CN115259321B - 一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统 - Google Patents

一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115259321B
CN115259321B CN202211013650.0A CN202211013650A CN115259321B CN 115259321 B CN115259321 B CN 115259321B CN 202211013650 A CN202211013650 A CN 202211013650A CN 115259321 B CN115259321 B CN 115259321B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flocculation
grid
water
phase
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211013650.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115259321A (zh
Inventor
陈忠林
王斌远
沈吉敏
崔学刚
李一蒙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Youfang Water Purification Technology Co ltd
Original Assignee
Harbin Youfang Water Purification Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Youfang Water Purification Technology Co ltd filed Critical Harbin Youfang Water Purification Technology Co ltd
Priority to CN202211013650.0A priority Critical patent/CN115259321B/zh
Publication of CN115259321A publication Critical patent/CN115259321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115259321B publication Critical patent/CN115259321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5281—Installations for water purification using chemical agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5209—Regulation methods for flocculation or precipitation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，涉及一种混凝系统。目的是解决现有的混合及絮凝工艺中因静态混合设备阻力大、易堵塞，设备故障率高等缺缺陷，导致混合絮凝效果不好，从而影响后续沉淀工艺的问题。系统包括混凝池，多层反应网格单元、可调式框架、异向絮凝维持系统。本通过异向絮凝维持系统产生可调节的微气泡延长絮凝池中的异向絮凝时间，使混凝剂和水更加充分混合，提高混凝反应的效率，使胶体颗粒在气液等多相中环境中，高效无规则地运动和高效碰撞，使胶体迅速脱稳，提高混凝效率，并且能够缩短絮凝时间，构造简单，施工方便，运行维护管理简单易行，对原水水质的适应性强。

Description

一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统
技术领域
本发明属于净水技术领域，具体涉及一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统。
背景技术
混凝是水处理工艺中重要处理工艺之一，混凝工艺一般分为混合和絮凝两个阶段，其中，混合阶段一般为管式静态混合器等外置于絮凝池的独立处理单元，其缺点是水头损失大，混合效果不佳；并且设备阻力大，易堵塞和损坏，机械搅拌设备故障率高等缺缺陷，增加水厂的基础投资和后期维护投资。在絮凝阶段，又分为异向絮凝和同向絮凝两个阶段，其中异向絮凝依赖于水中胶体颗粒的布朗运动提供的动力永无停息地做着无规则的运动和相互碰撞，这个过程一般持续时间较短，但絮体成长效率较高，但当颗粒尺寸到达1μm以后，布朗运动逐渐消失，异向絮凝也逐渐转化为同向絮凝。而同向絮凝一般由机械搅拌或水力搅拌等外加动力维持。与异向絮凝相比，同向絮凝的效率较低，所需要的外加动力较多。
