第课程名称：《水质工程学》周，第7讲次要摘授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】[重点】【难点】内容
课程名称：《水质工程学》 第 周，第 7 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】 【重 点】 【难 点】 内 容
【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】3-6混合和絮凝设施一、混合设施：要求：药剂与水快速混合均匀。G=700s =1 ~1000 s-l;t=10s～30s，最长不超2min。分类：水泵混合、管式混合、水力混合池、机械混合（一）水泵混合：将药剂加在泵吸水管或吸水喇叭口。用泵的叶轮使其快速混合特点：混合效果好，节省动力，无需再建混合设施。大、中、小水厂均可用。水厂划分：产水量小于等于1万吨/天，为小水厂；产水量大于等于10万吨/天，为大水厂；产水量介于之间的，为中水厂。不适于输水管太远情况（小于150m）药液对泵有腐蚀
【本讲课程的引入】 【本讲课程的内容】 3-6 混合和絮凝设施 一、混合设施: 要求：药剂与水快速混合均匀。 G=700s －1 ～1000 s－1 ; t=10s～30s, 最长不超 2min。 分类：水泵混合、管式混合、水力混合池、机械混合 （一） 水泵混合： 将药剂加在泵吸水管或吸水喇叭口。 用泵的叶轮使其快速混合 特点：混合效果好，节省动力，无需再建混合设施。 大、中、小水厂均可用。 水厂划分： 产水量小于等于 1 万吨/天，为小水厂； 产水量大于等于 10 万吨/天，为大水厂； 产水量介于之间的，为中水厂。 不适于输水管太远情况（小于 150m） 药液对泵有腐蚀
（二）管式混合1、管道：将药液加入压水管中，利用管道中水流的紊动力混合。要求管道中流速大于1m/s。投药量后管内水头损失大于0.3~0.4mH20。投药点至出口大于50倍管径。2、静态混合器：内为翻卷铁板，造成紊流，翻流的紊团。分成几个单元串联使用。流量过小时，效果下降，水流阻力大。药剂混合单元体管道管道.原水（静态混合器5管式静态混合器图15-153、扩散混合器：用锥形帽，将药液扩散，用孔板并造成剧烈紊流。投药一套管一塑料管世七充板支架档板原水维帽丰原水管图15-16扩散混合器
（二）管式混合 1、 管道：将药液加入压水管中，利用管道中水流的紊动力混合。 要求管道中流速大于 1m/s。 投药量后管内水头损失大于 0.3～0.4mH2O。 投药点至出口大于 50 倍管径。 2、 静态混合器： 内为翻卷铁板，造成紊流，翻流的紊团。 分成几个单元串联使用。 流量过小时，效果下降，水流阻力大。 3、 扩散混合器： 用锥形帽，将药液扩散，用孔板并造成剧烈紊流
（三）机械混合池搅拌机械：浆板式（适用2m3以下小池）螺旋奖式，透平式。9120120#500图15-22浆板功率计算图FIGURE9-2Mixinepropellers: (a) standard thee(a)(b)(c)blade (b)weedess;()guarded离心搅拌叶轮水嫩水StationaryRotorblades,diffuser(d)(c)(b)(a)FIGURE9-3Turbine impellers: (a) open straight blade; (b) bladed disk; (c) verticai curvedblade: (d)shroudedcurved blade with diffuser ring.搅拌功率：要求速度梯度为700～1000s-1混合时间：10~30s不超2min注：避免水流同步旋转，应有转速梯度。可用四周加固定档板的方法解决
（三）机械混合池 搅拌机械：浆板式（适用 2m3 以下小池）螺旋桨式，透平式。 离心搅拌叶轮 搅拌功率：要求速度梯度为 700～1000s-1 混合时间：10～30s 不超 2min 注：避免水流同步旋转，应有转速梯度。可用四周加固定档板的 方法解决
FIGURE9-10Measurements of turbine.[Afier Rushton,36]特点：效果好，不受水量变化影响，适合各种规模水厂。增加机械设备及维修。二、絮凝设施：基本要求：加药后的原水，在絮凝池中形成大的密实的絮体（肉眼可见）一一毫米级。（一）隔板絮凝池（常用于大中型水厂）1、往复式：水流回转180°，局部水头损失大，絮凝后期急转水流易使絮体破碎。接洗旋池u往复式隔板素凝池图15-17
