近距离观察机械澄清过程和澄清的化学

颗粒直径(毫米)

粒子类型

是时候安顿好一只脚了

10．0

砾石

0.3秒。

1.0

粗砂

3.0秒。

0．1

细沙

38.0秒。

0.01

淤泥

33.0分钟

0.001

细菌

35.0小时

0.0001

粘土颗粒

230天

0.00001

胶体粒子

65年

1ppm配方或化学品

碱度还原

增加

Na2S04增加

增加

总固体增加e

A12 (S04) 318

0.45

0.45

0.64

0.40

0.16

A12 (S04) 3 (NH4) 2 S04•24净水

0.33

0.44

0.63

0.29

0.27

A12 (S04) 3 k2s04 -24 3

0.32

0.43

0.60

0.28

0.30

FeS04 7的3

0.36

0.36

0.61

0.31

0.13

FeS04 -VHzO + iSCy

0.54

0.36

0.51

0.48

0.18

价(S04) 3

0.76

0.76

1.07

0.64

0.27

H2s04 - 96%

1.00

1.00

1.42

0.88

0.36

H2S04 - 93.2%(66°Be)

0.96

0.95

1.36

0.84

0.34

H2S04 - 77.7%(66°Be)

0.79

0.79

1.13

0.70

0.28

NaS04

-

0.64

0.95

-

1.00

Na2Al204

增加0.54

-

-

减少了0.47

注意，使用金属盐进行凝固可能会增加溶解固体的数量。人们必须考虑到这些溶解的固体对下游的影响。此外，悬浮物铝结转的影响。和铁……必须考虑化合物及其对下游工艺的相关影响。

当pH值在5.5到8.0之间时，铝盐是最有效的混凝剂。因为它们与水中的碱度发生反应，可能需要以石灰或纯碱的形式添加额外的碱度(称为缓冲)。使用表3中的值来指导您。另一方面，铁盐在较高的pH值范围内(8 - 10 pH值之间)是最有效的混凝剂。铁盐还会降低碱度和pH值;因此，必须添加额外的碱度。铝酸钠增加水的碱度，所以必须注意不要超过pH值和碱度指南。从上面讨论的反应可以明显看出，水的碱度关系的工作知识是必须的。通过使用无机混凝剂，我们可以产生大量的低固体含量的污泥，难以脱水，干燥非常缓慢。要产生的污泥的性质和估计数量需要仔细确定，部分是通过设计和建造工厂之前的中试规模和台架测试。

聚合物通常被描述为分子量为1,000或更少到5,000,000或更多的长链。沿着分子的链或主干有许多带电位点。在初级混凝剂中，这些位点是带正电荷的。这些位点可以吸附到水中带负电荷的粒子上。为了实现最佳的聚合物分散和聚合物/颗粒接触，初始混合强度至关重要。混合必须迅速彻底，用于电荷中和的聚合物不能过稀释或过度混合。在系统的上游添加这些聚合物，它们的性能就越好。因为大多数聚合物是粘性的，它们必须适当稀释之前，他们加入影响水．特殊的混合器，如静态混合器，混合三通和专门设计的化学稀释和饲料系统都是聚合物稀释的辅助。静态或不动的混合器特别适用于这种应用。请参阅图20，以获得在线静态混合器的示例。

图20。用于多电解质添加的在线静态混合器的示例。

一旦悬浮固体的负电荷被中和，絮凝就开始了。絮凝作用可以看作是凝固过程的第二步。电荷减少增加了粒子-粒子碰撞的发生，促进了粒子团聚。未被吸收的聚合物分子的部分突出到溶液中一段距离，并可与相邻的颗粒反应，促进絮凝。当两个或多个带有聚合物链的浊度颗粒连接在一起时，中和颗粒的桥接也会发生。重要的是要记住，在这一步中，当粒子碰撞并形成更大的聚集体时，混合能量应该大到足以引起粒子碰撞，但又不能大到在形成这些聚集体时破坏它们。在某些情况下，使用絮凝剂促进更快更好的絮凝。这些絮凝助剂通常是高分子量的阴离子聚合物。对于初级混凝剂和在混凝后形成非常小颗粒的水源，絮凝剂通常是必需的。一个很好的例子是低浊度但高颜色的水(胶体悬浮)。

我们要讨论的最后一个问题是颜色去除。这可能是最难从水中去除的杂质。在地表水中，颜色与腐烂植物的溶解或胶状悬浮液和其他胶状悬浮液有关。这种物质的成分主要是单宁酸和木质素，这些成分将植物中的纤维素细胞结合在一起。除了在饮用水中的不良外观外，这些有机物还会在下游的水净化过程中造成严重的问题。例子:

1.昂贵的derninerizer树脂会被这些材料不可逆地污染。

2.其中一些有机物的结构中含有螯合的微量金属，如铁和锰，这可能会导致冷却系统中严重的沉积问题。

在澄清器中有许多优化脱色的方法。最常见的三种方法是:

•预氯化(在澄清器之前)显著提高了有机物的去除，并减少了混凝剂的需求。

•用于混凝的聚合物的正确选择对有机去除有重大影响。

•去色受pH值影响。一般来说，有机物在低pH值下不易溶解。

设备选择的回顾

虽然我们已经讨论了主要的硬件，但仍然值得回顾与主要类别的澄清器过程相关的硬件。这一过程的主要类别是:

•传统

•solids-contact

•污泥层

常规澄清是该过程的最简单形式。它依赖于使用一个大罐或水平盆沉淀絮凝固体。图21提供了基本配置的草图。该盆通常包含独立的室快速混合和沉降。前两个步骤对于实现良好的澄清至关重要。混凝剂与悬浮物接触需要一个初始的湍流混合期。接下来是一段时间的温和搅拌，这有助于增加颗粒碰撞和浮冰大小。滞留时间一般为3 ~ 5分钟，絮凝时间为15 ~ 30分钟，沉降时间为4 ~ 6小时。混凝剂被添加到快速混合室的废水中，有时直接添加到上游。水通过混合室进入沉淀池。 Refer again to Figure 21, which is a classical large-坦克澄清器．水向四周扩散，而絮凝颗粒沉降到底部。累积的污泥被刮入污泥收集池进行清除和处置(有时是后处理，如第10章所述)。干净的水流过一个堰，并被保存在一个水箱，这被称为一个清井。常规澄清器的矩形版本如图22所示。这种装置被称为卧式盆式澄清器。

开车

开车

图21。大型水箱或圆形澄清器示意图。

图22。卧式盆式澄清器示意图。

采用高固体接触区以获得更好的出水质量通常是有利的。这是在上升流澄清器中完成的，之所以这样叫是因为当固体沉降到底部时，水向上流过澄清器。大多数上流式澄清器是固体接触式或污泥包层式澄清器，两者在操作原理上有一定的差别。这两种类型单元的截面如图23和24所示。两个装置在澄清器内都有一个倒锥。锥内是快速混合区和高固体浓度区。在快速混合区或澄清池上游的某处添加混凝剂。

搅拌器

搅拌器

图23。固体接触澄清器示意图。

搅拌器

搅拌器

图24。污泥毯式澄清器示意图。

在solids-contact澄清器时，原水被抽入主要混合区，其中初始混凝与絮凝发生。二级混合区用于产生大量的颗粒碰撞，使较小的颗粒被夹带在较大的浮冰中。水从倒锥流出，进入沉降区在那里，固体沉降到底部，清澈的水流过堰。固体被拉回主要的混合区，引起大浮冰的再循环。混合区的固体浓度由偶然或连续控制排污污泥。

澄清剂的一些应用要点。

初级混凝剂需要充分混合仔细阅读所有设备手册，了解操作范围和限制用不同的进料点进行实验聚合物的进料不要离氯或其他氧化剂太近使用聚合物稀释水拆分聚合物进料仔细观察排空观察中心井进行故障排除并观察任何化学剂量变化的需要优化操作变量(例如:污泥床深度，涡轮转速，化学进料速率等)

的污泥层澄清器(图24)更进一步，通过将水从澄清器底部通过悬浮固体毯(充当过滤器)向上输送。在澄清器内的倒锥从澄清器底部到顶部产生越来越大的横截面积。因此，当水接近顶部时，向上的速度减小。在某一时刻，向上的水的速度恰好平衡了向下的固体颗粒的速度，固体颗粒悬浮起来，较重的颗粒悬浮在更接近底部的地方。当含有絮凝固体的水通过这个覆盖层时，颗粒被吸收到较大的浮冰上，这增加了浮冰的大小，并使其下降到较低的水平。它最终落在澄清器的底部，再循环或抽出。

虽然这些过程看起来相对简单，特别是与许多化学制造操作有关或单位过程中，有许多操作问题会使操作人员的生活很痛苦。浮冰携带过多是一个非常普遍的问题。这通常与液压过载或意外流量激增有关。你可以通过平衡流量(计量澄清器的流量)来解决这个问题，这将有助于抑制涌流。不幸的是，水力过载条件并不是浮冰过量携带的唯一原因。其他原因可能是热流，短路效应，低密度浮冰，化学进料问题。另一个常见的作业者问题是中井没有浮冰。这可能是由于化学品进料不足或污泥床再循环的损失造成的。请参考此页上的边栏讨论，了解一些您可以尝试的常规纠正措施。

您必须调查并应用试错现场测试来解决其中一些问题。当安装新设备时，明智的做法是在调试和启动期间花时间探索工艺的操作限制，并培训操作人员如何处理这类问题。

浮冰问题的纠正措施

浮冰残留过多

原因:液压过载;流激增。

纠正措施:平衡流量以消除浪涌。

原因-。热电流。

纠正措施:平衡流量。

原因:短路。

纠正措施:使用示踪染料确认和识别问题的确切性质。检查澄清器内部结构，如混合挡板，并根据需要进行修改。原因:低密度浮冰。

纠正措施:增加混凝剂/絮凝剂剂量。原因:化学饲料问题。

纠正措施:检查泵和仪表设置。确认该设置与预期的化学进料速率相符。Centerwell没有浮冰原因:化学物质不足。

纠正措施:检查给水泵的运行情况。检查泵的设置。原因:污泥床再循环丢失。纠正措施:缓慢增加再循环。