在整个絮凝阶段，水流的紊动程度必须和混凝剂的水解速度相匹配，而且必须在混凝剂完全水解之前将其均匀分布到水体中，并保证足够的运动时间使之充分发挥作用，但时间不可太长，浊度的去除是和混凝剂的扩散程度紧密相关的，过度搅拌造成的絮体破碎对浊度的去除率没有显著影响。因此，完成高效混合以及控制合理的搅拌程度对于絮凝池的处理效率有着重要作用，现有的网格絮凝池混合器置于絮凝池之外，混合效果不佳且增加基础建设和运行管理的投资和难度，且絮凝池中格网孔的数量和孔眼在初期建设时已固定化，无法根据水质和水量的变化灵活调整，导致絮凝反应器中水流前后流速变化不合理，不利于絮凝过程的进行，不易形成矾体，或者导致形成的矾体发生破碎，不能保证药剂充分反应，从而影响后续沉淀工艺的效果。传统絮凝池仅依靠相对规则的网格提供外加动力，仅可在一定程度内增大同向絮凝的强度，无法维持异向絮凝的有效时长。
国内外对强化混凝技术的研究，主要集中在将优选的混凝剂、助凝剂充分、均匀的扩散于水体中并在水流作用下使絮凝颗粒相互碰撞，形成较大的絮体。但混合方式和反应过程一样，均是影响强化混凝单元的重要因素。所以，水力条件优化应包括优化混合过程和反应过程，混合过程决定了混凝剂在水中混合与扩散的快慢、程度，反应过程则是促使微絮体颗粒继续形成粗大而密实的沉降颗粒的过程。为了使微絮体颗粒增大，就需要同时在混合和絮凝设备构造方面进行研究，探讨絮凝与絮凝动力学过程及其相互关系，使混合和絮凝设备均能够提供适合于微絮体颗粒充分增长的条件，从而提高絮凝反应的效果，为后续沉淀做好准备。
发明内容
本发明的目的是提供一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，该工艺将投药混合与胶体絮凝阶段合二为一，在省去管式混合器等混合设备的同时，解决现有的混凝及絮凝工艺中因混合设备或机械搅拌设备不佳，导致絮凝效果不好，从而影响后续沉淀工艺的问题。本发明一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，包括：
混凝池，所述混凝池按水流方向依次为混合区、前段絮凝区、中段絮凝区和末段絮凝区共四个反应区，混合区、前段絮凝区、中段絮凝区和末段絮凝区内均依次设置有多个竖井；竖井内水流竖向流动，竖井侧壁上设置有过水洞口，相邻的竖井侧壁上的过水洞口上下交替设置，相邻的竖井内的水流在竖向上流动方向相反；
多层反应网格单元，所述多层反应网格单元设置在竖井内；不同反应区的竖井内反应网格单元的数量按混合区、前段絮凝区、中段絮凝区、末段絮凝区的顺序依次减少，且反应网格单元的间距依次增大；当水流通过多层反应网格单元时形成涡流，增大水流的紊动程度；反应网格单元具有网格盘和网盘边框，网格盘为多孔结构，网格盘固定于网盘边框内；
可调式框架，所述可调式框架用于固定多层反应网格单元，调节相邻的反应网格单元的间距；
异向絮凝维持系统，所述异向絮凝维持系统具有供气管和多个布气管，供气管与多个布气管连通，异向絮凝维持系统设置在混合区、前段絮凝区和中段絮凝区的竖井内，多个布气管水平布置在反应网格单元上；异向絮凝维持系统产生的气泡用于增大水体紊动程度，有效维持异向絮凝的时长，同时增大水流速梯度；
异向絮凝是由布朗运动造成的颗粒碰撞聚集，由于布朗运动方向的不规律性，对某一个胶体来说，它可能受到来自各个方向的颗粒的碰撞，故称为“异向”。其碰撞速率与水温成正比，与颗粒数量的平方成正比，而与颗粒尺寸无关。但当颗粒的粒径大于1μm时布朗运动消失，但此时胶体颗粒的尺寸仍然较小，仍不利于沉淀，因而此时需要借助机械或水力方式，辅助维持水的紊动程度，迫使水中胶体进行同向絮凝。
异向絮凝阶段，胶体颗粒之间的有效碰撞几率更大，胶体颗粒之间、胶体颗粒和絮凝剂之间的接触更充分。现有技术中，当异向絮凝进行到颗粒尺寸大于1μm时，异向絮凝逐渐停止，借助外力进入同向絮凝阶段。同向絮凝是指由外加能量或消耗自身势能产生流体运动而造成的颗粒碰撞聚集的过程。但是，同向絮凝的弊端在于，机械搅拌或水力搅拌的幅度和范围并不符合胶体的小颗粒尺寸特点，往往易导致同向絮凝效果不好，颗粒有效碰撞次数不足，使絮凝池中胶体的混凝反应不彻底，将胶体的混凝反应延后至后续处理工艺阶段，甚至用户用水点出水中出现絮凝物。
因此，延长异向絮凝的时间，使胶体脱稳和重新聚集等混凝反应在短时间内发生更为彻底。而维持异向絮凝，实际上就是维持颗粒的不规则运动，向待处理水中通入气体，使胶体等颗粒物质处于多相紊流中，增加了颗粒之间不规则的运动和相互碰撞。
