5
3 4 2 5 7 1 8
6
h
9
10
图 6-9 泵前投加
1-溶解池；2-提升泵；3-溶液池；4-恒位箱；5-浮球阀； 6-投药苗嘴；7-水封箱；8-吸水管；9-水泵；10-压水管；
1 2 4 6 7 3 1 8 高压水 6 5
2
3
5 4
图 6-10 高位水箱溶液重力投加
1-溶解池；2-溶液池；3-提升泵；4-水封箱； 5-浮球阀；6-流量计；7-调节阀；8-压力水；
（1）泵前投加 ：安全可靠，一般适用取水泵房距 水厂较近者，图中水封箱是为防止空气进入，见 图6-9。。 （2）高位溶液池重力投加：适用取水泵房距水厂 较远者，安全可靠，但溶液池位置较高，见图610。 （3）水射器投加：设备简单，使用方便，溶液池 高度不会受太大限制，但效率低，易磨损，见图 6-11。 （4）泵投加：不必另设计量设备，适合混凝剂自 动控制系统，有利于药剂与水混合，见图6-12。
3.3.2 混凝剂投加
混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、 必要的水封箱以及注入设备等。。 1.计量设备 计量设备有：转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵 等。 2.投加方式 按混凝剂的状态分固体投加（干投）和溶液投加（湿 投）； 按混凝剂投加到原水中的位置有泵前投加和泵后投加； 在溶液投加中按药液加注到原水中的动力来源有重力投 加和压力投加之分。
• •
•
AL2(SO4)3 + 3H2O + 3CaO = 2AL(OH)3 + 3CaSO4 2FeCL3 + 3H2O + 3CaO = 2Fe(OH)3 + 3CaCL2
三、水中悬浮物浓度的影响 • 因电解质能使胶体凝聚，所以水中溶解盐类能 对混凝发生影响，由于 AL2(SO4)3 的水解产物都带 正电核，所以天然水中 Ca2+ 、Mg2+ 对混凝有利， 而水中某些阴离子如 Cl-，对混凝产生不利影响， 不过，这些方面还有许多问题有待研究。 • 粘土杂质，不同的水源粒经大小和级配、化学 组成、带电性能和吸附性能等，各不相同，因而即 使浊度相同，混凝性能也未必一样。一般而言，粒 经细小而均一者，混凝效果较差，粒经不同者于混 凝有利。颗粒浓度过低往往不利于混凝，人工投加 粘土或其它混凝剂可提高混凝效果。 •
五、混凝剂种类与投加量的影响 • 由于不同种类的混凝剂其水解特性和 适用的水质情况不完全相同，因此应根 据原水水质情况优化选用适当的混凝剂 种类。对于无机盐类混凝剂，要求形成 能有效压缩双电层或产生强烈点中和作 用的形态，对于有机高分子絮凝剂，则 要求有适量的官能团和聚合结构，较大 的分子量。
六、混凝剂投加方式的影响 • 混凝剂的投加方式有干投和湿透两种。 硫酸铝以稀溶液形式投加更好，而三氯 化铁则以干投或浓溶液形式投加更好。 如果除投加混凝剂之外还投加助凝剂， 则各种药剂之间的投加先后顺序对混凝 效果也有很大影响。
•
从铝盐和铁盐水解反应式可以看出，水解过程中不断产生的H+必然 导致水的 PH 值的下降，天然水中含有一定的碱度。
•
• •
HCO3- + H+ CO2 + H2O
当投药量较少，原水的碱度又较大时，由于水中的碳酸化合物的缓 冲作用，水的 PH 值略有降低，对混凝效果不会有大的影响。 当投药量较大，原水的碱度小时，水中的碱度已不足以中和水解产 生的酸时，水的PH将大幅度下降，以至将至最优混凝条件以下。这时便 不能获得良好的混凝效果，为了保持水的 PH 值在混凝过程中始终处于 最优范围内须向水中投加碱剂，既对水进行碱化。一般投加 CaO.
