经过与药剂充分混合的水进人絮凝反应池中,通过颗粒间的絮凝作用,矾花颗粒逐渐长大。在絮凝反应设备中要求有适当的搅拌或絮凝强度,平均速度梯度约为20〜70s-1, 并且沿着池长方向,随着絮花的长大,流速和搅拌强度逐渐降低。在较大的流速下,水中颗粒发生较充分的碰撞吸附;在较低的流速下,使絮花结成较大的絮体颗粒,以便在后续的沉淀池中去除。

絮凝反应池的水力停留时间一般为10〜30min,GT在10^4〜10^5范围内。对于处理难度较大的低浊度水应采用较长的停留时间。

絮凝反应池按搅拌的方式可分水力搅拌和机械搅拌两大类。

1.水力搅拌

水力搅拌是以水流流动的湍流起到搅拌作用,使絮花颗粒絮凝长大。主要设备有如下几种:

(1)隔板反应池。隔板反应池是常用的一种水力搅拌式絮凝设备,有往复式和回转式两种,如图6-12和图6-13所示。隔板反应的速度梯度可按式(6-4)计算。式中h为水流在絮凝池中的总水头损失,包括在廊道内沿程水头损失和水流转弯处的局部水头损失。为避免絮凝体破碎,廊道中的流速及水池转弯处的平均流速沿流程逐渐减小。隔板反应池通常用于大型水厂,因水量过小时,隔板间距过窄不便施工和维修。隔板反应池构造简单,管理方便,效果较好。但絮凝时间较长,容积较大;水流在转弯处的局部水头损失较大,这部分水头损失无助于絮凝效果的提高;流量变化大时,效果不稳定。村镇供水水厂规模较小,且流量变化较大不便采用隔板反应池。

往复式隔板反应池示意图(单位:m)     和  回转式隔板反应池示意图

图6-12 往复式隔板反应池示意图(单位:m)              图6-13  回转式隔板反应池示意图
(2)折板反应池。折板反应池是近年来发展较快的絮凝处理构筑物。折板反应池又分为单通道折板反应池(见图6-14〕和多通道折板反应池(见图6-15),多通道折板反应池也可用波纹板填料做折板,称为波纹板反应池。折板反应池中流速应逐渐降低。在反应池的前部,折板的间距较小或折板数(多通道)较少,使水的流速较大;在反应池的后部,折板的间距较大或折板数(多通道)较多,使水的流速较小。分段数一般不宜小于小于三段,各段的流速可分别为:第一段0.25〜0.35 m/s;第二段:015〜0.25m/s第三段 0.10〜0.15m/s。折板反应池中折板的角度为90°〜120°,排列方式分为同波排列和异波排列两种,以同波排列为多。水流在通过折板时,在同波排列的折板处反复转向、曲折流动或在异波排列的折板中水流不断进行缩放流动。这样连续折流或缩放流动产生了均匀的水力搅拌作用,并形成众多小漩涡,提高了颗粒的絮凝效果。折板反应池的絮凝效果明显优于隔板反应池,水力停留时间较短,一般为6〜15min。单通道折板反应池适合小型水厂,波纹板反应池和多通道折板反应池适合于大、中型水厂。

单通道折板反应池与 多通道折板反应池

图6-14 单通道折板反应池示意图                                               图 6-15 多通道折板反应池
(a) 同波折板;(b)异波折板

(3)其他形式的反应池。其他形式的絮凝池有穿孔旋流反应池(孔室反应池〉、网格反应池、栅条反应池等,但是都不如前述反应池应用广泛。武汉中南给水排水设计院研制的网格、栅条絮凝池已开始在生产上应用。

2.机械搅拌

采用机械搅拌的絮凝反应池称为机械搅拌絮凝池或机械反应池。根据旋转轴的位置,机械絮凝池又分水平轴式和垂直轴式两种,如图6-16和图6-17所示。

水平轴式机械搅拌絮凝池示意图

图:6-16 水平轴式机械搅拌絮凝池示意图
1一桨板;2一叶轮;3一旋转轴;4一隔墙

 


 

垂直轴式机械搅拌絮凝池示意图

图:6-17 垂直轴式机械搅拌絮凝池示意图(单位:mm)

1一桨板;2一叶轮;3一旋转轴;4一隔墙

 

每池设3〜4档以上搅拌机,并用隔墙(或称导流墙〉分成数格,以避免水流短路。搅拌强度逐格减小,采取的措施是:搅拌机转速递减,或者桨板数或桨板面积递减,通常采用前一方式。为适应水质、水量的变化,搅拌速度应能调节,搅拌设备应注意防腐。

机械絮凝池效果较好,大小水厂均适应,并能适应水质、水量的变化,水头损失较小,比较适合农村集中供水的水厂。由于需要机械设备,因而要增加机械维修工作。

桨板式机械絮凝池主要设计参数如下:

(1)桨板。每台搅拌器上桨板总面积为水流截面积的10%〜20%,不宜超过25%,以免池水随桨板共同旋转减弱搅拌效果。桨板长度不大于叶轮直径75%,宽度取10〜30cm。

(2)叶轮旋转线速。叶轮半径中心点旋转线速度:第一格采用0.5〜0.6m/s,以后逐袼减少,最末一格采用0.1〜0.2m/s;一般采用15-20min。

(3)不同形式絮凝池的组合的组合使用

3. 不同形式絮凝池的组合应用往往可以可以相互取长补短。常用的组合形式有机械反应与水力反应组合、往复式隔板与回转式隔板组合等。图6-18 为隔板絮凝池和桨板机械搅拌絮凝池的组合。

机械搅拌有适应水量变化的特点,设备需要经常维修;而水力反应池构造简单,但不能调节水量的变化。因此两者组合后能相互弥补,取长补短。当水质、水量发生较大变化时,可以调节机械搅拌强度至弥补隔板絮凝池不足之处;当机械搅拌装置需要检修时,隔板絮凝池仍可继续进行 。采用机械与水力组合的絮凝池,一般机械在前,水力在后;个别情况也有相反排列的组合的。实践证明,不同形式絮凝池组合使用,效果良好,只是设备形式有所增多。

隔板絮凝池和机械絮凝池组合

图 6-18 隔板絮凝池和机械絮凝池组合

絮凝设备形式的选择,应根据具体情况,如处理的水量、水质及维修、管理水平等综合考虑。