根据异向絮凝的水力状态，斯笃克斯公式(公式1)可描述异向絮凝阶段，单位体积中的颗粒碰撞速率。
Np＝8πdDBn2 公式3
式中：Np—单位体积中的颗粒在异向絮凝中碰撞速率(1/cm3·s)；
d—水中颗粒的直径(cm)；
DB—布朗运动扩散系数(cm2/s)；
n—水中颗粒的数量浓度(个/cm3)；
其中，布朗运动扩散系数DB可用斯笃克斯-曼因斯坦公式表示：
式中：K—波兹曼常数(1.38×10-16g·cm2/s2·k)；
T—水的绝对温度(K)；
γ—水的运动黏度(cm2/s)；
ρ—水的密度(g/cm3)；
将公式4代入公式3得到公式5：
而水中的浊度单位NTU指的是1L水中含有1mgSiO2所构成的浑浊程度，单位是mg/L，根据密度计算公式：
ρSiO2＝m/V 公式6
式中：ρSiO2—SiO2的密度(g/cm3)；
m—SiO2的质量(g)；
V—SiO2的体积(cm3)；
其中，SiO2的密度为2.2g/cm3，经计算，1mg SiO2的体积约为4.5×10-4cm3，而SiO2的直径是40nm～2000nm之间，体积约为3.35×10-17cm3～4.19×10-12cm3，那么，1L浊度为1NTU的原水中，所含颗粒的数量约为1.34×1013～1.07×108个；用Δ表示原水中的浊度，那么公式5可转化为：
式中：Δ—原水中的浊度(NTU)；
T—水的绝对温度(K)；
γ—水的运动黏度(cm2/s)；
ρ—水的密度(g/cm3)；
由上述公式可以看出，异向絮凝的实质是布朗运动，在保持布朗运动的前提下，单位体积中的颗粒在异向絮凝中碰撞速率(Np)仅与原水中的浊度、水的绝对温度以及水的运动黏度有关，在原水水质确定的情况下，为了达到更好的絮凝效果，实现异向絮凝，在絮凝反应的第一阶段，仅需要尽可能延长类布朗运动的时间。布朗运动仅存在于颗粒尺寸为10-5～10-3cm的粒子之间，这些小的微粒处于液体或气体中时，由于液体分子的热运动，微粒受到来自各个方向液体分子的碰撞，当受到不平衡的冲撞时而运动，由于这种不平衡的冲撞，微粒的运动不断地改变方向而使微粒出现不规则的运动。这种运动对于胶体互相碰撞进而脱稳有着重要意义，而当颗粒尺寸超过10μm时，分子之间的相互碰撞和自主的无规则热运动对胶体颗粒的撞击作用会减弱，因此，胶体脱稳效率降低，为了维持异向絮凝的持续时间，需进行类似于布朗运动的无规则外加动力，而引入气相即可满足无规则造成水体紊动的条件。在絮凝反应初期，需要尽可能多的无规则动力维持异向絮凝，因此，气相引入系统的强度应在安全范围内尽可能大，气相流量可控制在0.1～5m3/min，气相引入压力可控制在15～100kPa。为确保气相稳定引入，气相引入机械应采用一用一备。
而在絮凝反应中期和末期，为了维持已形成的矾花形态，可降低气相引入的强度，使系统逐渐进入自由沉降状态，为后续沉淀工艺做好前期准备。中段的气相引入机械强度应降低至始段的二分之一，末段可根据具体情况取消气相引入，仅依靠数量较少的网格维持水体的轻微紊动状态。
在混合区第一个竖井内投加絮凝剂，混合区和前段絮凝区内进行异向絮凝，异向絮凝过程中，异向絮凝维持系统每平米池体面积的气相总流量控制在0.2～5m3/min，布气管的压力控制在15～100kPa；
中段絮凝区和末段絮凝区内进行同向絮凝，同向絮凝过程中，混凝系统的水中能量输入用速度梯度G0表示，G0＝20～70s-1，G0按速度梯度公式1计算：
式中：
Gi—第i个竖井中水的速度梯度(s-1)；
M—混凝系统中竖井的总数量(个)；
其中，第i个竖井中的速度梯度Gi按照公式2计算：
式中：
Gi—第i个竖井中水的速度梯度(s-1)；
Qi—第i个竖井的水流量(m3/h)；
Ai—第i个竖井的长度(m)；
Bi—第i个竖井的宽度(m)；
Ni—第i个竖井中网格盘的数量(个)；
ηi—第i个竖井中的网格盘的开孔率(％)；
Ti—第i个竖井的水力停留时间(s)；
γ—水的运动黏度(cm2/s)；
在第i个竖井的流量Qi、第i个竖井的水力停留时间Ti、水的运动黏度γ一定时，通过调整网格盘的开孔率ηi、第i个竖井的长度Ai、第i个竖井的宽度Bi、第i个竖井的竖井中网格盘的数量Ni、混凝系统中竖井的总数量M来确保混凝系统总的G值满足20～70s-1。
上述速度梯度公式的推导过程如下：
在中段絮凝区和末段絮凝区内进行同向絮凝过程中，多层反应网格单元为水中的同向絮凝提供水力动力，用速度梯度G值来表达水中能量输入情况：
式中：ρ—水的密度(g/cm3)；
g—重力加速度(m/s2)；
h—水头损失(m)；
μ—水的动力粘度(N·s/m2)；
T—停留时间(s)；
γ—水的运动黏度(cm2/s)；
