水处理1水化学基本知识 2009-05-30 17:06:11 阅读38 评论0 字号：大中小 混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂及助凝剂)，使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度。这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。 混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段开中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒；在絮凝阶段这些微粒互相聚结(或由于高分子物质的吸附架桥作用相助)形成大颗粒絮体，这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。 (一)常用的无机盐类混凝剂 常用的无机盐类混凝剂见下表。
(二)常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂 常用的有机高分子混凝剂(又称絮凝剂)及天然絮凝剂见下表。
(三)常用的助凝剂 常用的助凝剂见下表。
(一)影响混凝效果的主要因素 影响混凝效果的因素比较复杂，其中主要由水质本身的复杂变化引起，其次还要受到混凝过程中水力条件等因素的影响。 1.水质 工业废水中的污染物成分及含量随行业、工厂的不同而千变万化，而且通常情况下同一废水中往往含有多种污染物。废水中的污染物在化学组成、带电性能、亲水性能、吸咐性能等方面都可能不同，因此某一种混凝剂对不同废水的混凝效果可能相差很大。另外有机物对于水中的憎水胶体具有保护作用，因此对于高浓度有机废水采用混凝沉淀方法处理效果往往不好。有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物质，通常使用的混凝剂对它们的去除效果也大多不理想。 2.pH值 pH值也是影响混凝的一个主要因素。在不同的pH值条件下，铝盐与铁盐的水解产物形态不一样，产生的混凝效果也会不同。由于混凝剂水解反应过程中不断产生H＋，因此要保持水解反应充分进行，水中必须有减去中和H＋，如减不足，水的PH值将下阵，水解反应不充分，对混凝过程不利。 3.水温 水温对混凝效果也有影响，无机盐混凝剂的水解反应是吸热反应，水温低时不利于混凝剂水解。水的粘度也与水温有关，水温低时水的粘度大，致使水分子的布朗运动减弱，不利于水中污染物质胶粒的脱稳和聚集，因而絮凝体形成不易。 4.水力学条件混凝反应的时间 把一定的混凝剂投加到废水中后，首先要使混凝剂迅速、均匀地扩散到水中。混凝剂充分溶解后，所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后，会形成许许多多微小的矾花，这个过程又称为混合。混合过程要求水流产生激烈的湍流，在较快的时间内使药剂与水充分混合，混合时间一般要求几十秒至2分钟。混合作用一般靠水力或机械方法来完成。 在完成混合后，水中胶体等微小颗粒已经产生初步凝聚现象，生成了细小的矾花，其尺寸可达5um以上，但还不能达到靠重力可以下沉的尺寸(通常需要0.6～10mm以上)。因此还要靠絮凝过程使矾花逐渐长大。在絮凝阶段，要求水流有适当的紊流程度，为细小矾花提供相碰接触和互相吸附的机会，并且随着矾花的长大这种紊流应该逐渐减弱下来。 反应时间(T)一般控制在10～30min。 反应中平均速度梯度(G)一般取30～60s-1，并应控制GT值在104～105范围内。 (二)混凝剂的选择 针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时，通常由综合以下几方面的考虑来确定。 (l)处理效果好，对希望去除的污染物有较高的去除率，能满足设计要求。为了达到这一目标，有时需要两种或多种混凝剂及助凝剂同时配合使用。 (2)混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜，需要的投加量应当适中，以防止由于价格昂贵造成处理运行费用过高。 (3)混凝剂的来源应当可靠，产品性能比较稳定，并应宜于储存和投加方便。 (4)所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染。当处理出水有回用要求时，要适当时由出水中混凝剂的残余量或造成的轻微色度等影响(例如采用铁盐作混凝剂时)。 结合以上因素的考虑，通常采用实际废水水样由实验室烧杯试验，对宜于采用的混凝剂投加量来进行初步筛选确定。在有条件的情况下，一般还应对初步确定的结果进行扩大的动态连续试验，以求取得可靠的设计数据。 1.混合设备 以往用于给水处理中的混合设备和装置有许多种，按照混合方式可分为管式混合、混合池混合、水泵混合、机械混合几大类。 (1)静态混合器
