穿讲课二第六章第十章

1、2017 讲课2： 610章 授课 :大宝 2017年9月6日 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 1 常规水处理工艺 混凝沉淀过滤 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 2 第6章 水的混凝 6.1 混凝机理 6.2 混凝动力学及混凝 指标 6.3 混凝剂和助凝剂 6.4 影响混凝效果主要因素 6.5 混凝剂储存与投加 6.6 混凝 与构筑物 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 3 水的混凝 6 6.1 混凝机理 为了去除它们，需“混凝沉淀过滤” 分析“混凝”这个过程，它包含的几个方面内容 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 4 为了方便

2、对“混凝过程”中细节步骤称呼，还定义了“凝聚”与“絮凝，有如 ： 混凝凝聚絮凝混凝凝聚絮凝 “混凝”涉及的3个方面的内容，即为6.1小节接下来所要讲述的内容。 （3）胶体颗粒胶体颗粒与混凝剂凝剂的作用（剧透一下，3个作用机理） （2）投加的电解质（混凝剂混凝剂）水解聚合产物的基本性质 “混凝”涉及的内容： （1）胶体颗粒胶体颗粒和细小悬浮物的性质（剧透一下， 的性质） “混凝”的定义：通过投加电解质使水中胶体颗粒及细小悬浮物相互聚结的过程。 水厂去除的杂质主要是“悬浮物和胶体颗粒”。 水的混凝 6 6.1 混凝机理 细小颗粒有 所致 性 的关键因素，胶体结构所致 层结构 以“硫酸铝”为代表，说

3、明 无机盐的水解过程 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 5 （3 3）混凝机理）混凝机理 （3）胶体颗粒胶体颗粒与混凝剂凝剂的作用（剧透一下，3个作用机理） （2 2）硫酸铝在）硫酸铝在水中的化学反应水中的化学反应 （2）投加的电解质（混凝剂混凝剂）水解聚合产物的基本性质 混凝涉及的内容 （1 1）水中胶体）水中胶体颗粒的颗粒的 性性 （1）胶体颗粒胶体颗粒和细小悬浮物的性质（剧透一下， 的性质） 水的混凝 6 6.1 混凝机理 现象 亲水胶体 水，不容易沉淀析出 憎水胶体、细小悬浮物，72h沉降 ：胶体颗粒长期处于分散悬浮状态而不聚结沉淀 （具体描述） 一、胶体颗粒自身的质量

4、很小，在水中 二、胶体颗粒之间几乎不能发生相互碰撞、聚结成大 颗粒（如果聚结成大颗粒，就如同前述大颗粒沙 的重力作用不足以抵抗 的影响。 ， 会自行沉降）。 聚集 动力学 可见聚集 才是 的关键（也即若无聚集 的保证，动力 将很快消失） 胶体为什么会 ？（胶体为什么会聚集 ？） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 6 水的混凝 6 6.1 混凝机理 胶体为什么会聚集 ？ 所有胶体：胶体表面同性电荷排斥 部分胶体：水化膜阻碍 所有胶体 亲水胶体 “所有胶体” “亲水胶体” “憎水胶体” 蛋白质、碳氢化合物、 一些复杂有机化合物 黏土、矿石粉等无机物 水中此类胶体含量很高，是水处理的

5、主要对象！ 为什么胶体表面带电？ 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 7 水的混凝 6 6.1 混凝机理 为什么胶体表面带电？ 分析胶体的结构形式 + + + + + - - + - - - - - - - - - - - - + - - - - - + - - - - + + + - + + + - - - - -+ - -+ + + + + + 胶核：因吸附或电离产 生了电位离子层，具有 一个总电位（-30） + + - 胶粒（胶体）：由于胶核的电荷作 用，使其在表面吸附了一层反离子 （吸附层），但吸附层电荷量与 并不等，中和后剩余值为（-10） 胶团：由于胶粒带电，故其还会

6、吸引一 些与电位符号相反的离子，它们 胶粒的扩散层，最终胶团达到电中性。 胶粒（胶体） 胶核 吸附层 胶团 胶粒 扩散层 扩散层 胶核 吸附层 层 与 胶核本身 了一个整体的电中性构造。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 8 水的混凝 6 6.1 混凝机理 胶体为什么会聚集 ？ 所有胶体：胶体表面同性电荷排斥 胶体的 层结构 现在回过头来看 层结构如何造成胶体的聚集 一、胶体颗粒之间 力，此力导致两胶粒逐渐靠近。 表现为吸引势能EA，与距离x有关 二、当两胶粒接近到扩散层重叠时，便产生了静电斥力。 表现为排斥势能ER，也与距离x有关 三、两胶粒最终能否聚结，决定于EA + ER

