絮凝池的合理设计

　　因此，为了探索合理的絮凝水流条件，就应该对不同G值情况下的絮凝分别进行试验。图3所示为可能获得的一组试验结果。a、b、c分别代表低、中、高三种不同的G值，按照理论曲线(虚线)应该出现G值越高，增长越快。但实际情况在在有所出入。在开始阶段无凝应该是G值越高絮凝效果增长越快。因为此时颗粒尚属细小。碰撞产生的絮凝作用应是主要的。但是当颗粒增长到某一程度后，颗粒聚集受到一定限制，还将受到破碎的影响，也就是逐步趋向于某一极限沉速。由于G值高的，极限沉速小，而G值低的，极限沉速大，因而它们的试验曲线必然相交(如图2中的A点及B点)；也就是说，当用C的G值反应tA时，与用b的G值反应tA时，将获得同样的颗粒沉速。同样，对用c的G值反应tB时，与用a的G值反应tB时应具同等效果。然而当絮凝时间超过交点时，低的G值将可获得较快的颗粒沉速增长，高的G值沉速增长反而减慢，这也就是絮凝池设计中采用改变流速的原因。由图3可知，如果不考虑絮凝时间的长短，采用低的G值可以获得较好的絮凝效果。但是这样的设计显然也是不合理的。因为絮凝池合理设计的目的就是要求以最短的时间获得最好的效果。

　　图3所示的试验结果，对进行絮凝池的合理设计很为有用，后面将作进一步讨论。
　　此外，如前所述，絮凝效果不仅与水流条件(G值)有关，而且也与处理水的性质有很大关系。那么在这样的试验中，水质的差异能否得到反映，这是需要考虑的。
　　从絮凝角度考虑的水质特征，主要应包括原水的颗粒浓度，颗粒的絮凝能力以及颗粒的抗剪强度。
　　颗粒浓度高，粒间的接触机会多，因而就具有较迅速增大颗粒的可能。如果单体颗粒的絮凝能力和抗剪强度都一样，那么浓度的高低基本上对其极限沉速值不会产生很大影响。但如果考虑除水流切应力外，颗粒碰撞时尚有其衡量的作用，则可能出现高浓度的极限沉速略小于低浓度的现象。当然，对于浓度高到某一程度(例如污泥循环等类型)，是否尚有其它絮凝作用机理，尚有待进一步探讨。因此图4a所示的二条曲线大致上反映了其它条件相同时浓度高低的影响。由图可见。一般情况下，达到同一沉速所需的絮凝时间随浓度增加而减少。

　　颗粒的絮凝能力在絮凝过程中起着重要作用。例如由于混凝剂选择不当或加注量不足，均可使颗粒缺乏必要的絮凝能力，此时，即使接触机会很多，然而其聚集效果却很差。对这些絮凝能力差的水质，其絮凝进展必然非常缓慢，相应的极限沉速也很低。而要达到极限沉速所需的时间也很长，实际生产中，往往采用不断调整混凝剂加注量的办法，来调节絮凝效果，其实质也就是不断改变颗粒凝絮能力，以满足絮凝的要求。图4b的曲线代表了絮凝能力的影响。由图可知，对絮凝能力弱的处理水，其无效碰撞占有重要比例。
　　颗粒的抗剪强度取决于原水颗粒性质以及絮凝体的组成结构。例如对于主要由色度组成的原水，由于胶体所带负电荷较强，聚集颗粒组成的结构就与一般浊度组成的原水不同。相应的抗剪强度也有所区别。颗粒抗剪强度的大小直接影响着絮凝颗粒的极限沉速，抗剪强度大，允许的极限沉速也大。图4c曲线代表了抗剪强度的影响。由图可知，如颗粒的絮凝能力相同，则在其开始反应阶段，抗剪强度的影响不显著。只有接近其极限沉速时，将产生明显的区别。
　　以上只是根据某些理论以及概念所作的分析。事实上水质条件还要复杂得多，除了上述这些影响因素外，还可能存在其它影响絮凝的因素。但是作为絮凝过程的实际试验，基本上能综合反映这些因素的影响，因而较接近真实絮凝池的絮凝过程。

试验和设计

　　通过以上这些分析，我们可以得到这样的初步概念：
　　(1)用G值相似可以大体模拟絮凝他的水流条件；
　　(2)采用真实的水样，基本代表了处理水的絮凝特性；
　　(3)处理水的絮凝特性，能在搅拌试验结果中得到综合反映；
　　(4)因此，搅拌试验的结果基本上反映了真实絮凝池的絮凝情况。

　　作为搅拌试验可在图5所示的搅拌容器内进行。采用机械搅拌对于获得不同G值最为方便。为获得G值的迅速变化，搅拌的动力应创造无级变速的条件。为测定絮凝效果可在容器的不同高度设置二个取样口。设置二个取样口便于分析在沉淀过程中是否有补充絮凝的情况，必要时可对于试验结果予以调整。容器应有足够体积，以使取样后水面下降不影响测定精度。试验的G值可根据转速推算，而用改变转速的方法来变更G值，为了加速试验进行，必要时可将若干搅拌容器组成一组同时试验。
　　试验所用的原水因具有真实性和代表性，必要时也可取用几种代表性的水样(例如高浊度、低浊度及一般情况等)分别进行试验，试验前应先用目前常用的方法，确定混凝剂品种和最佳加注量。
　　试验时，按规定容积将水样注入容器，并按确定的加注量加入混凝剂。然后迅速以G约500～1000秒-1左右的相应转速搅拌5～10秒，以作为混和。以后即可按需要的絮凝G值进行试验。试验可先固定一个G值，分别作不同时间的搅拌，相应可得到某一G值的试验曲线，然后改变G值再作另一G值的试验曲线。作为试验来说。取用G值的范围一般应宽于设计可以选用的范围，以便于设计时进行分析探讨。
　　由于直接测定沉速在目前条件下较难办到，作为替代的方法可以采用测定沉淀后浊度的去除率。也就是选定某一截流速度Vo作为标准。经静止沉淀t₁＝h₁／Vo及t₂=h₂／Vo，分别自二个取样口取样，测定其沉淀后的浊度，然后计算出相应的去除率。截流速度Vo的取值应接近实际沉淀池的值，一般可取0．5～1．0毫米／秒。

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