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文檔簡介
1、絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝1 絮凝反應(yīng)過程與設(shè)備絮凝反應(yīng)過程與設(shè)備 匯報人:毛彩彩2014.3.13絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝21絮凝原理絮凝原理2絮凝劑絮凝劑3工藝工藝應(yīng)用應(yīng)用4絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝31. 絮絮凝凝原原理理絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝41.1 dlvo理論1. 絮絮凝凝原原理理絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝5其中,va 引力勢能 r為離子半徑 h 離子表面間的最短距離 a 范德華常數(shù)1.1 dlvo理論12aarvh 1. 絮絮凝凝原原理理絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝6其中,vr 斥力勢能 r為離子半徑 h 離子表面間的最短距離 0 表面電勢 n0 溶液中正或負離子
2、的數(shù)密度 z 電解質(zhì)離子電荷數(shù)2002221/2000064exp()exp(/ 2)12=exp(/ 2)1rrn ktvhzektz e nzektkt其中,()1絮絮凝凝原原理理1.1 dlvo理論絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝7圖 斥力勢能與引力勢能的疊加 (a) 低電解質(zhì)濃度 (b) 中等電解質(zhì)濃度 (c) 高電解質(zhì)濃度絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝8 1絮絮凝凝原原理理1.1 dlvo理論臨界聚沉?xí)r 及相應(yīng)聚沉值200264exp()12rarn ktarvhvh 0n354026()=ktca z聚沉值絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝9吸附架橋機理主要是指投加的水溶性鏈狀高分子聚合物在靜
3、電引力、范德華引力和氫鍵力等作用下,通過活性部位與膠體和細微懸浮物發(fā)生吸附,將微粒搭橋聯(lián)結(jié)為一個個絮凝體(俗稱礬花)的過程,其模式如下圖所示:1絮絮凝凝原原理理1.2 吸附架橋絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝101.2 吸附架橋(a)初期吸附;(b)絮凝體形成絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝11當(dāng)采用鐵、鋁鹽等高價金屬鹽類作混凝劑,且其投加量大到足以使它們迅速生成難溶性氫氧化物(如al(oh)3、fe(oh)3)或金屬碳酸鹽時,水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質(zhì)予以捕獲而其同沉降下來。1絮絮凝凝原原理理1.3 網(wǎng)捕作用絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝12微生物作用相當(dāng)于高分子絮凝
4、劑,且微生物通過自身代謝作用分泌出能產(chǎn)生絮凝作用的物質(zhì)。1絮絮凝凝原原理理1.4 生物絮凝劑作用絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝132絮絮凝凝劑劑2.1 無機絮凝劑無機低分子絮凝劑無機陽離子絮凝劑硫酸鋁、明礬、硫酸亞鐵等無機陰離子絮凝劑無機陰離子絮凝劑氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈉氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈉等等無機高分子絮凝劑鋁鹽無機高分子絮凝劑堿式氯化鋁、堿式硫酸鋁等鐵鹽無機高分子絮凝劑堿式氯化鐵、堿式硫酸鐵等硅酸金屬鹽及各種復(fù)合絮凝劑無機復(fù)合型、有機復(fù)合型絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝142絮絮凝凝劑劑2.2 有機絮凝劑人工合成有機高分子絮凝劑有機陽離子絮凝劑陽離子型聚丙烯酰胺有機陰離子絮凝劑陰離子聚丙
5、烯酰胺兩性有機絮凝劑實驗室合成,沒有產(chǎn)品市場非離子有機絮凝劑聚丙烯酞胺、聚氧化乙烯天然有機高分子絮凝劑淀粉衍生物、纖維素衍生物、甲殼素衍生物、植物膠改性產(chǎn)物、多糖類蛋白質(zhì)改性產(chǎn)物等絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝152絮絮凝凝劑劑2.3 生物絮凝劑利用微生物細胞壁提取物的絮凝劑利用微生物細胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑直接利用微生物細胞的絮凝劑克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝163絮絮凝凝工工藝藝絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝17微渦流絮凝工藝的核心是微渦流絮凝器,其為空心球體結(jié)構(gòu),表面開有小孔,當(dāng)水流以適當(dāng)?shù)牧魉俅┻^小孔,在殼體內(nèi)外表面處產(chǎn)生大量的小渦流,同時因殼體流速較小,形成絮凝泥渣層,
6、泥渣層對水流的擾動產(chǎn)生微渦流。3絮絮凝凝工工藝藝3.1 微渦流絮凝工藝絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝18微渦流絮凝工藝的特點是:絮凝效率高,與傳統(tǒng)工藝相比產(chǎn)水量可提高50100%;反應(yīng)時間短,只要58分鐘,是傳統(tǒng)工藝的1/3/1/2;絮體質(zhì)量高,有利于提高沉淀效率;水量水質(zhì)變化適應(yīng)能力強,可適應(yīng)負荷50120范圍內(nèi)變化;出水質(zhì)量穩(wěn)定,絮凝劑消耗降低1020%,濾池反洗水節(jié)約30%以上;安裝簡單,維護方便,改造只需少量土建改動,微渦流絮凝器直接投入使用,施工周期短,且絮凝器不易堵塞,便于清洗,壽命長。 3絮絮凝凝工工藝藝微渦流絮凝工藝特點絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝19 隔板絮凝池是應(yīng)用歷史悠久、
7、目前仍常應(yīng)用的一種水力攪拌絮凝池,有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。 隔板絮凝池優(yōu)點是構(gòu)造簡單,管理方便。 缺點是流量變化大者,絮凝效果不穩(wěn)定,與折板及網(wǎng)格絮凝池相比,因水流條件不甚理想,能量消耗(即水頭損失)中的無效部分比例較大,故需較長絮凝時間,池子容積較大。 3絮絮凝凝工工藝藝3.2 隔板絮凝工藝絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝20折板絮凝池的優(yōu)點是:水流在同波折板之間曲折流動或在異波折板之間縮放、流動且連續(xù)不斷,以至形成眾多的小渦旋,提高了顆粒碰撞絮凝效果。與隔板絮凝池相比,水流條件大大改善,亦即在總的水流能量消耗中,有效能量消耗比例提高,故所需絮凝時間可以縮短,池子體積減小。折板絮凝池的缺點是:因板