7、 = E总势能 四、由 ，未作任何处理的两胶粒显然最终无法聚结 五、若要其相互聚结，首先要消除或减小“扩散层的厚度”！ 本质为消除胶体的 性（ ） 六、得到了 后的颗粒，再通过外界水力扰动，使其相互聚结 具备了相互聚结的可能 后的过程 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 9 水的混凝 6 6.1 混凝机理 凝聚 本质为消除胶体的 性 混凝 絮凝 后的过程 凝聚：把混凝剂水解后与胶体颗粒碰撞、改变胶体颗粒的性质，使其“ ”。 混凝 絮凝：“ ”后的颗粒在外界水力扰动条件下相互聚结。 混凝机理也即包含了“凝聚机理”、“絮凝”机理。 1）电性中和作用机理 2）吸附架桥机理 3）网捕、卷

8、扫机理 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 10 水的混凝 6 6.1 混凝机理 30 +20 +10 胶团 胶核 吸附层 扩散层 0 30 10 0 一、增加扩散层中反离子的浓度 扩散层范围缩小 压缩 层 本质即为压缩扩散层的厚度 二、增加扩散层中反离子的强度 扩散层范围更加缩小 1）电性中和作用机理 吸附-电性中和 降低胶粒表面电位，也即增加吸附层的电量 30 +25 +5 一、电解质离子化合价越高、分子量越大，越易完成此功能 胶团 胶核 吸附层 扩散层 投加高价 化合电解质 特点： 二、投加过多，可导致“再稳” 三、包含了“压缩 层”作用 0 30 5 0 课程轻享版 ：4

9、000 034 056 ： 咨询 11 水的混凝 6 6.1 混凝机理 压 缩双电 层 吸 附 | 电性中 和 两个理论的最大区别：前者仅考虑静电力，故最多出现电位为0；后者比前者多考虑了“分子间力”， 所以后者才会出现电位变性的“再稳现象”。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 12 水的混凝 6 6.1 混凝机理 1）电性中和作用机理 投加电解质以便得到高价反离子 主要投加无机盐 各种组分的含量多少、甚至 与否 取决于铝离子水解时的 水温、PH、铝盐投加量 比如投加硫酸铝，得到Al3+ PH3时：铝离子 硫酸铝应用广泛，以此为代表作 PH升 ：后续 溶于水 3+ 6 3（SO

10、4）2- 硫酸铝：Al2（SO4）318H2O 2Al（H2O） 6H2O 铝离子 一：AL(H2O)63+、AL(OH）（H2O)52+（本身、单核羟基配合物） 二：Alx（OH）n3x-n（H2O）m（多核羟基聚合物） 三：Al（OH)3（氢氧化铝沉淀） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 13 水的混凝 6 6.1 混凝机理 2）吸附架桥作用机理： 胶粒 高分子 胶粒 一、不仅带异性电荷的高分子可吸附胶粒，不带电荷甚至带同性电荷的高分子也可吸附胶粒。 二、高分子起到胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用。 三、既然起到桥梁作用，就要求高分子是线性分子且有一定长度。铝盐的多核水解产

11、物无此作用、中性氢氧 化铝聚合物Al（OH）3n有此作用 四、胶粒表面高分子覆盖率等于1/2时絮凝效果最好。（但实际水处理中高分子投加量由试验确定） 五、既然覆盖率为1/2时絮凝效果最好，再投加 时致絮凝效果下降，过多时甚至导致“胶体保护”。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 14 水的混凝 6 6.1 混凝机理 1.沉淀显然为电中性 3）网捕或卷扫机理 2.形成沉淀是网捕必要条件，对离 子Al3+，为溶解态，根本无法网捕 一、需混凝剂（如铝盐）形成 沉淀 ，然后网捕、卷扫 水中胶粒一起下沉。 二、机械作用，所需混凝剂量与原水中杂质含量成反比。 课程轻享版 ：4000 034

12、056 ： 咨询 15 第6章 水的混凝 6.1 混凝机理 6.2 混凝动力学及混凝 指标 6.3 混凝剂和助凝剂 6.4 影响混凝效果主要因素 6.5 混凝剂储存与投加 6.6 混凝 与构筑物 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 16 水的混凝 6 6.2 混凝动力学及混凝 指标 动力 由此得到启示 要使杂质颗粒之间或杂质与混凝剂之间发生絮凝，一个必要条件是使颗粒相互碰撞。 1.（天然的）颗粒在水中的 。 异向絮凝 同向絮凝 碰撞的动力来源： 2.（人为的）水力搅拌或机械搅拌。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 17 水的混凝 6 6.2 混凝动力学及混凝 指标

13、 要使杂质颗粒之间或杂质与混凝剂之间发生絮凝，一个必要条件是使颗粒相互碰撞。 1.（天然的）颗粒在水中的 。 异向絮凝 同向絮凝 碰撞的动力来源： 2.（人为的）水力搅拌或机械搅拌。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 18 水的混凝 6 6.2 混凝动力学及混凝 指标 同向絮凝 G G怎么算？怎么算？ 机械絮凝池中 G G物理意义？物理意义？ 用以描述对水体搅动的强度，而不是描述同向絮凝效果的好坏，G值越大，说明对水体搅 动越剧烈（但并不能说明絮凝效果的好坏）。 水流 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 19 水的混凝 6 6.2 混凝动力学及混凝 指标 （3）混

