计量泵

水与混凝剂的混合与絮凝反应

混凝剂的配制与投配

混合设备

絮凝反应设备

图1.11为水泵搅拌体系示意图。

药液的投配应能精确计量、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多,足以提供投药使用。

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,是以使用方便,见图1.12。

重力投加体系中常用孔口计量设备,见图1.13,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。孔板的机关可见图1.14。

投药管道与零件宜用耐酸材料,并要便于冲刷,疏通。

药剂仓库应在加药间旁,只管即便靠近投药点,药剂的固定储量一般按15～30天最大投药量计算,其周转储量按照供药点的远近与当地运输条件而异。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间隔很近时,一般只管即便哄骗水泵叶轮进行混合。将药液加于水泵吸水管或吸水井中,可以得到好的混合效验。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肯定是间隔(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,也有较好的效验。

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。图1.18为局部矾花结构示意图。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间隔上的速度差du的比值

(1.27)

图l.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间隔,是以不能相撞。图1.19(b)表示在2y长度内,流速u增量du≠0的情况,d1颗粒的速度为u+du,du>0,是以当它们继续前进时,d1颗粒肯定是会追上d2颗粒,但要发生两个颗粒相碰的现象,还需dy≤½(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,速度快的颗粒越易遇上速度慢的颗粒,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。

按照水力学原理,两层水流间的磨擦力F和水层接触面积A间就象次关系:

(1.28)

单位体积液体搅拌所需功率为

(1.29)

将式(1.28)代入(1.29)即得

(1.30)

式中P——单位体积水流所需功率(千克·米/秒·米3);

μ——水的动力粘滞系数(千克·秒/米2);

G——水流速度梯度(秒-1)。

当用机械搅拌时,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:

(1.31)

式中Q——池中流量(米3/秒);

γ——水的容积(千克/米3);

h——水流过池子的水头损失(米);

V——池容积(米3)。

按照今朝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10～100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,可用来节制反应效验,如G已定的条件下,可增加T来改善反应效验。GT值在104～105 之间。

从混合的搅拌反应看,混合时间小于2分钟时可用G=500～1000秒-1,混合时间达5分钟时G-1。

按照研究,颗粒间碰撞的机率N与速度梯度G的关系如次:

(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构成与水流运动状况很为复杂,上式只是粗略申明:在颗粒浓度和粒径肯定是的条件下,颗粒间相碰的次数是与水流速度梯度关于。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照旧为公众所接受的。

当同一种颗粒时,假定部分颗粒相撞后将永远粘结在一起,则经过搅拌时间t后,总的颗粒数将下降为

(1.33)

式中,n——t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);

f——t为0时单位液体中颗粒所占体积(颗粒的体积比)

(1.34)

d——t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,申明在接触凝聚中,保持肯定是的悬浮层颗粒体积浓度对去除水中的矾花的重要性(参看下章澄清池)。

近年来一些研究者提出应以G·T·C值节制反应效验,理由是反应效验与水中颗粒浓度关于,常就象许的情况,当低浓度时反应设备的效率就降低,要是人工投加粘土就能改进效验。有的资料建议GTC值节制在100摆布为好。

一般情况下,可以用搅拌器,烧杯做混凝的模拟试验。在肯定是的水温与节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,看混凝效验,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节制,搅拌时间即水在反应设备中的停留时间,一般采用5—30分钟。

新建水厂常用机械式反应池,反应时间通常采用15—30分钟,池内一般设3—4挡搅拌机,搅拌机的转速系按照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。