混凝反应计算

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1、水与混凝剂的混合与絮凝反应一、混凝剂的配制与投配由于混凝剂配制过程中劳动强度较大，工作条件较差，因此在设计中必须考虑工人运转 操作的方便，并保持一个良好的工作环境。混凝剂的投配分干投法与湿投法，我国大都用湿投法。如混凝剂是块状或粒状，则需先加以 溶解，配成一定浓度后再投入水中，因此需要一套溶药、配药及投药设备。溶药池是把块状或粒状的药剂溶解成浓溶液，对难溶的药剂或在冬季水温低时，还可用 蒸气或热水来加热，但一般只要适当搅拌即可溶解，药剂溶解后可流入溶液池，配成一定浓 度，配制时也要适当搅拌，设计中每班配制溶液次数不宜过多。药剂的溶解应视用药量大小，药剂的性质可采用水力，机械或压缩空气等搅拌方式

2、。一 般药量小时采用水力搅拌，药量大时采用机械搅绊。溶液池应采用两个，交替使用。池子的出液管宜高出池底100毫米，保证药剂中的杂质不被 带出。溶药池、溶液池、搅拌设备、泵及管道都应考虑防腐。当采用FeCl3时，工作间的墙面和 地面也要考虑防腐。药剂的溶解、配液、投加过程可见下图鹄墙边湾茎缇潦牺胄剥镍蔼廪蟹燃驼馊律筌篓堑莹溶液池的容积W可按下式计算:骸ICO法1QQX 阮 AVlbn(1.25)式中a混凝剂最大用量（毫克/升）；Q处理的水量（米3/小时）；一般用 10-20；甩手工操作时不宜多于3次。b溶液浓度，按药剂固体重量百分数计算， n每昼夜配制溶液的次数，一般为26次 溶药池的容积wi可

3、按下式估算：篮决麽锯坛;W1=（0.2 0.3）W（1.26）下图所示为水力溶药池，水从切线方向进入溶药池溶解药剂，然后溢流入溶液池，其结 构简单，使用方便，适宜于小水量。障隹蜡诙撵猎奁言且绑t：园慑髌聚挤弟睾侨贻料锾彳复斓诜厦当用石灰调节水的碱度时，还要考虑将石灰粉碎，用量大时，宜设粉碎机，可用生石灰（市 售石灰含4080%CaO）制成石灰饱和溶液或石灰乳（可按纯CaO含量的25%考虑）再行投 配，石灰乳的配制要用机械或水泵搅拌，石灰溶液中杂质较多，易堵塞管嘴。图1.11为水 泵搅拌系统示意图。药液的投配应能准确计量、灵活调节、设备简单、便于操作。采用计量泵最简便可靠，我国生产的计量泵型号较

4、多，足以供给投药使用。水射器也是常用的一种设备，它用于向压力管内投加药液，因一般水厂内的给水管都有 较高压力，因此使用方便，见图1.12。吓赠缄津衅，玺呒愉里雏钩鸠言寺置辔缱龟倏龇倒EU水射黑投药T溶液池；2,4闸门；3-一投药箱】5漏斗；6高压水管；7水射器；8一原水管重力投加系统中常用孔口计量设备，见图口3,药液液位由浮球阀保持恒定，在液位h 的作用下孔口的出流量是不变的，只要调节孔口的大小就可调节加药量。孔板的构造可见图 1.14投药管道与零件宜用耐酸材料，并要便于冲洗，疏通。药剂仓库应在加药间旁，尽量靠近投药点，药剂的固定储量一般按1530天最大投药量 计算，其周转储量根据供药点的远近

5、与当地运输条件而异。皑胜籁wwa难辉骷二、混合设备混合的作用在于迅速、均匀地将药剂扩散到水中。药液进一步溶解和它所产生的胶体与 水中的胶体、悬浮物等接触后，就形成了微小的矶花。这一过程要求水流产生激烈的湍流， 当使用多种药剂时，可根据试验结果先后加入水中。当专设混合池时，其混合时间一般不得 超过2分钟。药剂的混合可用机械或水力的方法。机械混合可用浆板式搅拌机，因能调节转速，适应不同水质，故混合效果好，消耗的功 率可按每立方米设备容积需要0.75千瓦来估算。图1.15所示为浆板式机械混合池。当一泵站与絮凝反应设备距离很近时，一般尽量利用水泵叶轮进行混合。将药液加于水 泵吸水管或吸水井中，可以得到

6、好的混合效果。此法可节省设备，但对水泵叶轮有轻微腐蚀， 使用时应注意避免空气进入水泵。如一泵站距反应池较远，此时可将药剂溶液投入离反应池前一定距离（应不小于50倍管道 直径）的进水管中，使药剂与水在管道内混合，也有较好的效果。水力混合可采用隔板式（参看隔板式反应池），穿孔板式（图1.16）和涡流式（图1.17）等设备。三、絮凝反应设备在混合作用完成后，水中胶体等微小颗粒已经有初步凝聚现象，产生了细小的矶花，其 尺寸可达5微米以上，虽比水分子大得多，不再产生布朗运动，但还没有达到完全靠重力能 下沉那样的尺寸（例如0.61.0毫米）。絮凝反应设备（简称反应设备）的任务就是使细小矶花 逐渐絮凝成较大

7、颗粒而便于沉淀。这种设备须满足下列要求：1. 要求水流有适当的紊流程度，为细小的矶花创造最好的相碰接触机会和吸附条件，并防 止较大的矶花下沉。紊流程度太强烈，虽然相碰接触机会更多，但相碰太猛，也不能互相吸 附。当矶花逐渐长大时，则更易破碎，所以在矶花长大过程中，最好逐渐降低紊流程度。2. 为了让矶花逐渐长到0.61.0毫米的尺寸，有一个过程，也就需要有一个搅拌时间，在这 个时间内。经过紊动搅拌，微粒不断相碰、结合，尺寸逐渐变大，数目逐渐变少。诩嘴黛矶花长大资料表1.2反应时间30秒1分钟5分钟10分钟2535分钟粒度40 m80m0.3毫米0.5毫米0.6毫米表1.2给出了矶花逐渐长大的资料。