14、凝 指标 混凝的操作步骤： 1. 投加混凝剂至原水中并与原水充分混合。 2. 搅拌混合液以便形成大颗粒絮凝体。 此步骤称“混合” 此步骤称“絮凝” 混凝过程的总结性描述 混凝的 参数： 1.混合：G7001000 s-1 2.絮凝阶段：G2070 s-1，平均GT10000100000 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 20 第6章 水的混凝 6.1 混凝机理 6.2 混凝动力学及混凝 指标 6.3 混凝剂和助凝剂 6.4 影响混凝效果主要因素 6.5 混凝剂储存与投加 6.6 混凝 与构筑物 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 21 水的混凝 6 6.3 混凝剂

15、和助凝剂 1. 概念 混凝剂：可以促使水中胶体颗粒 以及悬浮颗粒相互聚结的化学药剂。 助凝剂：辅助混凝剂以便提高混凝效果的化学药剂。（辅助一词为广义） 广义助凝剂 狭义助凝剂 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 22 助凝剂与混凝剂的辨析助凝剂与混凝剂的辨析 1） 混凝剂靠 就能产生混凝，有助凝剂帮助更佳；助凝剂只有 不能混凝，还需要混凝剂； 2） 混凝的机理是吸附-电中、吸附架桥（助凝剂可以间接架桥）、网捕卷扫，如果某物质一种 机理都不涉及， 则为助凝剂； 助凝剂举例助凝剂举例 活化硅酸、聚丙烯酰胺、石灰、氢氧化钠、普通黏土颗粒、骨胶、海藻酸钠等 水的混凝 6 6.3 2. 混

16、凝剂和助凝剂 混凝剂的 无机盐：如硫酸铝 铝系 高分子：如PAC、PAS 无机盐：如三氯化铁、硫酸亚铁 无机混凝剂 铁系 高分子：如PFC、PFS 混凝剂 复合型高分子：PASiC、PFSiC、PSiAS、PAFC 有机高分子混凝剂：PAM、PEO 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 23 第6章 水的混凝 6.1 混凝机理 6.2 混凝动力学及混凝 指标 6.3 混凝剂和助凝剂 6.4 影响混凝效果主要因素 6.5 混凝剂储存与投加 6.6 混凝 与构筑物 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 24 水的混凝 6 6.4 影响混凝效果主要因素 （1）原水水温 （2）

17、原水的PH和碱度 原水影响混凝效果的三类因素 （3）原水中悬浮物浓度 （1）水温影响 不同于“溶解”，“溶解”有可能放热。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 25 水的混凝 6 6.4 影响混凝效果主要因素 （1）原水水温 （2）原水的PH和碱度 原水影响混凝效果的三类因素 （3）原水中悬浮物浓度 （1）水温影响 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 26 水温变化水温变化 若减小 影响因素影响因素 变化方向变化方向 对混凝效果的利弊对混凝效果的利弊 水解 变 不利 黏度 变大 不利 水化作用 增强 不利 pH值 提高 最佳pH提高 解决办法解决办法 增加混凝剂投加

18、量或投加高分子助凝剂。 水的混凝 6 6.4 影响混凝效果主要因素 （2）水的PH值和碱度影响 以铝盐的水解过程可知，水解过程会不断产生H+，导致PH下降，故需原水中有足够碱度来中和生成的H+ Al3 3H2O Al(OH )3 3H 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 27 水的混凝 6 6.4 影响混凝效果主要因素 （2）水的PH值和碱度影响 OH- 1. 水体中能够中和H+的碱性物质称为碱度： 天然水的碱度主要是HCO3- 2. CO32- HCO3- 3. 应投加多少“碱药剂”？案例班计算内容。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 28 碱度不足的影响碱度不

19、足的影响 影响混凝剂水解生成物的结构、影响继续水解聚合 解决办法解决办法 投加适量碱剂（如石灰） 水的混凝 6 6.4 影响混凝效果主要因素 （3）水的悬浮物浓度的影响 n ，则r(n) 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 29 悬浮物浓度悬浮物浓度 处理处理 浓度低 1）铝盐（或铁盐） 助凝剂（活化硅酸或聚丙烯酰胺） 2）矿物颗粒（如黏土）用以增加凝结中心 3）直接过滤法（混凝后不沉淀，而是直接过滤） 浓度高 投加高分子助凝剂以减少混凝剂用量 低浊低碱水 石灰水 高分子混凝剂（如活化硅） 第6章 水的混凝 6.1 混凝机理 6.2 混凝动力学及混凝 指标 6.3 混凝剂和助凝剂

20、 6.4 影响混凝效果主要因素 6.5 混凝剂储存与投加 6.6 混凝 与构筑物 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 30 水的混凝 6 6.5 混凝剂储存与投加 自来水稀释 药剂仓库 溶解房间 固体混凝剂 混凝剂投加 混合 溶液池 溶解池 泵 浓药液 稀药液 （固）流程： 药剂仓库 溶解池 溶液池 投加 计量 提升注入 机械搅拌 压缩空气搅拌水力搅拌 FeCl3：6%10% （715）*max 其他： 增大浓度 （液）流程： 储液池 溶液池 投加 储液池 设于室外：（710）*max 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 31 水的混凝 6 6.5 混凝剂储存与投加