待处理水通过网格絮凝池的网格盘时，通过网格盘处，处于突然扩大和突然缩小不断重复的状态，局部水头损失应按下式计算：
式中：ζ—局部阻力系数；断面突然扩大时，断面突然缩小时，/>
g—重力加速度(m/s2)；
v—水的流速(m/s)；
A1—扩大前的断面面积；
A2—扩大后的断面面积；
因此，对于有N层网格盘(1)的竖井，局部水头损失
式中：N—竖井中网格盘的数量(个)；
η—网格盘的开孔率(％)；
其中，
式中：Q—竖井流量(m3/h)；
A—竖井的长度(m)；
B—竖井的宽度(m)；
将公式11代入公式10，再代入公式8可得：
式中：Q—竖井流量(m3/h)；
A—竖井的长度(m)；
B—竖井的宽度(m)；
N—竖井中网格盘的数量(个)；
η—网格盘的开孔率(％)；
T—停留时间(s)；
γ—水的运动黏度(cm2/s)。
进一步地，所述的可调式异向絮凝维持系统中供气管的进气端与鼓风机相连，鼓风机向布气管提供带压气流并向水中引入无规则的气相流动；供气管的出气端与布气管根据管道以焊接或粘接等的方式相连，布气管的末段以管帽封堵。
进一步地，混凝池总的水力停留时间为10～30min，
混合区竖井内竖向流速为0.18～0.22m/s，每平米竖井池体面积的气相流量控制在0.1～2.5m3/min，水力停留时间为2～3min；
前段絮凝区的竖井内竖向流速为0.14～0.2m/s，每平米竖井池体面积的气相总流量控制在0.05～1.5m3/min，水力停留时间为2～9mim，
中段絮凝区的竖井内竖向流速为0.14～0.2m/s，每平米竖井池体面积的气相总流量控制在0.05～1.0m3/min，水力停留时间为3～9min；
末段絮凝区的竖井内竖向流速为0.1～0.14m/s，水力停留时间为3～9min；
孔洞计算流速：混合区0.35～0.3m/s，前段絮凝区0.2～0.3m/s，中段絮凝区0.15～0.2m/s，末段絮凝区0.1～0.14m/s；
网孔或过栅流速：混合区0.25～0.35m/s，前段絮凝区0.25～0.30m/s，中段絮凝区0.22～0.25m/s，末段絮凝区0.15～0.20m/s。
进一步地，多个布气管成辐射状设置在最下层的反应网格单元中网格盘的下表面，能够均匀布气；供气管设置在多个网格盘的中心。
进一步地，混合区的竖井内反应网格单元不少于5层，前段絮凝区的竖井内反应网格单元不少于5层，中段絮凝区的竖井内反应网格单元不少于3层，末段絮凝区的竖井内反应网格单元为0～2层。
进一步地，絮凝池的竖井内设置有穿孔排泥管或单斗排泥装置，并采用快开排泥阀；穿孔排泥管的长度小于5m、直径为150～300mm。
进一步地，所述网格盘的开孔率为20％～80％。
进一步地，所述相邻的反应网格单元的间距为100mm～2000mm。
进一步地，所述反应网格单元中网盘网盘的材质采用耐腐蚀材料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明能够通过调节网格盘的开孔率、竖井的长度、宽度、竖井中网格盘的数量等参数来确保G值满足水中能量输入情况，能够随时根据源水的水质和水量调整速度梯度，保证续混凝反应的进行。
2、本发明取消了现有的混凝工艺中静态混合器、机械搅拌等混合单元，以可调节气态引入的方式，使水中胶体颗粒进行高效充分混合，同时延长异向絮凝的时间，使混凝剂和水更加充分混合，不但节省了静态混合单元的投资，同时优化了混凝的效果。
3、本发明针对传统网格絮凝池格网数量和孔眼开孔率无法随原水水质和水量的变化而灵活调节的劣势，从改善混凝过程中的水利条件为技术新核心辅助混凝剂的效力发挥到更优的状态，为后续混凝反应的进行提供有利基础。
4、本发明通过异向絮凝维持系统产生可调节的微气泡进行异向絮凝并且异向絮凝的时间延长，维持颗粒的不规则运动，能够增加胶体颗粒之间的有效碰撞几率，使胶体颗粒之间、胶体颗粒和絮凝剂之间的接触更充分，对混凝剂和水进行更加充分的混合，胶体等颗粒物质处于多相紊流中，异向絮凝的时间延长，维持水的紊动程度，进而进一步提高混凝反应的效果，使絮凝反应在气液等多相中高效进行，使胶体迅速脱稳，提高混凝效率。
5、本发明可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统中每个竖井中的反应网格的单层网格尺寸、多层网格间距均可调，能够根据原水的浊度、温度、pH值和有机物含量等具体情况进行调节或预制，以适应不同原水水质要求。
6、本发明将投药混合与胶体絮凝阶段合二为一，在省去管式混合器、机械搅拌等混合设备的同时，解决现有的混合及絮凝工艺中因静态混合设备阻力大、易堵塞，设备故障率高等缺缺陷。
附图说明
图1为实施例1中絮凝池(5)的结构(俯视)示意图；
图2为图1中絮凝池(5)的纵向剖面图；
