微渦沉淀池介紹

1、1.1、工藝原理高效混凝沉淀工藝是通過向水中投加絮凝劑并制造有利的水力條件使水中 雜質(zhì)聚集在一起快速沉降下來，從而達到凈化水質(zhì)目的一種新型工藝。 去除對象 是水中的懸浮顆粒、膠體以及在絮凝劑作用下能夠從水中析出的溶解雜質(zhì)。絮凝劑在原水中快速擴散均勻程度、雜質(zhì)在絮凝劑作用下有效聚集的水力條件、有利 于雜質(zhì)沉降的空間結(jié)構(gòu)環(huán)境是控制混凝沉淀工藝效果的關(guān)鍵因素?；炷齽┧猱a(chǎn)物在混合設備中的擴散分為：宏觀擴散、亞微觀擴散。(1)宏觀擴散，使混凝劑水解產(chǎn)物擴散到水體各個宏觀部位。(2)亞微觀擴散，混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位的擴散。當研究尺度接近湍流微結(jié)構(gòu)尺度時，在湍動水 流中亞微觀傳質(zhì)主要是由慣性效應導致

2、的物質(zhì)遷移造成的，而我們提供的高效微渦混合設備，就是利用高比例高強度微渦旋的離心慣性效應來克服亞微觀傳質(zhì)阻 力，增加亞微觀傳質(zhì)速率。絮凝過程使磯花有效聚集在一起的主要機理是水中磯花由于速度大小和方 向不同發(fā)生的有效碰撞作用。當水流作渦旋運動時在慣性作用下固體顆粒沿徑向 與水流產(chǎn)生相對運動，為不同尺度顆粒沿湍流渦旋的徑向碰撞提供了機會。在絮凝池中大幅度地增加湍流微渦旋的比例， 就可以大幅度地增加顆粒碰撞次數(shù)，有 效地改善絮凝效果。在絮凝池的水流通道中增設微渦折板能夠在廊道中形成更多 渦旋，有效增加顆粒碰撞次數(shù)。同時通過合理的設置翼片和折板改變水流的剪切 強度，來控制水流中磯花的形成過程，使得磯花

3、在首端形成密實的核心， 然后隨 著水流流動逐漸長大，形成易于沉淀的磯花，以得到良好的沉降效果。合理的沉淀空間結(jié)構(gòu)應包括以下要素：較小的顆粒沉降距離、能形成均勻 穩(wěn)定的水流、能使沉泥順暢滑下的排泥面。高效復合斜板與傳統(tǒng)的蜂窩斜管相比， 斜板沉淀設備中磯花的沉淀距離也明顯減少，沉淀池中流量分布更加均勻穩(wěn)定， 沉淀池排泥面積是普通斜管的4倍多，單位面積排泥負荷尚不到斜管的1/4，不 會出現(xiàn)沉泥淤積磯花翻池、斜板壓塌的現(xiàn)象。斜板間距小充分發(fā)揮斜板的接觸絮 凝作用過濾去除反應不完全的膠體顆粒，從而可進一步降低出水濁度。反應池進水lassi m 預埋排泥管預埋排泥立管微渦反應沉淀池流程圖絮凝沉淀池立體圖1

4、.2、工藝特點1.2.1、處理效率高、占地面積小、經(jīng)濟效益顯著由于混合迅速（35s）,反應時間短（812min）,沉淀池上升流速高（2.5 3.5mm/s），因此可大大縮短停留時間，大幅度提高處理效率，因而能夠大幅度 減少構(gòu)筑物的占地面積。工程實踐證實：采用新技術(shù)對舊水廠挖潛改造，在構(gòu)筑 物容積不增加的情況下，可使處理水量增加75100%用于新建水廠的占地面積，與平流沉淀池比較可節(jié)省 80%與機械攪拌澄清池比較節(jié)省 2040% （見表 3- 1），水廠總使用面積比澄清池節(jié)省 50%以上。1.2.2、處理水質(zhì)優(yōu)，社會效益好，水質(zhì)效益可觀由于本技術(shù)在反應段合理控制水流流態(tài)，藥劑形成中間致密周邊疏松

