第2章-化学法污水处理设备.ppt

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第2章化学法污水处理设备,主要内容,混凝设备（重点）电解槽（了解）氯氧化设备（重点）臭氧氧化设备（了解）,第一节混凝设备,混凝设备的投配方法（掌握）混凝系统的设备组成（掌握）澄清池的结构（了解）,一、混凝剂的配制与投配,一般采用液体投加的方式:

1.投配流程：

药剂溶解池溶液池计量设备投加设备混合设备,2.计量与投加方式,计量：

流量计（转子、电磁）孔口计量计量泵投加：

泵前投加虹吸定量投加水射器投加泵投加,2.混凝剂的溶解和溶液配制,2.混凝剂的溶解和溶液配制溶解池容积W1：

W1=（0.20.3）W2式中W2为溶液池容积。

式中：

W2溶液池容积，m3Q处理的水量m3/ha混凝剂最大投加量，mg/Lc溶液浓度，一般取5%20%n每日调制次数，一般不超过3次,3.投药设备,投药设备包括投加和计量两部分投加方式及设备高位溶液池重力投加装置虹吸定量投加装置水射器投加装置水泵投加,计量泵投加药剂,计量设备孔口计量装置浮子或浮球阀定量控制装置转子流量计,浮子、苗嘴（孔板）计量系统,浮球阀计量系统,利用槽内浮球阀与槽底管口高差（H）恒定，槽底管口流量不变原理，通过改变池底管口苗嘴或孔板的孔径来控制投药量。

流量计计量系统计量泵计量,三角堰计量系统（适用于大、中流量计量）,数学模型法：

根据水质水量建立模型，但需要大量的生产数据、涉及仪表多现场模拟试验法：

根据试验结果反馈到投药，仍有一定滞后。

流动电流检测器（SCD）：

流动电流是指胶体扩散层中反离子在外来作用下随流体流动而产生的电流。

絮凝监测器：

利用光电原理检测水中絮凝颗粒变化,4.投加量自动控制,二、混合与搅拌设备,水泵混合：

投药投加在水泵吸水口或管上。

管式混合：

管式静态混合器、扩散混合器，混合时间23秒机械混合：

搅拌,1.管式混合A、普通管道混合B、管式静态混合器C、扩散混合器,A、普通管道混合把药剂投入水泵压水水管内，借助水流进行混合。

药剂加入方式：

图,B、管式静态混合器管内装设若干个固体混合单元体。

C、扩散混合器,在管式孔板混合器前加一锥形帽，水流和药剂对冲锥形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。

2.其它水力混合方式A、分流隔板混合池B、跌水混合池C、水跃式混合池D、涡流式混合设备E、廊道式格板混合池,A、分流隔板混合池,B、跌水混合池利用水流在跌落过程中产生的冲击达到混合的效果。

C、水跃式混合池利用3m/s以上的流速迅速流下时所产生的水跃进行混合。

D、涡流式混合设备,设计要点：

底部锥角30-45；反应时间1-1.5min，2min；入口流速1-1.5m/s；圆柱部分上升流速25mm/s。

E、廊道式格板混合池,3.水泵混合将药剂投加在水泵的吸水管内或喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转达到快速混合的目的。