子单一；投资低，操作简单；控制精度较高。 缺点是投药量与流动电流很少相关。 透光率脉动法是利用光电原理检测絮凝聚 颗粒的变化，达到混凝在线连续控制的新技
• K——波兹曼常数,(1.38×10-16g.cm2/s2.k) • T——水的绝对温度,(K) • ——水的运动黏度, (cm2/s) • ——水的密度,(g/cm3) • 将(2)式代入(1)式
•
8 NP KTn 2 ……………………………. 3
(3)
• 故Np只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但当颗粒的粒径大 于1m，布朗运动消失。
3.特性参数法
影响混凝效果的因素复杂，在某种情况下、
某一特性参数是影响混凝效果的主要因素，
这一因素的变化反映了混凝程度的变化。流 动电流检测器法和透光率脉动法属于特性参 数法。
流动电流是指胶体扩散层中反离子在外力
作用下随着流体流动而产生的电流。此电流
与胶体ξ电位有正相关关系。混凝后胶体ξ电
位变化反映了胶体脱稳程度。优点是控制因
•
•
• •
有人将颗粒浓度及脱稳程度等因素考虑进去，提出以 CVGT 或 aCVGT 值作为控制指标。
CV——水中颗粒体积浓度。 a——颗粒有效碰撞系数。 如果脱稳颗粒每次碰撞都可导致凝聚，则：a=1 ,而实际 a1 。 从理论上而言，采用 CVGT 或 aCVGT 值控制絮凝体效果自然更合理，但 具体数值至尽还无法确定，因而目前也只能从概念上加以理解或作为继 续研究的目标。
•第三章 混凝动力学
• 3.1 混凝动力学
• 推动水中颗粒相互碰撞的动力来自两个方面： • 一方面颗粒在水中的布朗运动，由布朗运动所造成的颗 粒碰撞聚集称“异向絮凝”。 • 另一方面在水力或机械搅拌下所造成的流体运动，由流 体运动所造成的颗粒碰撞聚集称“同向絮凝”。
• 一、异向絮凝
•
假定颗粒为均匀球体，根据费克定律，可导出颗粒的碰撞速率：
期大量而又可靠的生产数据，才可运用数理统计
方法建立符合实际生产的数学模型。适用特定原 水条件，水质仪表多，投资大。
2.现场模拟试验法 采用现场模拟装置来确定和控制投药量是
较简单的一种方法，常用的模拟装置是斜管
沉淀器，过滤器或两者并用。原水浊度低时，
常用模拟过滤器，原水浊度高时可用斜管沉
淀器或过滤器串联使用。此法存在反馈滞后 现象，模拟装置与生产设备存在一定的差别， 但与实验室相比，更接近实际情况。
•
• • • •
Np=8dDBn2…………………..(1)
Np_——单位体积中的颗粒在异向絮凝中碰撞速率；（l/cm3.s） n——颗粒数量浓度；（个/ cm3 ） d——颗粒直径；（cm) DB_——布朗运动扩散系数;(cm2/s)
• 扩散系数DB可用斯笃克斯—曼因斯坦公式表示： •
KT ……………………………….(2) DB 3d
• 水温低时 • 1. 混凝剂的水解速度慢，生成的絮凝体细而松，
强度小，不易沉淀。
• 2.水的粘度大，颗粒沉淀速度降低，而且颗粒之间
碰撞机会减少，影响了混凝效果。 • 3.水温低时，水中胶体颗粒的布朗运动减弱。
• 克服水温低效果差的措施：
• 1.增加混凝剂的投量，以改善颗粒之间的碰撞条件。 • 2.投加助凝剂（如活化硅酸）或粘土以增加绒体重 量和强度，提高沉速。
•
水力条件对混凝效果的影响是显著的，此处所指 的水利条件包括水力强度和作用时间两方面的因素。 混合阶段要使投入的混凝剂迅速均匀地分散到原水中， 这样混凝剂能均匀地在水中水解聚合并使胶体颗粒托 文凝聚，快速混合要求有快速而剧烈的水力或机械搅 拌作用，而且短时间内完成，一般在几秒或一分钟内 完成，一般不超过2分钟。 • 絮凝反应阶段，要求已脱稳的胶体颗粒通过异向 絮凝和同向絮凝的方式逐渐增大成具有良好沉降性能 的絮凝体，因此絮凝反应阶段搅拌强度和水流速度应 随着絮凝体的增大而逐渐降低，避免已聚集的絮凝体 被打碎而影响混凝沉淀效果。同时，由于絮凝反应是 一个絮凝体逐渐增大的慢速过程，如果混凝反应后需 要絮凝体增长到足够大的颗粒尺寸通过沉淀去除，需 要保证一定的絮凝作用时间，如果混凝反应后是采用 气浮或直接过滤的工艺，则反应时间可以大大缩短。
七、水力条件的影响
3.3混凝剂的配制和投加
• 3.3.1混凝剂的配制 • 混凝剂的溶解 和溶液的配制
• 大中型水厂通常建造 混凝土溶解池并配置搅拌 装置，搅拌的目的在于加 速药剂溶解。搅拌装置有： 机械搅拌、压缩空气搅拌、 水泵搅拌、水力搅拌等。 中小型水厂，常用自然
•
浸溶，压力水经穿孔管淋溶或冲溶。
• 二、水的pH值和碱度
• 1.水的pH值直接与水中胶体颗粒的表面电荷和电位 有关，不同的pH值下胶体颗粒的表面电荷和点位不 同，所需的混凝剂量也不同。 • 2.水的pH值对混凝剂的水解反应有显著影响，不同 的混凝剂的最佳水解反应所需的pH值范围不同，因 此，水的pH值对混凝效果的影响也因混凝剂的种类 而异。 • 对一般的浑浊水，投硫酸铝的最佳pH范围为6.57.5。 • 三价铁盐混凝剂适应的pH值范围较宽，最优pH值大 约在6.0-8.4之间。
图 6-11 水射器投加
1-溶液池；2-投药箱；3-漏斗； 4-水射器；5-压水管；6-高压水管
2
1
3
图 6-12 计量泵投加
1-溶液池；2-计量泵；3-压水管
3.3.3 混凝剂投加量自动控制
1.数学模拟法 对于某一特定水源，可根据水质、水量建立
数学模型，写出程序交计算机执行调控。采用数
学模型实行加药自动控制的关键是：必须要有前
3.2影响混凝的因素
• 影响混凝效果的因素较多也很复杂，但总体 上可以分为两类，一类是客观因素，主要是指所 处理对象即原水所具有的一些特性因素如水温、 水的pH值、水中各种化学成分的含量及性质等， 另一类是主观因素，即可以通过人为改变的一些 混凝条件如混凝剂的种类及投加方式、水利条件 等。
• 一、水温
• 三、混凝控制指标
• 在混合阶段，水中杂质颗粒微小，异向凝聚占主导地位，混合速度 快速剧烈，通常在10-30 S，最多不超过2分钟既告完成。搅拌强度按速 度梯度计，一般G=700-1000 S-1之内。在此阶段形成的颗粒较小。 在絮凝阶段，属同向絮凝，不仅与G值有关，还与絮凝时间T有关。 通常以G值和GT作为控制指标。G=20-70 S-1 范围内，GT=1×104 -1×105 范围内。