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(dá)到凈化水質(zhì)目的一種新型工藝。去除對(duì)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(kuò)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(shè)備中的擴(kuò)散分為：宏觀擴(kuò)散、亞微觀擴(kuò)散。(1)宏觀擴(kuò)散，使混凝劑水解產(chǎn)物擴(kuò)散到水體各個(gè)宏觀部位。(2)亞微觀擴(kuò)散，混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位的擴(kuò)散。當(dāng)研究尺度接近湍流微結(jié)構(gòu)尺度時(shí)，在湍動(dòng)水流中亞微觀傳質(zhì)主要是由慣性效應(yīng)導(dǎo)致的物質(zhì)遷

2、移造成的，而我們提供的高效微渦混合設(shè)備，就是利用高比例高強(qiáng)度微渦旋的離心慣性效應(yīng)來克服亞微觀傳質(zhì)阻力，增加亞微觀傳質(zhì)速率。絮凝過程使礬花有效聚集在一起的主要機(jī)理是水中礬花由于速度大小和方向不同發(fā)生的有效碰撞作用。當(dāng)水流作渦旋運(yùn)動(dòng)時(shí)在慣性作用下固體顆粒沿徑向與水流產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，為不同尺度顆粒沿湍流渦旋的徑向碰撞提供了機(jī)會(huì)。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(shè)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(shí)通過合理的設(shè)置翼片和折板改變水流的剪切強(qiáng)度，來控制水流中礬花的形成過程，使得礬花在首端形成密實(shí)的核心，

3、然后隨著水流流動(dòng)逐漸長(zhǎng)大，形成易于沉淀的礬花，以得到良好的沉降效果。合理的沉淀空間結(jié)構(gòu)應(yīng)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(fù)合斜板與傳統(tǒng)的蜂窩斜管相比，斜板沉淀設(shè)備中礬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(fù)荷尚不到斜管的1/4，不會(huì)出現(xiàn)沉泥淤積礬花翻池、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(yīng)不完全的膠體顆粒，從而可進(jìn)一步降低出水濁度。微渦反應(yīng)沉淀池流程圖絮凝沉淀池立體圖1.2 、工藝特點(diǎn)1.2.1、處理效率高、占地面積小、經(jīng)濟(jì)效益顯著由于混合迅速（35s

4、），反應(yīng)時(shí)間短（812min），沉淀池上升流速高（2.53.5mm/s），因此可大大縮短停留時(shí)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(shí)踐證實(shí)：采用新技術(shù)對(duì)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(jī)械攪拌澄清池比較節(jié)省2040%（見表31），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(huì)效益好，水質(zhì)效益可觀由于本技術(shù)在反應(yīng)段合理控制水流流態(tài)，藥劑形成中間致密周邊疏松的礬花絮體，在沉淀段又能夠形成絮凝沉淀，所以沉淀池運(yùn)行負(fù)荷高，出水效果好。多項(xiàng)工程運(yùn)行結(jié)果表明：這項(xiàng)

5、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(qiáng)，適用范圍廣本技術(shù)的設(shè)計(jì)參數(shù)適用范圍較寬，所以此項(xiàng)技術(shù)抗水力沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)，短時(shí)間負(fù)荷可以在+20%-20%內(nèi)變動(dòng)，不影響出水水質(zhì)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(dāng)原水濁度、進(jìn)水流量、投加藥量等方面在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生一定變化時(shí)，沉淀池出水均可保持穩(wěn)定。 這項(xiàng)工藝對(duì)低溫低濁、汛期高濁以及微污染等特殊原水水質(zhì)的處理均非常有效。1.2.4 、工程造價(jià)低由于新技術(shù)采用了先進(jìn)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

6、 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(fèi)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(dāng)于新建同等規(guī)模水廠的3050%。1.2.5、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低、系統(tǒng)啟動(dòng)速度快本工藝采用機(jī)械設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便，維護(hù)費(fèi)用很低。同時(shí)本系統(tǒng)啟動(dòng)速度快，可以做到隨用水隨開機(jī)，降低啟動(dòng)難度。1.3 工藝設(shè)備1.3.1、混合設(shè)備高效微渦混合設(shè)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(shí)，能夠形成高強(qiáng)度的微渦旋，能夠快速混合。因此混合設(shè)備具有混合充分、迅速、水頭損失小、不易堵塞等特點(diǎn)。 混合設(shè)備主要由管道、法蘭、阻流部件