特点：

混合效果好，不需另建混合设施；节省动力；各型水厂均可采用；要求：

泵房距离处理设备不大于150m。

水泵混合的投药位置

（1）泵前投加

（2）泵后投加,1.泵前投加加注在取水泵吸水管中或吸水喇叭口处，见图。

目前大多数采用这种方式，主要优点是可利用水泵叶轮使药剂和原水得到充分混合，而且借助于水泵吸力吸入，容易加注。

缺点是药剂对水泵有一定的腐蚀作用。

2.泵后投加加注在水泵出水压力管（见图）或沉淀池进口处。

当取水泵离净水装置较远（约大于500m）时，为防止反应过早，已结成的絮粒在管道或进入沉淀池时破碎，从而影响净水效果，所以采用泵后投加。

泵后投加因投药点承压或无吸力，故需要用水射器或加药泵。

其优点是不发生药剂对水泵的腐蚀。

4.机械搅拌混合,三、反应设备1.隔板反应池隔板反应池分往复式和回转式。

隔板反应池的水头损失由局部水头和沿程水头损失组成。

往复式总水头损失一般在0.30.5m，回转式的水头损失比往复式的小40左右。

隔板反应池特点：

构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大。

适应大水厂。

A、隔板反应池,a、往复式特点：

水流在池内作180转弯，局部水头损失较大，且絮凝体有破碎的可能。

水头损失0.3-0.5m。

A、隔板反应池,b、回转式特点：

水流在池内作90转弯，局部水头损失大为减小，且絮凝效果有所提高。

水头损失比往复式小40%。

流速：

起端0.5-0.6m/s，末端0.2-0.3m/s段数：

46段；转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.21.5倍；絮凝时间：

2030min；池底应有0.020.03坡度直径不小于150mm的排泥管；廊道的宽度应大于0.5m；,隔板反应池的设计参数：

各段的水头损失a.廊道内沿程水头损失：

b.水流转弯处局部水头损失：

c.反应池总的平均速度梯度：

2.折板反应池通常采用竖流式，它将隔板反应池的平板隔板改成一定角度的折板。

折板波峰对波谷平行安装称“同波折板”，波峰相对安装称“异波折板”。

与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安装维修较困难，折板费用较高。

3.机械搅拌反应池搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安装位置分水平轴式和垂直轴式。

第一格搅拌强度最大，而后逐步减小，G值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面积。

（1）功率计算水流对桨板的阻力就是桨板施于水的推力，在dA微面积上水流阻力阻力dFi所耗功率，即桨板施于水的功率：

式中：

，为水流旋转线速度，为桨板旋转角速度，为旋转半径因此,第i块桨板克服水的阻力所耗功率：

设每根旋转轴在不同旋转半径上装相同数量的桨板，则每根旋转轴全部桨板所耗功率：

每根旋转轴所需电动机功率：

（2）设计参数絮凝时间1015分。

池内一般设34挡搅拌机。

搅拌机转速按叶轮半径中心点线速度计算确定，线速度第一挡0.5m/s逐渐减小至末挡的0.2m/s。

桨板总面积宜为水流截面积的1020，不宜超过75，桨板长度不大于叶轮半径的75，宽度宜取1030cm。

（3）优缺点机械絮凝池的优点是调节容易，效果好，大、中、小水厂均可，但维修是问题。

澄清池是能够同时实现混凝剂与原水的混合、反应和絮体沉降三种功能的设备。

它利用的是接触凝聚原理，即为了强化混凝过程，在池中让已经生成的絮凝体悬浮在水中成为悬浮泥渣层（接触凝聚区），当投加混凝剂的水通过它时，废水中新生成的微絮粒被迅速吸附在悬浮泥渣上，从而能够达到良好的去除效果。

所以澄清池的关键部分是接触凝聚区。

保持泥渣处于悬浮、浓度均匀稳定的工作条件已成为所有澄清池共同特点。

四、澄清池,泥渣悬浮型（过滤型）：

矾花容易冲出去，但对细小矾花具有过滤作用。

如悬浮澄清池、脉冲澄清池泥渣循环型（分离型）：

效果与上相反如机械加速澄清池、水力循环澄清池,加速澄清池,优点：

处理效果好，稳定，适应性强适用于大、中水厂缺点：

机电维修启动时有时需人工加土和加大加药量。

水力循环澄清池,喷嘴速度过大、过小都不行，v47m/s喉管v23m/s一反应室出口v=60mm/s,t1530s二反应室下降v4050mm/s,出口v5mm/s,t80100s分离区v11.2mm/s,t1h回流泥量24Q优点：

不需机械搅拌，结构简单缺点：

反应时间短，运行不稳定，泥渣回流控制较难，适应性差，适用于小水厂。

设计参数,优点：

不需机械搅拌，结构简单缺点：

反应时间短，运行不稳定，泥渣回流控制较难，适应性差，适用于小水厂。

第二节电解槽,电解槽的类型（了解）电解槽的工艺设计（了解）,进行电解反应的装置。

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。

按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。

当直流电通过电解槽时,在阳极与溶液界面处发生氧化反应,在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品。

对电解槽结构进行优化设计,合理选择电极和隔膜材料,是提高电流效率、降低槽电压、节省能耗的关键。

一、概述,单极式电解槽和双极式电解槽单极式电解槽采用单电极，每个单元槽是并联，低电压高电流双极式电解槽两端为单电极，与电源相连，中间采用感应双电极；每个单元槽是串联，低电流高电压单电极易腐蚀，引起短路；双电极即使腐蚀，也不会发生短路。

电解槽多采用矩形，槽内水流为折流式，有回流式和翻腾式两种布置形式回流式：

水流在水平方向折流回流式水流流程长，离子易于向水中扩散，容积利用率高；但施工和检修较困难翻腾式：

水流在上下方向折流采用悬挂方式固定，极板与池壁不接触而减少了漏电的可能，更换极板也较方便,极板间距应适当，一般约为3040mm，过大则电压要求高，电耗大；过小不仅安装不便，而且极板材料耗量高。

所以极板间距应综合考虑多种因素确定,二、电解槽的类型,回流式电解槽,翻腾式电解槽,由于电镀废水的水量一般较小，所处理设备经常可以采用聚氯乙烯塑料相制作，运行中可以连续运行，也可以根据水量情况取间接运行。