5、的磯花 絮體，在沉淀段又能夠形成絮凝沉淀，所以沉淀池運行負荷高，出水效果好。多 項工程運行結(jié)果表明：這項工藝可使沉后水濁度穩(wěn)定在3NTU以下，形成了良好的水質(zhì)效益。使工業(yè)或民事用水的安全性更有保證。1.2.3、抗沖擊能力強，適用范圍廣本技術(shù)的設計參數(shù)適用范圍較寬，所以此項技術(shù)抗水力沖擊負荷的能力較強， 短時間負荷可以在+20%-20%內(nèi)變動，不影響出水水質(zhì)。運行經(jīng)驗表明：于所處 理原水濁度變化范圍較寬，一般 101000NTU均得到很好的處理效果，當原水 濁度、進水流量、投加藥量等方面在短時間內(nèi)發(fā)生一定變化時，沉淀池出水均可保持穩(wěn)定。 這項工藝對低溫低濁、汛期高濁以及微污染等特殊原水水質(zhì)的處理

6、 均非常有效。124 、工程造價低由于新技術(shù)采用了先進的理論完善了混合、絮凝、沉淀過程，新技術(shù)沉后水濁度在3 NTU以下，可節(jié)省濾池。采用本技術(shù)所建水廠與老工藝相比土建費用能 夠節(jié)省50%，主體工程可節(jié)省投資2030%采用新技術(shù)改造水廠，水量提高 75100%而改造投資僅相當于新建同等規(guī)模水廠的 3050%1.2.5、操作簡單、維護成本低、系統(tǒng)啟動速度快本工藝采用機械設備少，操作簡單，運行管理方便，維護費用很低。同時本 系統(tǒng)啟動速度快，可以做到隨用水隨開機，降低啟動難度。1.3工藝設備1.3.1、混合設備高效微渦混合器高效微渦混合設備是在管道內(nèi) 布置合理的阻流部件，使得水流經(jīng)混 合器時，能夠形

7、成高強度的微渦旋， 能夠快速混合。因此混合設備具有混 合充分、迅速、水頭損失小、不易堵 塞 等 特 點。 混合設備主要由管道、法蘭、阻流部件和加藥口部分組成，主體及零部件由不銹鋼或玻璃鋼制成。1.3.2、絮凝設備絮凝屬于湍流動力學條件起控制作用的多相物系反應過程， 絮凝設備利用流 體微渦動力學理論控制湍流中渦旋衰減， 進而達到科學、合理控制絮凝過程的目 的。折板絮凝設備由折板、整流翼片和框架組成。絮凝是給水處理最重要的工藝環(huán)節(jié)，濾池出水水質(zhì)主要是由絮凝效果決定的。絮凝長大過程是微小顆粒接觸與碰撞的過程。絮凝效果的好壞取決于下面兩個因素：一是混凝劑水解后產(chǎn)生的高分子絡合物形成吸附架橋的聯(lián)結(jié)能力，

8、這是由藥劑的性質(zhì)決定的，；二是微小顆粒碰撞的幾率和如何控制它們進行合理的 有效碰撞，這是由絮凝設備的動力學條件所決定的。水中的速度分布是連續(xù)的，沒有任何跳躍，水中兩個質(zhì)點相距越近其速度 差越小，當兩個質(zhì)點相距為無窮小時，其速度差亦為無窮小，即無速度差。水中 的顆粒尺度非常小，比重又與水相近，故此在水流中的跟隨性很好。如果這些顆 粒隨水流同步運動，由于沒有速度差就不會發(fā)生碰撞。由此可見要想使水流中顆 粒相互碰撞，就必須使其與水流產(chǎn)生相對運動，這樣水流就會對顆粒運動產(chǎn)生水 力阻力。由于不同尺度顆粒所受水力阻力不同， 所以不同尺度顆粒之間就產(chǎn)生了 速度差。這一速度差為相鄰不同尺度顆粒的碰撞提供了條件

