1-7 混凝设备在线视频

同学们好，接下来我们介绍第7节混凝设备

混凝设备通常包括混凝剂的配制和投加设备、混合设备和絮凝反应设备

下面我们逐一进行介绍

首先是混凝剂的配制与投加

混凝剂的投加一般分为干投法和湿投法

干投法是将固体混凝剂先磨成粉末后，然后投加到水中

由于投加量一般难以控制，另外对机械设备要求比较高

因此，在工程应用中一般较少

而湿投法是将混凝剂配置成一定浓度的溶液后，再定量投加到水中，是目前最常用的方法

下面我们主要对湿投法进行介绍

湿投法的混凝剂溶解和投加流程如这个图所示

混凝剂首先在溶解池中进行溶解，完全溶解后的浓药液被送到溶液池中

用清水稀释到一定浓度后，再通过定量控制设备、投药设备被投加到混合设备中

混凝剂溶液的投加设备通常包括计量设备、注入设备、投药箱和药液提升设备等

混凝剂的计量通常可以采用流量计，有转子流量计和电磁流量计

这种方式通常在各种规模的水处理厂都应用广泛

此外也可以采用孔口计量设备对混凝剂进行计量

孔口设备结构简单，如这个图所示

混凝剂药液箱中的液位靠浮球阀来保持恒定

如果能保持药液箱中的液位恒定，从出液管口流出的溶液就会是恒定的

出液管口的管端装有苗嘴和孔板，可以通过更换苗嘴和改变孔板的出口断面来调节加药量

混凝剂的投加方式有几种形式

首先可以在泵前投加，如这个图所示

混凝剂药液投加在水泵的进水管中，靠水泵的抽吸作用把混凝剂药液吸入

然后经水泵搅拌混合后再送往到后续处理单元

另外也可以采用泵进行投加

泵的类型有两种，一是计量泵，第二是离心泵

如果采用计量泵进行投加时，可以不用再单独设置计量设备

而采用离心泵投加时需要设置单独的计量设备

比如计量泵可以将混凝剂溶液直接投加到压力水管中，然后再进入到后续处理单元

另外也可以采用水射器投加

高压水从水射器的喷嘴喷入，在水射器的喉管产生抽吸，造成真空，这样就可以使混凝剂药液从侧管吸入

随后高压水流余压再把混凝剂溶液和原水注入到压力水管中

这种投加方法设备简单、投加方便，但效率较低

同时也存在水射器磨损等问题，因此，通常可应用在小型水处理厂

在混凝剂的投加过程中，需要注意药液注入管道的方式

如这个图所示，混凝剂加药管一般以60°的斜角插入到水管中

加药管的开口方向应背离水流方向

这样以避免水流的流入使投入的混凝剂药液产生回灌现象

混凝剂投加到水中后，就需要让混凝剂与水进行快速混合

下面我们就来看看常用的混合设备有哪几种

第一，可以采用水泵进行混合

这种方式如前所述，混凝剂药剂是投加在水泵吸水口或进水管上

采用水泵叶轮的高速转动来达到混凝剂与水的充分混合

这种水泵混合效果好，不需另建混合设施，节省动力，在各种规模的水处理厂均可使用

但是所采用三氯化铁作为混凝剂时，如果投加量较大

混凝剂会对水泵叶轮产生轻微的腐蚀，因此需要加以注意

第二种方式是管道混合

目前使用广泛管道混合的是管式静态混合器，它的结构如这个图所示

在该混合器内，按要求安装若干固定的混合单元

每个混合单元由若干混合叶片按一定角度交叉组成

当水流和混凝剂流过混合器时，被单元体多次分割转向

并形成涡旋，这样达到充分混合的目的

这种静态混合器从外观来看像管道，结构简单，安装方便，混合速度较快

但如果管道流量过小，就可能会出现混合效果下降的情况

因此在管道混合器的设计中，应充分注意管道流速应控制在一个合理的设计范围，以保证混合效果

第三是机械混合池，也就是在混合池中安装机械搅拌设备，由电动机驱动进行强烈搅拌

机械混合的效果通常较好，搅拌强度也可以随时可调

使用灵活方便，适用于各种规模的水处理厂

但由于需要机械设备，因此存在机械设备定时维修的问题

混合设备之后是絮凝反应设备

絮凝反应设备的主要功能是使经混合后的原水中的微小脱稳颗粒逐渐形成大的絮凝体

通常有水力絮凝池和机械絮凝池两大类

首先我们介绍水力絮凝池中的水力隔板絮凝池

这种水力隔板絮凝池在水处理中应用历史很长，目前仍然广泛应用在水处理厂

根据构造，水力隔板絮凝池有往复式和回转式两种型式

往复式隔板絮凝池结构如左边的图所示

水流在拐弯处作180°转弯，因此拐弯处水头损失较大

急剧的拐弯有时会造成絮凝体破碎

而回转式隔板絮凝池如右边的图所示，它是在往复式隔板絮凝池的基础上改进产生的

水流在池内作90°转弯，水流转弯的紊动程度得到缓解

局部水头损失有所减小，因此，絮凝效果也得到提高

水力隔板絮凝池中的水流紊动是靠水头损失来提供的

总水头损失为水流转弯处的局部水头损失和沿程水头损失之和，可以由这个公式进行计算

该公式的第一项代表了局部水头损失，第二项代表了廊道的沿程水头损失