图3为多层反应网格单元、可调式框架(3)、异向絮凝维持系统(4)的结构示意图；
图4反应网格单元的结构示意图；
图5为固定杆(7)和分层套管(8)的结构示意图；
图6为异向絮凝维持系统(4)的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
在某寒冷地区，冬季低温时期，地表水呈现低温低浊的特性，进水的水质为：浊度为10～15NTU，色度为15度，水温4℃，pH值为7.5，UV254为0.185AU/cm，耗氧量为5～8mg/L。
利用可调节气液多相涡流混凝反应异向絮凝池对该地表水进行混凝反应，其包括步骤如下：
所述可调节气液多相涡流异向絮凝网格絮凝池包括：
混凝池(5)，所述混凝池(5)按水流方向依次为混合区、前段絮凝区、中段絮凝区和末段絮凝区共四个反应区，混合区、前段絮凝区、中段絮凝区和末段絮凝区内均依次设置有多个竖井；竖井内水流竖向流动，竖井侧壁上设置有过水洞口，相邻的竖井侧壁上的过水洞口上下交替设置，相邻的竖井内的水流在竖向上流动方向相反；絮凝池(5)的竖井内设置有穿孔排泥管，穿孔排泥管的直径为200mm。
多层反应网格单元，所述多层反应网格单元设置在竖井内；不同反应区的竖井内反应网格单元的数量按混合区、前段絮凝区、中段絮凝区、末段絮凝区的顺序依次减少，且反应网格单元的间距依次增大；混合区和前段絮凝区中相邻的反应网格单元的间距为220mm，中段絮凝区中相邻的反应网格单元的间距为500mm，末段絮凝区中相邻的反应网格单元的间距为2000mm；当水流通过多层反应网格单元时形成涡流，增大水流的紊动程度；反应网格单元具有网格盘(1)和网盘边框(2)，网格盘(1)为多孔结构，网格盘(1)固定于网盘边框(2)内；
可调式框架(3)，所述可调式框架(3)用于固定多层反应网格单元，调节相邻的反应网格单元的间距；可调式框架(3)包括多个并列的固定杆(7)、套设在固定杆(7)上的多个分层套管(8)，多个并列的固定杆(7)穿过多层反应网格单元中的网盘边框(2)，相邻的反应网格单元通过可调式框架(3)中同一高度的分层套管(8)间隔；
异向絮凝维持系统(4)，所述异向絮凝维持系统(4)具有供气管(6)和多个布气管(10)，供气管(6)与多个布气管(10)连通，多个布气管(10)成辐射状设置在最下层的反应网格单元中网格盘(1)的下表面，能够均匀布气；供气管(6)设置在多个网格盘(1)的中心；供气管(6)的进气端与鼓风机相连，鼓风机向布气管(10)提供带压气流并在水中形成气泡；供气管(6)的出气端与5个布气管(10)连通并以焊接的方式相连，布气管(10)的末段以管帽(9)封堵；异向絮凝维持系统(4)设置在混合区、前段絮凝区和中段絮凝区的竖井内，异向絮凝维持系统(4)产生的气泡用于强化搅拌水体，有效增大水流速梯度；
在混合区第一个竖井内投加絮凝剂，混合区和前段絮凝区内进行异向絮凝，异向絮凝过程中，异向絮凝维持系统(4)每平米池体面积的总气相流量控制在0.2～5m3/min，布气管(10)的压力控制在15～100kPa；
中段絮凝区和末段絮凝区内进行同向絮凝，同向絮凝过程中，混凝系统的水中能量输入用速度梯度G0表示，G0＝20～70s-1，G0按速度梯度公式1计算：
式中：
Gi—第i个竖井中水的速度梯度(s-1)；
M—混凝系统中竖井的总数量(个)；
其中，第i个竖井中的速度梯度Gi按照公式2计算：
式中：
Gi—第i个竖井中水的速度梯度(s-1)；
Qi—第i个竖井的水流量(m3/h)；
Ai—第i个竖井的长度(m)；
Bi—第i个竖井的宽度(m)；
Ni—第i个竖井中网格盘(1)的数量(个)；
ηi—第i个竖井中的网格盘(1)的开孔率(％)；
Ti—第i个竖井的水力停留时间(s)；
γ—水的运动黏度(cm2/s)；
在第i个竖井的流量Qi、第i个竖井的水力停留时间Ti、水的运动黏度γ一定时，通过调整网格盘(1)的开孔率ηi、第i个竖井的长度Ai、第i个竖井的宽度Bi、第i个竖井的竖井中网格盘(1)的数量Ni、混凝系统中竖井的总数量M来确保混凝系统总的G值满足20～70s-1，其中，Ai为900mm，Bi为880mm；
待处理水从总进水渠进水的同时，投加混凝剂聚合氯化铝(PAC)，投加量4.0mg/L(以Al3+计)，待处理水由总进水渠进入可调节气液多相涡流混凝反应异向絮凝池，水流依次流经1#～12#竖井：1#～2#竖井为混合区，3#～4#竖井为前段絮凝区，混合区和前段絮凝区的每个竖井中设置反应网格单元8层，网格盘(1)开孔率为55％；5#～8#竖井为中段絮凝区，中段絮凝区的每个竖井中设置反应网格单元5层，网格盘(1)开孔率为58％，其中，在7#竖井中投加PSi(聚硅酸助凝剂)，助凝剂投加量为5mg/L；9#～12#竖井为末段絮凝区，末段絮凝区的每个竖井中设置反应网格单元2层，网格盘(1)开孔率为65％。