电解槽中空气管的目的是供给空气进行搅拌，同时也为防止电解槽内氢氧化物的沉淀。

一般空气用量为0.2-0.3m3/（m3min），空气压力可采用96-98kPa。

为增加废水导电能力，减少电能消耗和用氯离子去除极板上的钝化膜，需向电解槽中投加食盐（NaCl），投量一般为l-2g/L。

电解槽的重要运行参数是极水比，即浸入水中的有效极板面积与槽中有效水容积（有电流通过的废水体积）之比。

此值取决于极板距，在总电流强度一定的条件下，极水比大（极板距小）时，放电面积大，电流密度小，超电势也小，因而可提高电解的效率；但极水比过大，极板材料的耗量也会增加很多，所以极水比一般采用2-3dm2/L。

三、电解槽的工艺设计,电解槽的设计，主要是根据废水流量及污染物种类和浓度，合理选定极水比、极距、电流密度、电解时间等参数，从而确定电解槽的尺寸和整流器的容量。

1.电解槽有效容积,2.阳极面积A可由选定的极水比和已求出的电解槽有效容积V推得，也可由选定的电流密度i和总电流I推得。

3.电流电流应根据废水情况和要求的处理程度由试验确定。

对含Cr6+废水，也可由下式计算：

4.电压电解槽的槽电压等于极间电压和导线上的电压降之和，即,5.电能消耗,最后对设计的电解槽作核算，使:

A实际A计算，I实际I选定，t实际t选定,设计时还应考虑下列问题：

电解槽长宽比取（56）:

1，深宽比取（11.5）:

1。

电解槽进出水端要求设有配水和稳流装置极板间距应适当一般约为3040mm。

空气搅拌可减少浓差极化，防止槽内积泥，但增加Fe2+的氧化，降低电解效率。

阳极在氧化剂和电流的作用下，会形成一层致密的不活泼而又不溶解的钝化膜，使电阻和电耗增加。

可以通过投加适量NaCl、增加水流速度或采用机械去膜以及电极定期（如2d）换向等方法防止钝化。

耗铁量主要与电解时间、pH值、盐浓度和阳极电位有关，还与实际操作条件有关。

冰冻地区的电解槽应设在室内，其他地区可设在棚内。

第三节氯氧化设备,加氯机（了解）漂白粉投加装置（了解）,氯作为氧化剂可氧化废水中的氰、硫、酚、氨氮及去除某些染料而脱色等，也可用来进行消毒。

氯氧化处理工艺的主要设备有反应池和投药设备。

反应池可按废水量的水力停留时间设计。

投药设备包括调节pH值的药剂（如碱液和酸液）的投加设备及氯的投加设备。

一、加氯机,1.氯瓶卧式氯瓶有两个出氯口，使用时务必使两个出氯口的连线垂直于水平面。

上出氯口为气态氯，下出氯口为液态氯。

与加氯机进氯口相连的是上出氯口。

立式氯瓶在投氯量较小时使用，竖放安装，出氯口朝上。

2.加氯机,旋风分离器除杂；弹簧膜阀保证氯瓶内氯气压力大于105Pa；控制阀和转子流量计控制和测定加氯量；中转玻璃罩观察加氯机的工作情况，同时起稳定加氯量、防止压力水倒流和当水源中断时破坏罩内真空的作用；水射器从中转玻璃罩内抽吸所需的氯，并使之与水混合溶入水中，同时使玻璃罩内保持负压状态。

转子加氯机,3.加氯间加氯间应靠近加氯地点，间距不宜大于30m。

氯气比空气重，所以通风设备的排气孔应设在墙的下部，进气孔设在高处。

加氯间内应有必要的检修工具，并设置防爆灯具和防毒面具。

所有电力开关均应置于室外，并应有事故处理设施。

漂白粉是氢氧化钙、氯化钙和次氯酸钙的混合物，其主要成分是次氯酸钙。

如采用漂白粉作氧化剂，需配成溶液加注。

配制时先加水调成糊状，然后再加水配制成1%2%（以有效氯计）浓度的溶液。

如投加到过滤后的水中，溶液应澄清424h再用，如投入浑水，则不必澄清。

二、漂白粉投加装置,广泛应用于饮用水、医院污水、城市污水、水产养殖、纸浆生产、食品加工、泳池水循环、器具洗涤等众多领域的杀菌、消毒、灭藻、剥泥、漂白、脱色、除臭、氧化、防腐、保鲜、抗霉、破氰、破酚等。

优点：

A、快速持久B、安全无毒C、广谱高效D、无二次污染E、不受pH值影响。

灭菌效果为氯气的10倍，次氯酸钠的2倍。

三、二氧化氯发生器,二氧化氯（ClO2）杀菌消毒剂是美国八十年代开发的新产品，经过美国食品药物管理局（FDA）和美国环境保护署（ERA）长期科学的试验论证,确认它是杀菌、消毒、除臭的理想药剂，世界卫生组织（WHO）确认其是一种高效强力广谱杀菌剂。

