到悬浮层与水的明显界面一水流随浆板同步旋转2<,。浆板长度不大于叶轮直径的。就是池底的泥浆浓度也仅为%到5:建了。Ν:8=几,达不宽度一般为、,一Γ#8:8=>以上,的要求。东北地区在冬季无法二絮凝池的设计问题综上所述絮凝池的设计除考虑必要的氧化并起到助凝作用以外就是全面切实的体现Κ/的理念,,,。投加黄泥助凝所以澄清池在这一地区也没有再为了提高微污染水源的净化效果利用悬浮泥浆层的絮凝性能在南方又引起了重视,,。,就絮凝时间Κ而言即使老式隔板反应池如絮凝时间在一#)分钟的范围内,切实深人对于难以净化的低。的了解混凝机理强化常规的水处理技术会有新的突破。温低浊水质也能取得好的反应效果但是北方的水%水工业市场%年第)期