混合区内竖井平均竖向流速为0.18m/s，竖井之间的孔洞流速为0.35m/s，异向絮凝维持系统(4)的每平米池体面积的气相总流量控制在0.5m3/min；
前段絮凝区内竖井平均竖向流速为0.14m/s，竖井之间的孔洞流速为0.30m/s，异向絮凝维持系统(4)的每平米池体面积的气相总流量控制在0.38m3/min；
中段絮凝区内竖井平均竖向流速为0.14m/s，竖井之间的孔洞流速为0.20m/s，异向絮凝维持系统(4)的每平米池体面积的气相总流量控制在0.19m3/min；
末段絮凝区内竖井平均竖向流速为0.10m/s，竖井之间的孔洞流速为0.14m/s，无需异向絮凝维持系统，无气相引入。
混合区内竖井水力停留时间为3min；前段絮凝区内竖井水力停留时间为5min，中段絮凝区内竖井水力停留时间为5min；末段絮凝区内竖井水力停留时间为8min。
网孔或过栅流速：混合区0.3m/s，前段絮凝区0.25m/s，中段絮凝区0.22m/s；末段絮凝区0.15m/s。
可调节气液多相涡流混凝反应异向絮凝池中混凝过程大致分为三个阶段，第一阶段是混凝剂与水中胶体的快速混合阶段，并在外加动力的帮助下维持异向絮凝；第二阶段是絮凝体成长阶段，絮体尺寸在这一阶段逐渐变大，絮体尺寸可达到10～50mm，而尺寸过大的絮凝体在水中易出现上浮现象，在外加动力和网格作用下，本阶段末期，过大絮体被打碎重塑，絮体形态趋于密实紧凑；第三阶段为絮凝体稳定增大阶段，这一阶段的絮体保持着大颗粒形态，同时密度更利于下沉，为后续沉淀阶段做准备。
从12#竖井流出的含密实絮凝体的水，进一步流入下一道斜管沉淀池(11)处理工艺中，然后经沉淀池沉淀后再流入滤池(12)中进行过滤，最终进行消毒后，作为出厂水产出。
经本实施例参与的净水处理工艺处理效果为：沉淀池出水浊度为1NTU，色度为5度，水温10℃，pH值为7.2，UV254为0.03AU/cm，耗氧量为3mg/L。

Claims (9)

1.一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：包括：
混凝池（5），所述混凝池（5）按水流方向依次为混合区、前段絮凝区、中段絮凝区和末段絮凝区共四个反应区，混合区、前段絮凝区、中段絮凝区和末段絮凝区内均依次设置有多个竖井；竖井内水流竖向流动，竖井侧壁上设置有过水洞口，相邻的竖井侧壁上的过水洞口上下交替设置，相邻的竖井内的水流在竖向上流动方向相反；
多层反应网格单元，所述多层反应网格单元设置在竖井内；不同反应区的竖井内反应网格单元的数量按混合区、前段絮凝区、中段絮凝区、末段絮凝区的顺序依次减少，且反应网格单元的间距依次增大；当水流通过多层反应网格单元时形成涡流，增大水流的紊动程度；反应网格单元具有网格盘（1）和网盘边框（2），网格盘（1）为多孔结构，网格盘（1）固定于网盘边框（2）内；
可调式框架（3），所述可调式框架（3）用于固定多层反应网格单元，调节相邻的反应网格单元的间距；
异向絮凝维持系统（4），所述异向絮凝维持系统（4）具有供气管（6）和多个布气管（10），供气管（6）与多个布气管（10）连通，异向絮凝维持系统（4）设置在混合区、前段絮凝区和中段絮凝区的竖井内，多个布气管（10）水平布置在反应网格单元上；异向絮凝维持系统（4）产生的气泡用于增大水体紊动程度，有效维持异向絮凝的时长，同时增大水流速度梯度；
在混合区第一个竖井内投加絮凝剂，混合区和前段絮凝区内进行异向絮凝，异向絮凝过程中，异向絮凝维持系统（4）每平米竖井池体面积的气相总流量控制在0.2~5m3/min，布气管（10）的压力控制在15~100kPa；
中段絮凝区和末段絮凝区内进行同向絮凝，同向絮凝过程中，混凝系统的水中能量输入用速度梯度G0表示，G0=20~70s-1，G0按速度梯度公式1计算：
G0= 公式1
式中：
Gi—第i个竖井中水的速度梯度（s-1）；
M—混凝系统中竖井的总数量（个）；
其中，第i个竖井中的速度梯度Gi按照公式2计算：
Gi= 公式2
式中：
Gi—第i个竖井中水的速度梯度（s-1）；
Qi—第i个竖井的水流量（m3/h）；
Ai—第i个竖井的长度（m）；
Bi—第i个竖井的宽度（m）；
Ni—第i个竖井中网格盘（1）的数量（个）；
ηi—第i个竖井中的网格盘（1）的开孔率（%）；
Ti—第i个竖井的水力停留时间（s）；
γ—水的运动黏度（cm2/s）；
在第i个竖井的水流量Qi、第i个竖井的水力停留时间Ti、水的运动黏度γ一定时，通过调整第i个竖井中的网格盘（1）的开孔率ηi、第i个竖井的长度Ai、第i个竖井的宽度Bi、第i个竖井中网格盘（1）的数量Ni、混凝系统中竖井的总数量M来确保混凝系统总的G值满足20~70s-1。