21、 混凝剂投加 混合 泵前：吸水喇叭口、水泵吸水管 按位置 泵后：水泵压水管、混合池 高位溶液池重力投加 按能量 泵：射流器、计量泵、配流量计的耐腐蚀离心泵 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 32 第6章 水的混凝 6.1 混凝机理 6.2 混凝动力学及混凝 指标 6.3 混凝剂和助凝剂 6.4 影响混凝效果主要因素 6.5 混凝剂储存与投加 6.6 混凝 与构筑物 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 33 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 混凝的操作步骤： 1. 投加混凝剂至原水中并与原水充分混合。 2. 搅拌混合液以形成大颗粒絮凝体。 此步骤称“混合” 混合

22、 絮凝构筑物 此步骤称“絮凝” 1）水泵混合 （对应于泵前投加混凝剂） 简易管道混合 （1）混合 （按混合所在位置） 2）管式混合 （对应于泵后投加） 管式静态混合器 机械搅拌 3）混合池 水力搅拌 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 34 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 （1）混合 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 35 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 （1）混合 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 36 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 混凝的操作步骤： 1.投加混凝剂至原水中并与原水充分混合。 此步骤称“混合” 混合 絮凝构筑物

23、 2.搅拌混合液以形成大颗粒絮凝体。 此步骤称“絮凝” 能量来源为水流自身的水位高。通过絮凝 ，出水水位会降低， 水力絮凝池 “进池液面高 出池液面高”即为其能量消耗。 （2）絮凝构筑物 能量来源为不断转动叶轮桨板所提供。（由电动机带动） 机械絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 37 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 混凝的操作步骤： 1.投加混凝剂至原水中并与原水充分混合。 此步骤称“混合” 混合 絮凝构筑物 2.搅拌混合液以形成大颗粒絮凝体。 此步骤称“絮凝” 隔板絮凝池 折板絮凝池 水力絮凝池 （2）絮凝构筑物 网格（栅条）絮凝池 机械絮凝池 课程轻享版 ：40

24、00 034 056 ： 咨询 38 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 混凝的操作步骤： 1.投加混凝剂至原水中并与原水充分混合。 此步骤称“混合” 混合 絮凝构筑物 2.搅拌混合液以形成大颗粒絮凝体。 此步骤称“絮凝” 往复式隔板 隔板絮凝池 回转式隔板 单通道折板 水力絮凝池 折板絮凝池 （2）絮凝构筑物 多通道折板 网格（栅条）絮凝池 机械絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 39 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 往复式隔板絮凝池（来回式隔板絮凝池） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 40 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 回转式隔板絮凝

25、池 宽度B 长 度 L 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 41 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 回转式隔板絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 42 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 单通道折板絮凝池（小型水厂可用） 折板间距由小到大分成34段 第一段异波折板： 波峰流速0.250.35；波谷流速0.10.15 第二段同波折板： 板间流速0.150.25 第三段平行直板： 板间流速0.1 折板絮凝池水头损失 包含两部分： 一、通道内局部水头损失 二、通道出口局部水头损失 异波折板通道内损失： 同波折板通道内损失： 通道出口损失均为： 课程轻享版 ：

26、4000 034 056 ： 咨询 43 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 勘误上转弯、下转弯的说法勘误上转弯、下转弯的说法 在池上面的就叫在池上面的就叫“上转弯上转弯” 在池底部的就叫在池底部的就叫“下转弯下转弯”，还叫，还叫“孔洞孔洞” 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 44 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 类似这种，水流由波谷流向波峰的一段，叫“渐缩段”（也即渐 渐收缩之意），这一段的损失为 v2 v2 1.1 1 2 2g 2g 二者的和，即为一个渐缩、渐放二者的和，即为一个渐缩、渐放 组合的损失组合的损失 1.6 v2 1.5 v2 1 2 2g 类似这种，

27、水流由波峰流向波谷的一段，叫“渐放段”（也即渐 渐放开之意），这一段的损失为 v2 v2 0.5 1 2 2g 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 45 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 一个弯道的阻力系数为0.6 一个转折表示了“相邻两个弯 道”，故阻力系数为20.61.2 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 46 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 多通道折板絮凝池（大、中型水厂适用） 折板间距由小到大分成34段 同单通道折板絮凝池 折板絮凝池水头损失 同单通道折板絮凝池，但注意区别！但注意区别！ 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 47 水

28、的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 单通道折板絮凝池（小型水厂可用） 多通道折板絮凝池（大、中型水厂适用） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 48 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 垂 直轴式机械搅拌絮凝 池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 49 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 垂 直轴式机械搅拌絮凝 池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 50 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 垂 直轴式机械搅拌絮凝 池 课程轻

29、享版 ：4000 034 056 ： 咨询 51 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 垂 直轴式机械搅拌絮凝 池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 52 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 水平轴式机械搅拌絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 53 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 水平轴式机械搅拌絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 54 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水

30、厂） 水平轴式机械搅拌絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 55 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 水平轴式机械搅拌絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 56 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 水平轴式机械搅拌絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 57 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 机械搅拌絮凝池（适用于不同规模的水厂） 每根旋转轴的全部桨板旋转时耗散在水体上的总功率计算： 1、采用“相对角速度” 2、相对角/线速度 绝对角/线速度 （0.

