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高效混凝沉淀系列净水技术

第一篇：高效混凝沉淀系列净水技术高效混凝沉淀系列净水技术“高效混凝沉淀系列净水技术”是在哈尔滨建筑大学承担的国家建设部“八五”攻关课题“高效除浊与安全消毒”的科研成果“涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术”基础上发展而来的，涉及了水处理中混合、絮凝反应、沉淀三大主要工艺，主要用于市政与工业给水处理、城市污水强化一级处理以及曝气生物滤池（BAF）的强化预处理等。该技术的第一代产品包括串联圆管初级混凝设备、小孔眼网格反应设备、小间距斜板沉淀设备等三项单元技术，到2000年，已在秦皇岛、大庆、宾县、海伦、抚顺、克拉玛依、南京、昆山等二十多座自来水厂成功地推广应用，取得了明显的经济效益和社会效益。该技术的第二代产品总结了第一代产品的优越性与局限性，推出了技术上更为优化的立管式撞击流混合器、高效微涡折板絮凝设备、高效复合斜板沉淀设备等三项单元技术，到2002年底，已在吉林、通钢、延边石岘、本溪小市、辉南、柳河、松江河等十几处水厂成功推广应用，取得了更为显著的经济效益和社会效益。工程实践证明：此项技术用于新建水厂，构筑物基建投资可节约省20%～30%；用于旧水厂技术改造，可使处理水量增加75%～100%b而其改造投资仅为与净增水量同等规模新建水厂投资的30%～50%。采用此项技术可使沉淀池出水浊度低于3NTU，滤后水接近~度，可节省滤池反冲洗水量50%，节省药剂投加量30%，大大降低了运行费用和制水成本。由于该技术在理论上克服了现有传统水处理技术理论上的缺陷和实践上的不足，具有更为显著的技术优势，并对低温低浊、汛期高浊水、微污染原水等特殊水质均可达到理想处理效果。可利用最小投资，取得最大效益，充分发挥现有供水设施的潜力，在短时间内缓解城市供水短缺状况，促进城市的经济发展。该技术1993年获国家发明奖，“八五”期间被列为国家科技攻关项目，1996年获建设部科技进步一等奖，同年该项目被国家科委列入“九五”期间国家重点科技推广计划。高效混凝沉淀工作机理混合部分混合是反应第一关，也是非常重要的一关。在这个过程中应使混凝剂水解产物迅速地扩散到水中的每一个细部，使所有胶体颗粒几乎在同一瞬间脱稳并凝聚，这样才能得到好的絮凝效果。因为在混合过程中同时产生胶体颗粒脱稳与凝聚，可以把这个过程称为初级混凝过程。但这个过程的主要作用是混合，因此一般称为混合过程。混合问题的实质是混凝剂水解产物在水中的扩散问题。使水中胶体颗粒同时脱稳产生凝聚，是取得好的絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关键。传统的机械搅拌混合与孔室混合效果较差。近几年，国内外采用管式静态混合器使混合效果有了比较明显地提高，但由于人们对于多相物系反应中亚微观传质以及湍流微结构在胶体颗粒初始凝聚时的作用认识不清，故也妨碍了混凝效果的进一步提高。混凝剂水解产物在混合设备中的扩散应分为两类：（1）宏观扩散，即使混凝剂水解产物扩散到水体各个宏观部位，其扩散系数很大，这部分扩散是由大涡旋的动力作用导致的，因而宏观扩散可以短时间内完成；(2）亚微观扩散，即混凝剂水解产物在极邻近部位的扩散，这部分扩散系数比宏观扩散小几个数量级。亚微观扩散的实质是层流扩散。因此使混凝剂水解产物扩散到水体每一个细部是很困难的。在水处理反应中亚微观扩散是起决定性作用的动力学因素。例如高浊水的处理中，混凝剂水解产物的亚微观扩散成为控制处理效果的决定性因素。由于混凝剂的水解产物向极邻近部扩散的速度非常慢，在高浊期水中胶体颗粒数量非常多，因此没等混凝剂水解产物在极邻近部位扩散，就被更靠近它的胶体颗粒接触与捕捉。这样就形成高浊时期有些地方混凝剂水解产物局部集中，而有些地方根本没有。混凝剂局部集中的地方矾花迅速长大，形成松散的矾花颗粒，遇到强的剪切力吸附桥则被剪断，出现了局部过反应现象。药剂没扩散到的地方胶体颗粒尚未脱稳，这部分絮凝反应势必不完善。这一方面是因为它们跟不上已脱稳胶体颗粒的反应速度，另一方面是因为混凝剂集中区域矾花迅速不合理长大，也使未脱稳的胶体颗粒失去了反应碰撞条件。这样就导致了高浊时期污泥沉淀性能很差，水厂出水水质不能保证。按传统工艺建造的水厂，在特大高浊时都需大幅度降低其处理能力，以保证出水水质。这是由于过去工程届的人们对亚微观传质现象不认识，对其传质的动力学致因也不认识，因此传统的混合设备无能力解决高浊时混合不均问题，这不仅使水厂在特大高浊时大幅度降低处理能力。而且造成药剂的严重浪费和造成出水的Ph值过低。亚微观扩散究其实质是层流扩散，其扩散规律与用蜚克定律描写的宏观扩散规律完全不同。当研究尺度接近湍流微结构尺度时，物质扩散过程不一定是从浓度高的地方往低的地方扩散。在湍动水流中亚微观传质主要是由惯性效应导致的物质迁移造成的，特别是湍流微涡旋的离心惯性效应。我们发明的串联管式初级混凝设备和管式微涡初级