其中，v_ic代表第i廊道内的水流速度

这个ξ代表隔板转弯处的阻力系数,，对于往复式隔板通常为3，回转式隔板通常为1

vi代表第i廊道的水流速度,li代表第i廊道长度

我们将各个廊道的局部和沿程水头损失加和，就可以得到总水头损失

对于往复式絮凝池而言，总水头损失一般0.3-0.5m，回转式的比往复式小40％左右

在水力隔板絮凝池的设计中，通常需要注意以下几点

首先，絮凝池池数一般不少于2个，絮凝时间一般为20-30min

为了满足让絮凝体逐渐长大的水力条件，一般隔板间的流速应沿程递减

起端为0.5-0.6m/s，末端为0.2-0.3m/s

为了达到流速递减，通常使隔板间距从起端至末端逐渐变宽

在水力隔板絮凝池的设计中，通常把具有同一隔板宽度的廊道称为段

可以把廊道分为几个段数，通常为4-6段，而根据分段数确定各段流速

在设计中还需要考虑施工和检修方便，因此隔板间距不能太小，通常要求大于0.5m

这是某一个给水处理厂的水力隔板絮凝池照片

我们可以看到，水流从中间进入，在中间廊道的末端分成两个廊道继续流动

然后水流再一分为二，继续向前流动

从这样一个隔板廊道的设计可以看到，水流在起端流速较大，后端流速较小

这样有利于絮凝体在水力隔板絮凝池中逐渐长大

水力隔板絮凝池通常适用于大中水厂，一般结构简单，管理方便

但如果处理水的流量变动大时，絮凝效果一般不易控制

需要较长的絮凝时间，因此絮凝池容积较大

为了保证絮凝效果，通常可以把往复式和回转式絮凝池组合使用，往复式在前，回转式在后

因为在絮凝初期絮凝体尺寸较小，不用担心被打碎

因此使用往复式絮凝池较好，而在絮凝后期

絮凝体尺寸较大、易被打碎，因此使用回转式絮凝池较好

两种絮凝池的组合可以充分发挥往各自的优点，保证絮凝效果

为了进一步提高水力隔板絮凝池的效果，出现了水力折板絮凝池

水力折板絮凝池是在隔板絮凝池的基础上发展起来的

也就是把隔板絮凝池中的平面隔板改成了具有一定角度的折板，并设置成竖流方式

这种隔板的改变，使水流条件得到改善，絮凝时间缩短为10-15min，絮凝池容积减少

但折板的安装维修较困难，并且折板费用较高，因此通常适用于小型水处理厂

絮凝池的另一大类是机械絮凝池，机械絮凝池是采用机械搅拌装置对水流进行搅拌

水流能量的消耗来自于搅拌机功率的输入

根据搅拌轴的安装位置，分为水平轴式和垂直轴式两种类型

水平轴式常用于大型水厂，垂直轴式一般用于中、小水厂

这两张照片是水平轴式机械絮凝池照片

在机械絮凝池中，搅拌器通常有桨板式和叶轮式两种，在我国桨板式搅拌器使用较多

搅拌器是提供给水流能量的重要设备，那么搅拌器消耗的功率该如何计算呢？

这里以桨板式搅拌器为例进行介绍，我们以某一块板为例来进行说明

在搅拌器外侧桨板斜线部分dA面积上所受的水流阻力可以dFi用这个公式来进行计算

这里Cd为阻力系数，取决于桨板的宽长比

Vb是相对于桨板的水流速度，也就是桨板的旋转线速度

得到了水力阻力DFi以后，可以进一步得到桨板克服水力阻力所耗的功率，可以用这个式子来进行计算

这个式子中，l为桨板长度，ω为桨板相对于水的旋转角速度，r为桨板旋转半径

如果从桨板内缘半径r1到外缘半径r2进行积分，就可以得到一块桨板克服水的阻力所耗功率Pi，可以由这个公式来进行计算

如果考虑每根旋转轴上在不同旋转半径上装设相同数量的桨板

每根旋转轴全部桨板所耗功率就可以通过这个式子进行计算

这里P是桨板所耗总功率，m'是不同旋转半径上的桨板数

m是同一旋转半径上的桨板数，r2是桨板外缘旋转半径，r1是桨板内缘旋转半径

通过这个式子我们就可以得到旋转轴全部桨板所耗的功率

由这个功率进而我们就可以计算机械搅拌絮凝池中的速度梯度

在机械絮凝池中，同样需要考虑搅拌强度应该逐渐递减

以满足絮凝体逐渐长大对水力条件的需求，通常可以通过改变搅拌桨板数和直径来实现

如这个图所示，在前端搅拌桨的板数较多，而在后端搅拌桨的板数逐渐减少

同时也可以通过调整旋转轴转数来调整搅拌桨的搅拌强度

机械絮凝池效果好，效率高，絮凝时间通常为15-20min

能适应水质、水量的变化，适合用于任何规模的水处理厂

但需要专门的机械设备，还需要考虑机械维修问题

此外为了发挥各种类型絮凝池的特点，也可以采用组合絮凝池

比如将机械絮凝池与水力絮凝池组合使用

当水量、水质发生变化时，可以调节机械搅拌强度以弥补水力隔板絮凝池运行不灵活的缺陷

而一旦机械絮凝池的搅拌设备发生故障，水力隔板絮凝池仍可继续运行

因此这种组合的絮凝池运行灵活，而且可以保证絮凝效果的充分发挥

到今天关于混凝工艺的内容就全部介绍完了，谢谢