31、50.75） 3、角速度 某点线速度 该点半径 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 58 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 网格（栅条）絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 59 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 网格（栅条）絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 60 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 网格（栅条）絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 61 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 网格（栅条）絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 62 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 网

32、格（栅条）絮凝池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 63 水的混凝 6 6.6 混凝 与构筑物 不同形式的絮凝池组合 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 64 第7章 沉淀、澄清 7.1 沉淀原理 7.2 平流沉淀池 7.3 斜板、斜管沉淀池 7.4 其他沉淀池 7.5 澄清池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 65 沉淀、澄清 7 7.1 沉淀原理 沉淀粗略定义：在水处理工艺中，水中悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离出来的过程。 动力来源 1）分散颗粒的 沉淀 （颗粒沉淀时不受池壁、其他颗粒的干扰） （颗粒碰撞后不产生聚结） 2）絮凝颗粒 沉淀 （

33、1）沉淀类型 （据颗粒特性、浓度） （颗粒碰撞后产生聚结：粒径、质量增大） 3）所有颗粒拥挤沉淀（成层沉淀） 不 了 （颗粒浓度大（15000mg/L）：高浊度水的预沉、污水处理中二沉池） 4）所有颗粒压缩沉淀 （污泥浓缩） 不 了 给水处理中，前两类沉淀较普遍。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 66 沉淀、澄清 7 7.1 沉淀原理 （1）沉淀类型 （据颗粒特性、浓度） 分散颗粒 沉淀 絮凝颗粒 沉淀 拥挤沉淀 压缩沉淀 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 67 沉淀、澄清 7 7.1 沉淀原理 （2）分散颗粒 沉淀的沉速 进程的推进 所有颗粒的母公式 （s-

34、）gV = 0.5CDAu2 F=gV F2=0.5CDAu2 球形颗粒公式 u 球形颗粒结论式 F1=（s-）gV G=sgV （变化的量，与颗粒形状、 水流雷诺数、颗粒粗糙程度有关） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 68 沉淀、澄清 7 7.1 沉淀原理 （2）分散颗粒 沉淀的沉速 扰流阻力系数：扰流阻力系数： （与颗粒形状、颗粒附近的水流的雷诺数、颗粒 粗糙程度有关） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 69 沉淀、澄清 7 7.1 沉淀原理 （2）分散颗粒自由沉淀的沉速 （ ） g d 2 24 Re 1时：C = ，u= s D 18 Re （ ）2

35、g 2 1 10 4 球形颗粒结论式 1 Re 1000时：CD ） s 3 d ，u=（ 225 Re s g d 1000 Re 250000时：C =0.4，u=1.83D s g d Re 250000时：u=2.58 对非球形颗粒，求其沉速时模仿上述过程，由“母公式”得出最终结论。 所有颗粒的母公式 （s-）gV = 0.5CDAu2 老妖精课程轻享版 电话：4000 034 056 网站： 咨询 70 沉淀、澄清 7 7.1 沉淀原理 （3）絮凝颗粒在静水中 沉淀 经混凝后的悬浮颗粒已经 ，大多具有絮凝性能。 （单个絮凝颗粒） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 71

36、 第7章 沉淀、澄清 7.1 沉淀原理 7.2 平流沉淀池 7.3 斜板、斜管沉淀池 7.4 其他沉淀池 7.5 澄清池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 72 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 竖流式 （颗粒沉降水深较大） 辐流式 三类沉淀池进出水方向不同 （1）沉淀池类型 平流式 斜管、斜板沉淀池 （颗粒沉降水深较浅） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 73 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 74 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 75 沉淀、澄清

37、 7 7.2 平流式沉淀池 一、平流式沉淀池的基本构造图示 二、平流式沉淀池的特点：性能 、去除率高、应用较早、适用最广 三、（对任何类型的沉淀池）关心其去除效果 从其理想模型开始讨论 回归现实时引入一些差距因素 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 76 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 （2）平流式沉淀池颗粒沉淀过程分析 平流沉淀池的理想模型 颗粒处于 沉淀状态，即在沉淀过程中，颗粒之间互不干 扰，颗粒大小、形状、密度不发生变化，沉速始终不变。 水流沿水平方向等速 的流速相同，始终不变。 ，在任何一处的过水断面上，各点 （满足） 1）理想沉淀池 颗粒沉到池底即认为已被去除，