特点： 效果好，不受水量变化影响，适合各种规模水厂。增加机械设备 及维修。 二、絮凝设施： 基本要求：加药后的原水，在絮凝池中形成大的密实的絮体 （肉眼可见）——毫米级。 （一）隔板絮凝池（常用于大中型水厂） 1、往复式：水流回转 180°，局部水头损失大，絮凝后期急转 水流易使絮体破碎
2、回转式：水流回转90°，局部水头损失小，转弯上应尽量减少冲击。隔板式是（PF）推流形反应器。要求设计池数不少于2个。（1）流速：首端：0.5~0.6m/s末端：0.2~0.3m/s中间4~6段，流速递减。（分段越多，效果越接沉淀池进进?管管图15-18回转式隔板絮凝池（2）、转弯要求：为了减少水力冲击和水头损失，转弯过水断是廊道过水断面的1.2～1.5倍，并做成圆弧形。（3）、絮凝时间：20～30min（4）、隔板净距大于0.5m（为施工和检修）池底0.02～0.03坡，并设有排泥设施，（5）计算内容：i各段水头损失：h=m%+22gC'R,vi一i段内水流速度m/s;vit一i段转弯处水流速度m/s；mi一i段廊道内水流转弯次数；一转弯处局部阻力系数180°弯，=390。弯，=1;
2、回转式：水流回转 90°，局部水头损失小，转弯上应尽量减 少冲击。 隔板式是（PF）推流形反应器。要求设计池数不少于 2 个。 （1）流速： 首端：0.5～0.6m/s 末端:0.2～0.3m/s 中间 4～6 段，流速递减。(分段越多,效果越 （2）、转弯要求：为了减少水力冲击和水头损失，转弯过水断是 廊道过水断面的 1.2～1.5 倍，并做成圆弧形。 （3）、絮凝时间：20～30min （4）、 隔板净距大于 0.5m(为施工和检修) 池底 0.02～0.03 坡，并设有排泥设施。 （5）计算内容: i 各段水头损失: i i i ti i i i l C R v g v h m 2 2 2 2 = + vi—i 段内水流速度 m/s； vit—i 段转弯处水流速度 m/s； mi—i 段廊道内水流转弯次数； ξ —转弯处局部阻力系数 180°弯，ξ =3 90 °弯，ξ =1；
li一i段总长m;Ri一i段过水断面水力半径；Ci一谢才系数，1（曼宁公式）C,=-Rn总水头损失：h=Zhi，往复式：h=0.30.5m回转式：h=0.6h往复T在10~30分钟一般在30～60秒-1在104～105低浊水，低碱水宜用较大T值。（二）折板絮凝池是由隔离板式新发展起来的。是将隔板式的板改成了“折板”，增加水的紊动或G。将流向改成了竖向流，（平流式很少）向高发展了，占地面积小。1、分类：一同波折板：波峰对波谷（1）按波板布置异波折板：波峰相对5f>进术出水出水(2)(1)图15-19单通道折板絮凝池剂面示意（1）同波折板；（2）异波折板单通道：C（2）按水流通过板间隙数多通道：
li—i 段总长 m； Ri—i 段过水断面水力半径； Ci—谢才系数， 6 1 1 i Ri n C = （曼宁公式） 总水头损失：h=∑hi，往复式：h=0.3～0.5m 回转式：h=0.6h 往复 T 在 10～30 分钟 一般在 30～60 秒-1 在 104～105 低浊水,低碱水宜用较大 T 值。 (二)折板絮凝池 是由隔离板式新发展起来的。 是将隔板式的板改成了“折板”，增加水的紊动或 G。将流向改 成了竖向流， （平流式很少）向高发展了，占地面积小。 1、 分类： 同波折板：波峰对波谷 （1）按波板布置 异波折板：波峰相对 单通道： （2）按水流通过板间隙数 多通道：
水蔬流间出水水流向上4避水平面XX133进水A-A削面图 15-20多通道折板絮溉池示意2、布置：（1）分段：目的：控制G由大到小。一般多于3段（2）流向布置：有向上流的有向下流的3、设计参数G流速有资料t100s-1（100）同波折板段0.25~0.35m/st≥120s( 60)二段0.15~0.25m/s50s-1异波折板t≥120s(40)平板25s-1三段0.10~0.21m/st≥120sT=6~15min；宜为10~15min。GT≥2X104折板夹角90°~120°波高0.25~0.4m4、特点：（1）絮凝效果好，充分利用了能量损失。（素动旋涡小且多）（2）能耗、药耗降低。，（3）停留时间短。（池体小）（4）占地少。（向高发展了）（5）连续流。可视为许多，CSTR串联接近推流式反应器（PF）（6）安装维修困难，造价高（折板间隙小）注：池底必须设排泥设施。折板板材要求无毒（可用钢丝网水泥板，或塑料板）