8、图1.18为局部矶花结构示意图。图中以短线（有的 接近小点）表示混凝剂所产生的胶体。从图中可看出各种颗粒大小的相对关系但不包括高分 子助凝剂所产生的胶体）。反应设备的主要设计参数为搅拌强度与搅拌时间。搅拌强度常用相邻两水层中两个颗粒运动的速度梯度来表示。速度梯度以G表示，是指由 于搅拌在垂直水流的dy距离上的速度差du的比值顿彻医谳汹峡鲱阖蚬闼堑言捕覃割龇聩(1.27)图1. 19速度梯度图1.19（a）表示在dy长度内，流速u没有增量，即du=0的情况，两个颗粒继续前进时， 仍然保持dx距离，因此不能相撞。图1.19（b）表示在2y长度内，流速u增量du的情况， d1颗粒的速度为u+du，d

9、u0，因此当它们继续前进时，d1颗粒一定会追上d2颗粒，但要 发生两个颗粒相碰的现象，还需dy（d1+d2）这个条件。正是由于这个速度差，才引起相邻水层的两个颗粒的碰撞。速度差越大，速度快的颗粒 越易赶上速度慢的颗粒，而间距越小也越易相碰。可以认为速度梯度G实质上反映了颗粒 碰撞的机会或次数。根据水力学原理，两层水流间的摩擦力F和水层接触面积A间有如下关系:F = H也 迦（1.28）单位体积液体搅拌所需功率为p 二 方如（1.29）将式（1.28）代入（1.29）即得成（1.30）式中p单位体积水流所需功率（公斤米/秒米3）；R水的动力粘滞系数（公斤秒/米2）；G水流速度梯度（秒-1）。当用

10、机械搅拌时，P即为单位体积液体所耗机械的功率。当用水力搅拌时，式中P可按水头损失计算：评烨彳复龀鸲阳击鹄莫枞箪钬嘿贼谭华胪钹镀嚷哟锂赉莱启帚耀锋潍蝼，信非，潇畴/（1.31）式中Q池中流量（米孑秒）；Y水的容量（公斤/米3）；h水流过池子的水头损失（米）V池容量（米3）。根据目前给水和废水处理已有的反应池运转数据的计算，平均速度梯度G值约在10100 秒-1范围内。GT值可间接地表示整个反应时间T内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效 果，如G已定的条件下，可增加T来改善反应效果。GT值在104105之间。从混合的搅拌反应看，混合时间小于2分钟时可用G = 5001000秒-1，混合时间达5分

11、钟时G5001000秒-1。根据研究，颗粒间碰撞的机率N与速度梯度G的关系如下：诖择铫胫诂炀羁言干斐根镆(1.32)式中N单位时间的单位体积溶液中的颗粒碰撞次数n1n2单位体积内具有d1、d2颗粒的数目。因实际水流中颗粒的组成与水流运动状况 很为复杂，上式只是粗略说明：在颗粒浓度和粒径一定的条件下，颗粒间相碰的次数是与水 流速度梯度有关。在G值的推导中，应用层流的概念在理论上也是有缺陷的，但在实际应 用中速度梯度G还是为公众所接受的。谒玺价麒绽飓詈嵘忆轲MB耻内绩盗典缙 瘫冁牌垦绶镭掰者谋厢昙寥鳗渊海颟如侦m銮谦胧谖戏魅渗萤神。n 当同一种颗粒时，假定部分颗粒相撞后将永远粘结在一起，则经过搅拌

12、时间t后，总的颗粒 数将下降为（1.33）式中，nt时的总颗粒数（颗粒浓度）；n0为0时的总颗粒数；a0碰撞后粘结在一起的次数占总次数的分数；t搅拌时间；G搅拌强度（速度梯度）；ft为0时单位液体中颗粒所占体积（颗粒的体积比）7T d 申=/（1.34）dt为0时颗粒的直径。从式（1.33）中可看出，当n0、a0、G、及t都是常数时n值与ef成反比关系，即颗粒的 原体积比大，n值就小，说明在接触凝聚中，保持一定的悬浮层颗粒体积浓度对去除水中的 矶花的重要性（参看下章澄清池）。近年来一些研究者提出应以G-T-C值控制反应效果，理由是反应效果与水中颗粒浓度有 关，常有这样的情况，当低浓度时反应设备

13、的效率就降低，如果人工投加粘土就能改进效果。 有的资料建议GTC值控制在100左右为好。一般情况下，可以用搅拌器，烧杯做混凝的模拟试验。在一定的水温与控制合适的搅拌 强度与时间的条件下，用不同混凝剂种类和投量，调节不同的水的pH值做试验，看混凝效 果，从而确定最佳（指试验条件下的）pH值及投加量。我国大多采用水力搅拌的反应设备，其搅拌强度可由水流速度来控制，搅拌时间即水在 反应设备中的停留时间，一般采用530分钟。新建水厂常用机械式反应池，反应时间通常采用1530分钟，池内一般设34挡搅拌机， 搅拌机的转速系根据浆板半径中心处的线速度算，线速度一般自第一挡的0.5米/秒逐渐减 小至末挡的0.2米/秒。水平轴机械式反应池见图1.20。嵝辔辘卖襦恳恻金益钒减梁钻最新文件 仅供参考 已改成word文本。方便更改