38、不再返回水中。到出水区尚 未沉到池底的颗粒全部随出水带出 。 回到“去除效果” 问题上来 沉降时间一定，则某颗粒能否去除与 其自身沉速密切相关 建立了模型 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 77 平流沉淀池的去除率计算 2 100% 0 Umaxmax 一、颗粒沉速的数值从0到Umaxmax，类别有无数多个，无法直接求总去除率，因此需先适当 100% 0 Umaxmax 二、划分为若干个区间；每个区间的所有沉速值均以该区间的闭口端的值代替。至此，颗粒的类别被划分 为有限个离散的数值，ua a、ub b、uc c、ud d、ui i，他们各自占颗粒总量的比例相加等于100%。 u

39、 P p i 三、各类别颗粒的比例乘以其自身去除率，然后把这些数值叠加，即为总去除率 i 总 u 0 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 78 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 （3）实际沉淀池受影响的主要因素 短流影响（不利） 短流定义：在实际沉淀池中，有一部分水通过沉淀区的时间小于t，而另一部分则大于t， 这种现象就叫短流。 办法：一、沉淀池纵向分格 二、提高沉淀池水平流速 水流状态影响 絮凝作用影响（有利） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 79 水流状态指标水流状态指标 含义含义 作用作用 公式公式 说明说明 雷诺数Re 惯性力/粘滞力 判别水流是层流

40、、紊流 平流沉淀池：紊流 数Fr 惯性力/重力 表达抵抗外界干扰的能力 说明：由以上两公式可知，改变Re和Fr的 有两个出发点：改变水平流速v和水力半径R 措施措施 ReRe的变化的变化 FrFr的变化的变化 整体效应整体效应 减小水力半径R （沉淀池纵向分格） 减小，有利 变大，有利 有利 提高水平流速v 增加，不利 增加，有利 Fr影响大于Re，整体有利 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 （4）平流沉淀池构造与设计计算 进水区 功能：使水流分布均匀，减少絮凝体破碎。布水方式：穿孔花墙、栅板等 要求：流速不能过大，也不能过小 沉淀区 功能：泥、水分离。要求：长L、宽B、深H 满足一定条件

41、。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 80 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 （4）平流沉淀池构造与设计计算 出水区 功能：功能：汇集清水 出流方式：出流方式：孔口、各类堰集水方式：集水方式：管、槽（渠） 要求：要求：在 向均匀流出 堰口溢流率有上限：300m/（md） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 81 沉淀、澄清 7 7.2 平流式沉淀池 （4）平流沉淀池构造与设计计算 存泥区和排泥 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 82 第7章 沉淀、澄清 7.1 沉淀原理 7.2 平流沉淀池 7.3 斜板、斜管沉淀池 7.4 其他沉淀池 7.5

42、澄清池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 83 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 84 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 85 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （1）斜板、斜管沉淀池沉淀原理 上 向 流 斜 板沉淀池分 3 类 下 向 流 横 向 流 斜 管沉淀池分 2 类 下 向 流 上 向 流 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 86 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （1）斜板、斜管沉淀池沉淀原理 L L0 B 课程轻享版 ：

43、4000 034 056 ： 咨询 87 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （1）斜板、斜管沉淀池沉淀原理 关键问题：截留沉速U0 如何求 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 88 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （1）斜板、斜管沉淀池沉淀原理 关键问题：截留沉速U0 如何求 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 89 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （1）斜板、斜管沉淀池沉淀原理 补充 下 斜板沉淀池 横 斜板沉淀池 Q总 v0 Q v u u 0 总 0 L d 1 sin A原 A斜投 0 cos L cosA 斜投 d 课程轻享版

44、：4000 034 056 ： 咨询 90 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （1）斜板、斜管沉淀池沉淀原理 考虑到实际沉淀池中，由于进出口构造、水温、沉积物等的影响，斜板沉淀池的截留 沉速不可能达到理论计算值，应加入一个小于1的斜板效率系数予以 。 理论值； 实际值。 Q总 Q总 u u （0 0 A +A A +A ） 斜投 原 斜投 原 斜板沉淀池总去除率计算同平流沉淀池： 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 91 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （2）斜管沉淀池的构造 取10001500mm，保证（1）均匀出水； （2）斜管顶部不生青苔。 斜管区高860

45、mm，斜管长1000mm 减小配水区内流速以均匀配水，故H1.5m 斜管长度与沉淀面积有关，但长度过大， 势必增加沉淀池深度，沉淀效果提高很少。 因为L在分母上，如同1/2 1/3； 1/3 1/4； 1/4 1/5 斜管倾角越小，则沉淀面积越大，则截留沉速越 小，去除率越高；但是会造成排泥不畅。 故倾 角 60 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 92 沉淀、澄清 7 7.3 斜管、斜板沉淀池 （2）斜管沉淀池的构造 进水口采用穿孔墙、缝隙栅或下 斜管布水以便整流。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 93 第7章 沉淀、澄清 7.1 沉淀原理 7.2 平流沉淀池