7、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(shè)備絮凝屬于湍流動(dòng)力學(xué)條件起控制作用的多相物系反應(yīng)過程，絮凝設(shè)備利用流體微渦動(dòng)力學(xué)理論控制湍流中渦旋衰減，進(jìn)而達(dá)到科學(xué)、合理控制絮凝過程的目的。折板絮凝設(shè)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(zhǎng)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(gè)因素：一是混凝劑水解后產(chǎn)生的高分子絡(luò)合物形成吸附架橋的聯(lián)結(jié)能力，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(jìn)行合理的有效碰撞，這是由絮凝設(shè)備的動(dòng)力學(xué)條件所決定的。水中的速度分布是連續(xù)的，沒有

8、任何跳躍，水中兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距越近其速度差越小，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距為無窮小時(shí)，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(yùn)動(dòng)，由于沒有速度差就不會(huì)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(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣水流就會(huì)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)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。如何讓水中顆粒與水流產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最好的辦法是改變水流的速度。因?yàn)樗膽T性（密度）與顆粒的慣性（密度）不同，當(dāng)水流速度變化時(shí)它們的速度變化（加速度）也不同，這就

9、使得水與其中固體顆粒產(chǎn)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，為相鄰不同尺度顆粒碰撞提供了條件，即慣性效應(yīng)作用。要達(dá)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(zhǎng)大得過快會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題（1）礬花長(zhǎng)的過快其強(qiáng)度則減弱，在流動(dòng)過程中遇到強(qiáng)的剪切力就會(huì)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(yīng)現(xiàn)象，應(yīng)該被絕對(duì)禁止；（2）一些礬花過快的長(zhǎng)大會(huì)使水中的礬花比表面積急劇減少，一些反應(yīng)不完善的小顆粒失去了反應(yīng)條件，這些小顆粒與大顆粒碰撞幾率急劇減小，很難再長(zhǎng)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

10、一方面，絮凝池中的礬花顆粒也不能長(zhǎng)的過慢，礬花長(zhǎng)的過慢雖然密實(shí)，但當(dāng)其到達(dá)沉淀池時(shí)，還有很多顆粒沒有長(zhǎng)到沉淀尺度，出水水質(zhì)也不會(huì)好。由此看到在絮凝池設(shè)計(jì)中應(yīng)控制礬花顆粒的合理長(zhǎng)大。礬花的顆粒尺度與其密實(shí)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(gè)力的對(duì)比關(guān)系決定了礬花顆粒尺度與其密實(shí)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)筑物創(chuàng)造的流動(dòng)條件所決定的。如果在絮凝池的設(shè)計(jì)中能有效個(gè)控制湍流的剪切力，就能很好的保證絮凝效果。1.3.3、沉淀設(shè)備高效斜板沉淀設(shè)備是根據(jù)淺池理論和接觸絮凝機(jī)理設(shè)計(jì)而成，主體及零配件均由乙丙共聚材料制成

11、，具有表面光滑、不易積泥，沉淀效果好，不易堵塞等特點(diǎn)。在淺層理論的基礎(chǔ)上，于斜板上部設(shè)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(qiáng)化其接觸絮凝作用及淺池效能達(dá)到礬花與水有效分離的目的。一設(shè)備與傳統(tǒng)斜管沉淀池相比還具有下面一些優(yōu)點(diǎn)：（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；（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?xiàng)l件；（3）強(qiáng)化了斜板的接觸絮凝的復(fù)合作用，通過改變?nèi)肓魈庍^水?dāng)嗝?，提高上升流速，充分發(fā)揮斜板的接觸絮凝作用去除反應(yīng)不完全小顆粒，從而可進(jìn)一步降低出水濁度。同時(shí)小間距斜板沉淀設(shè)備排泥性能也遠(yuǎn)優(yōu)于其他形式的淺池沉淀池，這主要是由于下面幾個(gè)原因：（a）這種設(shè)備基本無側(cè)向約束；（b）這種設(shè)備沉淀面積與排泥面積相等；對(duì)普通斜管來說，排泥面積只占沉淀面積的一半，在特殊時(shí)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?dāng)嗝鏈p少，上升流速增加，增加了