2.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：所述的异向絮凝维持系统（4）中供气管（6）的进气端与鼓风机相连，鼓风机向布气管（10）提供带压气流并向水中引入无规则的气相流动；供气管（6）的出气端与布气管（10）根据管道以焊接或粘接的方式相连，布气管（10）的末段以管帽（9）封堵。
3.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：混凝池（5）总的水力停留时间为10～30min，
混合区的竖井内竖向流速为0.18~0.22m/s，每平米竖井池体面积的气相流量控制在0.1~2.5m3/min，水力停留时间为2~3min；
前段絮凝区的竖井内竖向流速为0.14~0.2m/s，每平米竖井池体面积的气相总流量控制在0.05~1.5m3/min，水力停留时间为2～9mim，
中段絮凝区的竖井内竖向流速为0.14~0.2m/s，每平米竖井池体面积的气相总流量控制在0.05~1.0m3/min，水力停留时间为3~9min；
末段絮凝区的竖井内竖向流速为0.1～0.14m/s，水力停留时间为3～9min；
孔洞计算流速：混合区0.35~0.3m/s，前段絮凝区0.2~0.3m/s，中段絮凝区0.15~0.2m/s，末段絮凝区0.1～0.14m/s；
网孔或过栅流速：混合区0.25~0.35m/s，前段絮凝区0.25～0.30m/s，中段絮凝区0.22~0.25m/s，末段絮凝区0.15~0.20m/s。
4.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：多个布气管（10）成辐射状设置在最下层的反应网格单元中网格盘（1）的下表面，能够均匀布气；供气管（6）设置在多个网格盘（1）的中心。
5.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：混合区的竖井内反应网格单元不少于5层，前段絮凝区的竖井内反应网格单元不少于5层，中段絮凝区的竖井内反应网格单元不少于3层，末段絮凝区的竖井内反应网格单元为0~2层。
6.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：混凝池（5）的竖井内设置有穿孔排泥管或单斗排泥装置，并采用快开排泥阀，穿孔排泥管的直径为150~300mm。
7.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：所述网格盘（1）的开孔率为20%~80%。
8.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：所述相邻的反应网格单元的间距为100mm~2000mm。
9.根据权利要求1所述的可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统，其特征在于：所述反应网格单元中网格盘（1）的材质采用耐腐蚀材料。
CN202211013650.0A 2022-08-23 2022-08-23 一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统 Active CN115259321B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211013650.0A CN115259321B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211013650.0A CN115259321B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115259321A CN115259321A (zh) 2022-11-01
CN115259321B true CN115259321B (zh) 2023-08-08

Family

ID=83753189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211013650.0A Active CN115259321B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115259321B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN88102816A (zh) * 1988-05-12 1988-12-07 中国市政工程中南设计院 控制紊流能耗的水力混合絮凝装置