46、 7.3 斜板、斜管沉淀池 7.4 其他沉淀池 7.5 澄清池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 94 沉淀、澄清 7 颗粒沉速越大，颗粒越易被去除颗粒沉速越大，颗粒越易被去除 颗粒粒径越大，颗粒沉速越大颗粒粒径越大，颗粒沉速越大 利用构筑物内已经形成的利用构筑物内已经形成的（老）（老）絮凝体和新进入的絮凝体和新进入的（新）（新）颗粒碰撞粘附、聚结成较大的颗粒颗粒碰撞粘附、聚结成较大的颗粒 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 95 实际上就是构筑物内早先形成的 泥渣层，泥渣层具有“粘附活性” 泥渣层的形成 ，通常是在澄清池开始运转时，在原水中的加入较多的混凝剂，

47、并适当降低负荷，经过一定时间运转逐步形成。（也可以开始运转时投加黏土的措 实现） 沉淀、澄清 7 澄清 澄清 混凝沉淀 混凝沉淀 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 96 沉淀、澄清 7 澄清池澄清池 悬浮澄清池 （1）泥渣悬浮悬浮型澄清池 脉冲澄清池 机械搅拌澄清池 （2）泥渣循环循环型澄清池 水力循环澄清池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 97 沉淀、澄清 7 泥渣悬浮型澄清池泥渣悬浮型澄清池 它的泥渣层处于悬浮状态，原水通过泥渣层时，水中杂质因 接触絮凝作用而被拦截下来，故称为泥渣悬浮型澄清池。 泥渣悬浮层类似过滤层，因此这类澄清 澄清池。 称为泥渣过滤型

48、 悬浮澄清池 泥渣悬浮型澄清池泥渣悬浮型澄清池 脉冲澄清池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 98 沉淀、澄清 7 泥渣循环型澄清池泥渣循环型澄清池 为了充分发挥泥渣的接触絮凝作用，可通过泥渣回 流的 使泥渣在池内循环 。 机械搅拌澄清池 泥渣循环型澄清池泥渣循环型澄清池 回流量 为设计进（新鲜）水流量的24倍。 水力循环澄清池 泥渣的循环 需要耗能，借助水力提升来提供能 量的称水力循环澄清池；借助于机械提升的称机械 搅拌澄清池（别名机械 澄清池）。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 99 沉淀、澄清 7 机械搅拌澄清池流程（参箭头）机械搅拌澄清池流程（参箭头）

49、 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 100 沉淀、澄清 7 机械搅拌澄清池机械搅拌澄清池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 101 第8章 过滤 8.1 过滤基本理论 8.2 滤池滤料 8.3 滤池冲洗 8.4 普通快滤池、V型滤池 8.5 虹吸滤池、无阀滤池 8.6 翻板阀滤池、移动罩滤池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 102 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （1）过滤机理 饮水机中的滤料层 过滤定义：水中悬浮颗粒经过具有孔隙的介质具有孔隙的介质或滤网滤网被截留而分离出来的过程。 的滤布 过滤 （过滤发展历程） 慢滤池 （表面滤膜过滤） 快

50、滤池 过滤） （ 颗粒迁 移 颗粒粘 附 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 103 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （1）过滤机理 1) 颗粒迁移：杂质颗粒脱离水流流线向滤料颗粒表面靠近的过程。 c. d. e. a. b. a. b. c. e. d. 较大的颗粒拦截 沉速较大的颗粒沉淀 颗粒迁移 所有颗粒（由于 所有颗粒（由于细小颗粒（由于 弯道）惯性 速度梯度）水动力 ）扩散 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 104 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （1）过滤机理 2) 颗粒粘附：迁移过程之后，“杂质颗粒与滤料颗粒”或“晚辈杂质颗粒与滤料表面原 先已粘附的

51、前辈杂质颗粒”之间的附着过程。 颗粒被吸附在滤料表面 （静电力） 杂质颗粒之间的吸附 引力、化学键、化学吸附力） （ 因此粘附作用主要受到滤料颗粒和水中杂质颗粒的表面物理化学性质的影响。 的胶体颗粒， 不具有相互聚结的性能，不能满足粘附要求，则其过滤效果差。 （可见混凝单元意义 、影响深远） 过滤时间增加，在滤料表层形成泥膜（有筛滤作用）。 （泥膜导致水损急剧增加，被迫反冲洗，而此时下层滤料还未被有效利用。故我们并不希望它发生） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 105 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （1）过滤机理 杂质向滤料 迁移 3) 杂质在滤层中的分布 水 流冲 刷 杂

52、质在滤料表层形成泥膜 （对于单层非均匀滤料） 时间推移 水流通过滤层的损失很大，必须冲洗，即本周期结束。 （可见水头损失是 滤池运行结束的参数） 对单层非均匀滤料，本次过滤都是在上一次反冲洗结束之后进行。由 于反洗时的水力筛选，滤料层颗粒上细下粗，导致层孔隙也是上小下大，进而导致滤料表层已经截留了很多杂质的同时，下层滤料还未充分利用，很浪费。 颗粒粘附 一、分析 ：反洗结束后滤料自上而下是由细到粗排列的。 （对于单层非均匀滤料） 二、根据 找到解决办法：双（三）层滤料、均质滤料 （此时整体排列为由粗到细） 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 106 过滤 8 8.1 过滤基本理论