(2)涡流混合器
(3)机械混合池
(4)水射器
2.反应设备与装置 废水处理中常用的反应设备形式如下所示。 (1)往复式隔板反应池
(2)旋流式反应池
(一)溶药池的容积计算 溶药池的容积(W，m3)可按下式计算： W＝24×100aQ/(1000×1000bn)＝aQ／417bn； 式中a——混凝剂最大用量，mg／L； Q——处理水量，m3／h； b——药液浓度，按药剂固体质量分数计算，一般取10％～20％； n——每天配制溶液次数，一般取2～6次。 (二)混合池的设计计算 1.涡流式混合池设计要点 (1)适合于中小型水处理工程。 (2)进水口处上升流速一般取1～1.5 m／s；圆锥部分其中心角θ可取30°～45°；上口圆柱部分流速取25mm/s。 (3)总的停留时间应≤2min，一般取1～1.5min。 2.折板式混合池设计要点 (1)一般设计成有三块以上隔板的窄长形水槽，两道隔板间的距离为槽宽的2倍。 (2)最后一道隔板后的槽中水深不应小于0.4～0.5m，该处槽中流速按0.6m／s设计。 (3) 缝隙处的流速按1m／s设计，每道缝隙处的水头损失约为 0.13 m，一般总水头损失在0.4m左右。 (4)为避免进入空气，缝隙应设在淹没水深 0.1～0.15m以下。 3.机械搅拌混合池设计计算 (1)为加强混合效果，除池内设有快速旋转桨板外，还可在；周壁上加设固定挡板四块，每块宽度b采用(1/10-1/12)D(D为混合池直径)，其上、下缘离静止液面和池底皆为1／4D。 (2)混合池内一般设带两叶的平板搅拌器，搅拌器离池底0.5－0.75D0(D0为搅拌器直径)。 当H(有效高度)：D≤1.2时，搅拌器设1层； 当H：D＞1.3时，搅拌器可设两层； 如H：D的比例很大，则可多设几层； 每层间距(1.0～1.5)DO，相邻两层桨板采用90°交叉安装。 (3)搅拌器直径D0＝(1/3～2/3)D；搅拌器宽度B＝(0.l～0.25)D。 (三)反应池设计计算 1.折流式反应池 (1)池数一般不少于2个，反应时间为 20～30 min，色度高、难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值。 (2)池内流速应按变速设计，进口流速一般为0.5～0.6m／S，出口流速一般为0.2～0.3 m／s。通常靠调整隔板的间距以达到改变流速的要求。 (3)隔板间净距应大于0.5m，小型池子当采用活动隔板时可适当减小。进水管口应设挡水措施，避免水流直冲隔板。 (4)反应池超高一般采用0.3m。 (5)隔板转弯处的过水断面面积，应为廊道断面面积的1.2～1.5倍。 (6)池底坡向排泥口的坡度，一般为 2％～3％，排泥管直径不应小于100mm。 (7)反应效果亦可用速度梯度(G)和反应时间(T)来控制，当水中悬浮固体含量较低、平均G值较小或处理要求较高时，可适当延长反应时问，以提高GT值，改善反应效果。 2.旋流式反应池 (1)池数一般不少于2个； (2)反应时间采用8～15min； (3)池内水深与直径的比H：D=10：9； (4)喷嘴设置在池底，水流沿切线方向进入，设计时应考虑能改变喷嘴方向的可能。 3.涡流反应池(槽)设计计算 (1)池数一般不少于2个； (2)反应时间采用6～10 min； (3)进水管流速采用0.8～1.0m／s，底部入口处流速采用O.7m／s，上部圆柱部分上升流速采用4～5mm／s，底部锥角采用30°～45°； (4)超高采用0.3 m； (5)出水流速不超过0.2m／s，出水孔眼中流速也不超过0.2 m／s； (6)池中每米工作高度的水头损失(从进水口至出水口)为0.02～0.05m。 |
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