8、距小,安裝維修較困難,折板費用較高。 3絮絮凝凝工工藝藝3.3 折板絮凝工藝絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝21網(wǎng)格絮凝池的優(yōu)點是:水頭損失小,絮凝時間較短、效果較好。網(wǎng)格絮凝池的缺點是:存在末端池底積泥現(xiàn)象,及網(wǎng)格上滋生藻類、堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。 3絮絮凝凝工工藝藝3.4 網(wǎng)格絮凝工藝絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝22比較項目反應(yīng)時間優(yōu) 點缺 點隔板工藝20 30 min1 、絮凝效果較好2 、構(gòu)造簡單,管理方便1 、絮凝時間較長2 、出水流量不易分配均勻3 、水量變化大者絮凝效果不穩(wěn)定折板工藝12 20 min1 、絮凝時間較短2 、絮凝效果較好1 、構(gòu)造較復(fù)雜,安裝維修較困難2 、水量變化影響絮凝效
9、果3 、折板費用較高網(wǎng)格工藝12 20 min1. 、絮凝時間較短2 、絮凝效果較好3 、構(gòu)造簡單1 、水量變化影響絮凝效果2 、存在末端池底積泥現(xiàn)象3 、網(wǎng)格容易滋生藻類,堵塞網(wǎng)眼微渦流工藝5 8 min1 、絮凝時間很短2 、絮凝效果很好3 、抗沖擊能力強4 、構(gòu)造簡單,施工周期短1 、核心產(chǎn)品加工工藝要求較高絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝23械絮凝池的優(yōu)點是,可根據(jù)水量、水質(zhì)的變化隨時調(diào)節(jié)各個絮凝池的攪拌強度,以達到最佳的絮凝g值,取得最佳絮凝效果。因此,絮凝效果好,消耗能量少,可適用于各種規(guī)模的水處理廠。缺點是與折板、網(wǎng)格絮凝池相比,絮凝時間稍長,特別是增加了一套機械沒備,使工程造價增加
10、,同時也增加了設(shè)備管理維修工作量。 3絮絮凝凝工工藝藝3.4 機械反應(yīng)池工藝絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝244絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝25吉林市三水廠始建于1975年,于2006年末進行擴建工程。改建后其絮凝沉淀工藝流程如下: 4絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.1微渦流絮凝反應(yīng)池混凝劑(pac)投加采用水下攝像法fcd值作中饋管道混合輔以靜態(tài)混合器的快速混合微渦網(wǎng)格絮凝池小間距斜板沉淀池絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝264絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.1微渦流絮凝反應(yīng)池豎井一檔流速為0.29m/s,規(guī)范值為0.14m/s ;豎井二檔流速為0.16m/s,規(guī)范值為0.12m/s;豎井三檔流速為0.1
11、1m/s,規(guī)范值為0.1m/s.孔洞一檔流速0.66m/s,規(guī)范值為0.3m/s;孔洞二檔流速0.39m/s,規(guī)范值為0.12m/s;空洞三檔流速0.19m/s,規(guī)范值為0.1m/s。絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝274絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.2 豎流式相對折板絮凝池江蘇省吳江凈水廠一期工程設(shè)計規(guī)模為35104m3/d,二期工程為25104m3/d,總供水規(guī)模達60104m3/d。水源為東太湖,采用機械快速混合、豎流式相對折板絮凝池,絮凝劑為液體硫酸鋁。混合池、絮凝池與平流沉淀池合建。工藝流程見下圖。絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝284絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.2 豎流式相對折板絮凝池吳江凈水廠采用多道并聯(lián)
12、、單通道3級串聯(lián)的絮凝池,施工簡易、精度高,實際運行效果良好。絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝294絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.2 豎流式相對折板絮凝池絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝304絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.2 豎流式相對折板絮凝池一期工程設(shè)2組4座絮凝池,每座由7道豎流式折板絮凝單元并聯(lián)而成,折板采用60相對折板,寬度為500mm,不銹鋼材質(zhì)??傂跄龝r間為15min,具體參數(shù)見下表:絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝314絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.3 化學(xué)生物絮凝反應(yīng)池上海竹園第一污水處理廠的設(shè)計工藝流程為:快速混合池化學(xué)生物絮凝反應(yīng)池沉淀池。該廠的設(shè)計進水水質(zhì): bod5為120mg/l,cod為250mg/l,ss為150 mg/l,nh3一n為30mg/l,tp為4 mg/l。近期設(shè)計出水水質(zhì)為:cod150mg/l,bod560 mg/l,ss40 mg/l,nh3一n30mg/l,tp1 mg/l。該水廠設(shè)計18 m99m65 m的反應(yīng)池48座絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝324絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.3 化學(xué)生物絮凝反應(yīng)池混合反應(yīng)沉淀池的局部區(qū)域示意圖絮凝反應(yīng)原理與絮凝劑及其工藝334絮絮凝凝應(yīng)應(yīng)用用4.3 化學(xué)生物絮凝反應(yīng)池反應(yīng)池停留時間為0.6h。g值分為三段控制:第一段為100150s-1,第二段為5080 s-1,第三段為3050s-1。攪拌空氣量用g值來計算,同時第一段用生物吸附
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