53、 （1）过滤机理 g/cm 3) 杂质在滤层中的分布 自 然分 层 自 然分 层 气 水反冲 洗 微 膨 胀 滤料粒径越大 滤料越接近于球状滤速由快到慢 进水浊度越低 杂质穿透深度越大 滤层含污能力增大 结论： 滤层含污能力 体积滤料中的平均含污量，g/cm 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 107 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （1）过滤机理 4) 直接过滤 常规处理流程：混合 絮凝 沉淀 过滤 接触过虑： 混合 过滤 直接过滤 微絮凝过滤：混合 短时间絮凝 过滤 定义：原水不经沉淀或澄清处理而直接进入滤池的过滤行为。 特点：（与常规流程的过滤相比） 滤料粒径大、滤层厚度有

54、所增加、含污能力提高 杂质颗粒穿透深度较大、杂质颗粒絮凝体 较小（避免堵塞，故短时间絮凝） （注：常规处理流程因沉淀单元之需要，希望絮凝体 较大） 适用性：浊度和色度较低且水质变化较小的原水， 不含大量藻类。 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 108 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 讨论过滤过程中水头损失变化和滤速变化的规律，即为过滤水力学的内容。 一、变水头等速过滤 所谓“变水头”，指 滤池的水头损失逐渐增大； 所谓“等速”，指 滤池的滤速在过滤周期内保持恒定。 两类基本过滤运行方式 二、等水头 过滤 所谓“等水头”，指 滤池的水头损失基本保持不变； 滤池的

55、滤速在过滤周期内逐渐减少。 所谓“ ”，指 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 109 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 讨论过滤过程中水头损失变化和滤速变化的规律，即为过滤水力学的内容。 滤速的概念是什么？ 滤池总水头损失 滤层水头损失 配水系统、承托层及管渠水头损失 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 110 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 三个与过滤有关的速度概念 一、滤速：某格滤池过滤流量 该格面积 （同 表面负荷、空床流速） 二、滤料孔隙流速：某格滤池过滤流量 Q Q 该格滤料横断面上孔隙面积 课程轻享版 ：4000 03

56、4 056 ： 咨询 111 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 1) 清洁砂层水头损失 过滤滤速、表面负荷、空床流速 滤料孔隙率 与滤料颗粒体积相同的球体直径 1.7mm 1.4mm 1.1mm 0.8mm 0.5mm 全部滤层统一算： 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 112 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 1) 清洁砂层水头损失 各滤层 算，然后累加： d 1 d2 L 0 d3 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 113 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 1) 清洁砂层水头损失 过滤滤速：过滤流量滤格表面积

57、随着过滤时间延长，m0 减小 若保持滤速 v 不变，则滤层水头损失 h0必然增加， 过滤的总水头损失也会增加。 等速过滤等速过滤 若保持过滤总水头损失不变，则其主要部分h0也 本不变，由于m0在逐渐减小，则过滤流量要逐渐减小， 也即滤速 v 要逐渐减小。 变速过滤变速过滤 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 114 等速过滤更直观简单。 我们先来学习“等速过滤等速过滤” 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 115 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 2) 等速过滤等速过滤过程中的水头损失变化分析 等水头等速过滤 变水头等速过滤 恒流Q 水损增大 水损减

58、小 之和不变 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 116 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 2) 等速过滤等速过滤过程中的水头损失变化分析 等水头等速过滤 恒流Q 水损增大 水损减小 之和不变 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 117 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 2) 等速过滤等速过滤过程中的水头损失变化分析 等水头等速过滤 变水头等速过滤 恒流Q 恒流Q 水损增大 水损减小 之和不变 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 118 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 变水头等速过滤变水头等速过滤 （一

59、组4格滤池平面图） （A滤格剖面图） QA Q Q A B A B 最低水位 砂面 QC QD C D 清水池清水池 Q总=10 QA 最高水位 砂面 QA = QB = QC = QD = 104 = 2.5 清水池清水池 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 119 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 变水头等速过滤的变种变水头等速过滤的变种 （一组4格滤池平面图） 等水头等速过滤等水头等速过滤 （A滤格剖面图） QA QA QB 滤格水位 A B 砂面 QC QD C D 清水池清水池 阀门开启度小 Q总=10 QA 滤格水位 砂面 QA = QB = QC =

60、 QD = 104 = 2.5 清水池清水池 阀门开启度大 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 120 等速过滤了解完毕。 然后来学习“等水头等水头 过滤过滤” 课程轻享版 ：4000 034 056 ： 咨询 121 过滤 8 8.1 过滤基本理论 （2）过滤水力学 1) 清洁砂层水头损失 过滤滤速：过滤流量滤格表面积 随着过滤时间延长，m0 减小 若保持滤速 v 不变，则滤层水头损失 h0必然增加， 过滤的总水头损失也会增加。 等速过滤等速过滤 若保持过滤总水头损失不变，则其主要部分h0也 本不变，由于m0在逐渐减小，则过滤流量要逐渐减小， 也即滤速 v 要逐渐减小。 变速过