2、 布置： （1）分段：目的：控制 G 由大到小。 一般多于 3 段 （2）流向布置：有向上流的有向下流的 3、 设计参数 流速 t G 有资料 一段 0.25～0.35m/s t≥120s 100s-1 （ 100 ） 同波折板 二段 0.15～0.25m/s t≥120s 50s-1 （ 60） 异波折板 三段 0.10～0.21m/s t≥120s 25s-1 （40） 平板 T=6～15min； 宜为 10～15min。 GT≥2×104 折板夹角 90°～120°波高 0.25～0.4m 4、 特点： （1）絮凝效果好，充分利用了能量损 失。（紊动旋涡小且多） （2）能耗、药耗降低。， （3）停留时间短。（池体小） （4）占地少。（向高发展了） （5）连续流。可视为许多，CSTR 串联接近推流式反应器（PF） （6）安装维修困难，造价高（折板间隙小） 注：池底必须设排泥设施。 折板板材要求无毒（可用钢丝网水泥板，或塑料板）
5、适用：中小型水厂进一步发展还有波纹板反应池。是在竖流反应池中，加入若于波纹板。波高一般33mm波长131mm我国用的较少，北京水源9厂二期工程三期工程均有应用。（三）机械絮凝池：1、简介：用浆片由机械驱动对水进行搅拌，水池的速度梯度G是由机械搅拌造成的。2、分类：（1）按搅拌器桨板式叶轮式：我国目前用的较少，（2）据搅拌轴的位置：水平轴：适用大型水厂。垂直轴：中、小型水厂。L7沉ttt淀-(1)图15-21机桃耀凝池到面示意（1）水平轴：（3）零直轴1一浆板，2一叶轮：8一笼转轴，4一周塔3、特点：单个机械絮凝池可用CSTR（完全混合连续型的反应器描述）常采用多个串联，分格多，效果好（接近PF），造价高。分格少，效果下降，造价低，维修难度大。搅拌控制：每格一台搅拌机搅拌强度大→小G大→小可随水质、水量变化改变转速，以保证絮凝效果
5、 适用：中小型水厂 进一步发展还有波纹板反应池。 是在竖流反应池中，加入若干波纹板。 波高一般 33mm 波长 131mm 我国用的较少，北京水源 9 厂 二期工程三期工程均有应用。 （三）机械絮凝池： 1、 简介：用桨片由机械驱动对水进行搅拌，水池的速度梯度 G 是由机械搅拌造成的。 2、 分类： （1）按搅拌器 桨板式 叶轮式：我国目前用的较少， （2）据搅拌轴的位置： 水平轴：适用大型水厂。 垂直轴：中、小型水厂。 3、 特点：单个机械絮凝池可用 CSTR（完全 混合连续型的反 应器描述） 常采用多个串联， 分格多，效果好（接近 PF） ，造价高。 分格少，效果下降， 造价低，维修难度大。 搅拌控制：每格一台搅拌机 搅拌强度大→小 G 大→小 可随水质、水量变化改变转速，以保证絮凝效果
4、计算：G由奖板面积和线速度所确定的搅拌强度所定。（1)水流阻力=桨板对水的推力。水流对面积dA的奖板阻力dFi12则：-dA......(1)dF=Cop2CD一阻力系数，由桨板的宽长比而定。宽长比小于1时，CD=1.1，水处理中奖板宽长比一般小于1。V一水流与奖板相对速度，（m/s）取0.5~0.7实际速度。p一水的密度，1000kg/m3dA一桨板微面积(m2)(2)所耗功率dpi13dA....(2)(dAldr)dp,=dF=Cpp-213ldr......(3)dp,=CpP-2v与w的关系：v=roの一相对于水流的旋转角速度rad/s。CoPo'Pldr:. dp,=......(4)2第i块奖板ri→r2则该浆板克服水的阻力所耗→+内侧半径外侧半径所耗功率：CoPlo'rldrFp, =2CpPlo(..... (5)-r8r一单位（m）
4、计算：G 由桨板面积和线速度所确定的搅拌强度所定。 （1） 水流阻力=桨板对水的推力。 水流对面积 dA 的桨板阻力 dFi ， 则： dA v dFi C 2 2 = 0 .（1） CD—阻力系数，由桨板的宽长比而定。宽长比小于 1 时，CD=1.1， 水处理中桨板宽长比一般小于 1。 V—水流与桨板相对速度，（m/s） 取 0.5～0.7 实际速度。 ρ—水的密度，1000 ㎏/m3 dA—桨板微面积(m2) (2)所耗功率 dpi dA v dpi dFi v CD 2 3 = = .(2)(∵dA=ldr) ldr v dpi CD 2 3 = .（3） ν与ω的关系： ν=rω ω—相对于水流的旋转角速度 rad/s。 ∴ r ldr C dp D i 3 3 2 = .（4） 第 i 块桨板 r1→r2则该浆板克服水的阻力所耗 ↓ ↓ 内侧半径 外侧半径 所耗功率： = 2 1 3 3 2 r r D i l r ldr C p ( ) 4 1 4 2 3 8 l r r CD = − .（5） ri—单位（m）