EP3090793A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-09 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Media filter comprising a coagulation/flocculation multi-step
CN114163018A (zh) * 2021-11-29 2022-03-11 西安西热水务环保有限公司 一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统和方法
CN216472396U (zh) * 2021-04-29 2022-05-10 大连大孤山污水处理有限公司 一种新型曝气式网格絮凝池
CN114751560A (zh) * 2022-05-16 2022-07-15 张妍妍 一种气浮水处理装置及其处理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN88102816A (zh) * 1988-05-12 1988-12-07 中国市政工程中南设计院 控制紊流能耗的水力混合絮凝装置
EP3090793A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-09 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Media filter comprising a coagulation/flocculation multi-step
CN216472396U (zh) * 2021-04-29 2022-05-10 大连大孤山污水处理有限公司 一种新型曝气式网格絮凝池
CN114163018A (zh) * 2021-11-29 2022-03-11 西安西热水务环保有限公司 一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统和方法
CN114751560A (zh) * 2022-05-16 2022-07-15 张妍妍 一种气浮水处理装置及其处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115259321A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104163544B (zh) 一种生态塘出水深度处理的方法和装置
CN201694863U (zh) 一体式加压溶气气浮装置
CN204151192U (zh) 造纸厂污水处理系统
CN212246585U (zh) 反冲洗废水回流絮凝过滤装置
CN105693037B (zh) 一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统及方法
CN106927558A (zh) 一种臭氧多级利用的多相流气浮装置及处理方法
CN105399200A (zh) 一种细分子化溶氧曝气装置
CN107381977A (zh) 养殖废水处理系统及其处理方法
CN106927638A (zh) 一种多级导流式mbbr污水处理系统及处理方法
CN106698653A (zh) 一种复合型节能降耗mbr污水处理系统
CN115231729A (zh) 一种全自动控制运行的高效溶气气浮装置
CN108328786A (zh) 一种水处理装置及水处理方法
CN104193082B (zh) 一种餐厨垃圾废水的快速处理装置和方法
CN103395909B (zh) 一种二级混凝气浮分离设备与方法
CN115259321B (zh) 一种可调节气液多相异向混合絮凝一体化网格混凝系统
CN102050529B (zh) 浸没式内循环膜混凝反应器水处理装置
CN101792212B (zh) 一体化空气提升sbr反应器
CN212450827U (zh) 一种外循环反硝化生物反应器
CN101549930A (zh) 高浓度印染污水的处理系统及处理方法
CN112456755A (zh) 一种废水污泥减量化处理系统
CN104402114A (zh) 水解酸化污水处理装置
CN206126924U (zh) 一种微涡旋絮凝反应池
CN115124160A (zh) 一种河道水质旁路净化处理工艺
CN104150636A (zh) 一种降低浊度强化膜分离污水纯化的装置和方法
CN212559868U (zh) 一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant