第二章 水浊度的去除(混凝理论)(第二讲).
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第二章混凝第1节混凝的去除对象混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物,是一种化学方法。
范围在:1nm~0.1μm(有时认为在1μm)混凝目的:投加混凝剂使胶体脱稳,相互凝聚生长成大矾花。
水处理中主要杂质:粘土(50nm-4 μm)细菌(0.2μm-80μm)病毒(10nm-300nm)蛋白质(1nm-50nm)、腐殖酸1637年我国开始使用明矾净水1884年西方才开始使用混凝过程涉及到三个方面的问题:水中胶体的性质混凝剂在水中的水解与形态胶体与混凝剂的相互作用第2节胶体的性质一、胶体的稳定性1.动力学稳定性:布朗运动对抗重力。
2.聚集稳定性:胶体带电相斥(憎水性胶体)水化膜的阻碍(亲水性胶体)两者之中,聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。
二、胶体的双电层结构动电位ζ电位:决定了胶体的聚集稳定性一般粘土ζ电位=-15~-40mV细菌ζ电位=-30~-70mV三、DLVO理论胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的相互作用和距离来评价。
由下列两方面的力决定:静电斥力:E R-1/d2范德华引力:E A-1/d6(有些认为是1/d2或1/d3)由此可画出两者的综合作用图。
另一方面,胶体的布朗运动能量Eb=1.5kTk:波兹曼常数,T:温度Eb<Emax(势垒)胶体距离x<oa, 凝聚(一次凝聚)x>oa,稳定(二次凝聚除外)以上称为DLVO理论。
只适用于憎水性胶体。
德加根(derjaguin)、兰道(Landon)(苏联,1938年独立提出〕伏维(Verwey)、奥贝克(Overbeek)(荷兰,1941年独立提出)胶体的凝聚:降低静电斥力――ζ电位↓――势垒↓――脱稳――凝聚办法:加入电解质,但只适用于憎水性胶体。
(二)管式混合1、管道:将药液加入压水管中,利用管道中水流的紊动力混合。
要求管道中流速大于1m/s。
投药量后管内水头损失大于0.3~0.4mH2O。
投药点至出口大于50倍管径。
2、静态混合器:内为翻卷铁板,造成紊流,翻流的紊团。
分成几个单元串联使用。
流量过小时,效果下降,水流阻力大。
3、扩散混合器:用锥形帽,将药液扩散,用孔板并造成剧烈紊流。
(三)机械混合池搅拌机械:浆板式(适用2m3以下小池)螺旋桨式,透平式。
离心搅拌叶轮搅拌功率:要求速度梯度为700~1000s-1混合时间:10~30s 不超2min注:避免水流同步旋转,应有转速梯度。
可用四周加固定档板的方法解决。
特点:效果好,不受水量变化影响,适合各种规模水厂。
增加机械设备及维修。
二、絮凝设施:基本要求:加药后的原水,在絮凝池中形成大的密实的絮体(肉眼可见)——毫米级。
(一)隔板絮凝池(常用于大中型水厂)1、往复式:水流回转180°,局部水头损失大,絮凝后期急转水流易使絮体破碎。
2、回转式:水流回转90°,局部水头损失小,转弯上应尽量减少冲击。
隔板式是(PF )推流形反应器。
要求设计池数不少于2个。
(1)流速: 首端:0.5~0.6m/s 末端:0.2~0.3m/s中间4~6段,流速递减。
(分段越多,效果越(2)、转弯要求:为了减少水力冲击和水头损失,转弯过水断是廊道过水断面的1.2~1.5倍,并做成圆弧形。
(3)、絮凝时间:20~30min(4)、 隔板净距大于0.5m(为施工和检修) 池底0.02~0.03坡,并设有排泥设施。
(5)计算内容: i 各段水头损失:i ii iti i i l R C v g v m h 2222+=ξvi —i 段内水流速度m/s ; vit —i 段转弯处水流速度m/s ; mi —i 段廊道内水流转弯次数;ξ —转弯处局部阻力系数180°弯,ξ =390 °弯,ξ =1;li —i 段总长m ;Ri —i 段过水断面水力半径; Ci —谢才系数,611i i R nC(曼宁公式) 总水头损失:h=∑hi ,往复式:h=0.3~0.5m回转式:h=0.6h 往复T 在10~30分钟 一般在30~60秒-1 在104~105低浊水,低碱水宜用较大T 值。