二氧化氯药剂由此被国际卫生组织公认的液氯、漂白粉精、优氯净、次氯酸钠等氯系消毒剂最理想的更新换代产品。

EvU系列二氧化氯发生器,第四节臭氧氧化设备,臭氧的性质及其在污水处理中的应用（了解）臭氧发生器及接触反应设备（了解）,1.臭氧特性,臭氧氧化能力仅次于氟，比氧、氯和高锰酸盐都高，因此在水处理中被广泛使用。

臭氧在水中溶解度是氧气的10倍，但很不稳定，易分解。

故多采用无声放电装置现场制备。

臭氧是有毒气体。

一般使用的环境应控制其浓度0.1mg/L。

臭氧具有强氧化性，要注意防腐。

2.臭氧在污水处理中的应用降低BOD、COD脱色、除臭、除味、杀菌、杀藻，除铁、锰、氰、酚等。

臭氧用于消毒过滤饮用水时，投量不大于1mg/L，接触时间不大于15min，且不受水中氨氮含量和pH值的影响。

用于城市生活污水二级处理后的深度处理，臭氧投量一般为1020mg/L；接触时间为520min，处理效果可达：

BOD5降低60%70%；合成表面活性物质降低90%，致癌物质降低80%。

3.臭氧氧化的优缺点臭氧氧化法的优点：

氧化能力强，处理效果好（除臭，脱色，杀菌，去除有机或无机污染物）处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染现场制备使用，操作管理较方便处理过程中泥渣量少臭氧氧化法的缺点：

造价高（臭氧发生器）处理成本高（臭氧制备，电耗）,二、臭氧发生器及接触反应设备,1.臭氧发生的原理及方法目前臭氧的制备方法有：

无声放电法、放射法、紫外线辐射法、等离子射流法和电解法等。

水处理中常用的是无声放电法。

无声放电法生产臭氧的原理无声放电法是利用高速电子轰击氧气，分解成氧原子，与氧气合成臭氧。

用玻璃管作为介电体，用不锈钢管套在玻璃管的外面作为一个电极，在玻璃管内壁涂石墨作为一个电极，在电极上接上高压交流电，使放电间隙产生高速电子流。

将干燥的空气或氧化从一端通入放电间隙，受到高速电子流的轰击，从另一端流出的是臭氧化空气或臭氧化氧气。

在臭氧生产过程中，产生大量的热量，加速了臭氧的分解，故应冷却设备。

2.臭氧发生器分类：

板式（奥托板式劳泽板式）管式（立管式卧管式）卧管式臭氧发生器的构造由多个套管组成：

不锈钢管玻璃管（内涂石墨）形成二个电极两个通道：

冷却水通道（不锈钢管外侧）空气臭氧通道（进气分配室玻璃管臭氧化空气收集室）电：

高压端接石墨，低压端接不锈钢管提高产量的措施：

增加电压提高交流电的频率减少放电间隙,3.臭氧接触反应设备分类：

气泡式、水膜式、水滴式

（1）气泡式臭氧接触反应器多孔扩散式反应器臭氧化空气通过设在反应器底部的多孔扩散装置分散成为微小气泡后进入水中。

多孔扩散装置：

穿孔管、穿孔板、微孔滤板气水流动方向：

同向流（利用率低）异向流（利用率达80%）承压式异向流（反应器增设了降流和升流管，反应器底部压力增大，臭氧利用率达90%以上）。

表面曝气式反应器臭氧化空气沿液面流动，采用叶轮曝气，适用臭氧投量低的场合，但能耗大。

塔板式反应器分类：

筛板塔泡罩塔塔内设多层塔板每层塔板上设溢流堰（维持一定水深，防止气流沿降流管上升）和降液管塔板上开许多筛孔筛板（塔）上升的气流通过筛孔，被分散成细小的气泡，与水接触，再上升至上层。

气流维持一定压力，阻止废水经筛板下漏,

（2）水膜式臭氧接触反应器填料塔塔内装拉西环或鞍状填料，废水经配水装置分布在填料上，形成水膜沿填料表面向下流动，上升气流从填料间通过和废水逆向接触。

（3）水滴式臭氧接触反应器喷雾塔废水由喷雾头分散成细小水珠，水珠在下落过程中，同上升的臭氧化空气接触，在塔底聚集流出，尾气从塔顶排出。

特点：

简单价低，对臭氧吸收能力低，喷头易堵塞。

4.臭氧氧化设备的设计与计算,臭氧需要量的计算,臭氧化干燥空气量计算,臭氧发生器气压计算,

（1）臭氧发生器,

（2）臭氧接触反应器鼓泡塔为例,塔体尺寸计算,容积计算：

塔体截面积计算：

塔体径计算：

径高比：