9、。如何讓水中顆粒與 水流產(chǎn)生相對運動，最好的辦法是改變水流的速度。因為水的慣性（密度）與顆 粒的慣性（密度）不同，當水流速度變化時它們的速度變化（加速度）也不同， 這就使得水與其中固體顆粒產(chǎn)生了相對運動， 為相鄰不同尺度顆粒碰撞提供了條 件，即慣性效應作用。要達到好的絮凝效果除了要有顆粒大量碰撞外，還需要控制顆粒合理的有 效碰撞。使顆粒凝聚起來的碰撞稱之為有效碰撞。 一方面，如果在絮凝中顆粒凝 聚長大得過快會出現(xiàn)兩個問題（1）磯花長的過快其強度則減弱，在流動過程中 遇到強的剪切力就會使吸附架橋被剪斷， 被剪斷的吸附橋架很難再連續(xù)起來，這 種現(xiàn)象稱之為過反應現(xiàn)象，應該被絕對禁止；（2） 些磯花過

10、快的長大會使水中 的磯花比表面積急劇減少，一些反應不完善的小顆粒失去了反應條件， 這些小顆 粒與大顆粒碰撞幾率急劇減小，很難再長大起來。這些顆粒不僅不能為沉淀池所 截留，也很難為濾池所截留。另一方面，絮凝池中的磯花顆粒也不能長的過慢， 磯花長的過慢雖然密實，但當其到達沉淀池時，還有很多顆粒沒有長到沉淀尺度， 出水水質(zhì)也不會好。由此看到在絮凝池設計中應控制磯花顆粒的合理長大。磯花的顆粒尺度與其密實度取決于兩方面因素：其一是混凝水解產(chǎn)物形成 的吸附架橋的聯(lián)結(jié)能力；其二是湍流剪切力。正是這兩個力的對比關(guān)系決定了磯 花顆粒尺度與其密實度。吸附架橋的聯(lián)結(jié)能力是由混凝劑性質(zhì)決定的， 而湍流的 剪切力是由構(gòu)

11、筑物創(chuàng)造的流動條件所決定的。如果在絮凝池的設計中能有效個控 制湍流的剪切力，就能很好的保證絮凝效果。絮凝反應池平面示意圖絮凝反應池1-1剖面圖1.3.3 、沉淀設備 高效斜板沉淀設備是根據(jù)淺池理論和接觸絮凝機理設計而成，主體及零配 件均由乙丙共聚材料制成，具有表面光滑、不易積泥，沉淀效果好，不易堵塞等 特點。在淺層理論的基礎上， 于斜板上部設置沉淀距離合理的沉淀段， 下部控制 斜板的結(jié)構(gòu)，調(diào)整水力狀態(tài)， 通過強化其接觸絮凝作用及淺池效能達到礬花與水 有效分離的目的。一設備與傳統(tǒng)斜管沉淀池相比還具有下面一些優(yōu)點： （ 1）由于斜板間距的 明顯減少，礬花的沉淀距離也明顯減少，更有利于小顆粒的沉淀；

12、 （ 2）由于斜板 間距的減少，水流阻力增大，使該部分的阻力成為沉淀池中水力阻力的主要部分， 沉淀池中流量分布更加均勻， 與斜管相比明顯地改善了沉淀條件； （ 3）強化了斜 板的接觸絮凝的復合作用， 通過改變?nèi)肓魈庍^水斷面， 提高上升流速， 充分發(fā)揮 斜板的接觸絮凝作用去除反應不完全小顆粒， 從而可進一步降低出水濁度。 同時 小間距斜板沉淀設備排泥性能也遠優(yōu)于其他形式的淺池沉淀池， 這主要是由于下 面幾個原因：（a）這種設備基本無側(cè)向約束；（b）這種設備沉淀面積與排泥面積 相等；對普通斜管來說，排泥面積只占沉淀面積的一半，在特殊時期如高濁期、 低濁期或加藥失誤期污泥沉降性能、 特別是排泥性能明顯變壞， 在斜管排泥面的 邊緣處由于沉積數(shù)量與斜面上滑落下來的污泥數(shù)量大于排走的數(shù)量， 造成了污泥 的堆積。所以一旦在斜管的角落處產(chǎn)生污泥的堆積， 這樣就使過水斷面減少， 上 升流速增加， 增加了污泥下滑的頂托力，