胡海修 王志飛 胡云
（后勤工程學院 重慶市 400041）

　　摘要：本文綜述了給水處理中常用絮凝設施的原理與應用，對絮凝設施的發展進行了探討。
　　關鍵詞：絮凝設施； 現狀； 發展

　　1 引言

　　隨著給水水源污染的日趨嚴重，水質嚴重惡化。人們對給水水質的要求在不斷提高，傳統的水處理工藝已難以生產合格的飲用水。結合我國的國情，深度處理，強化常規水處理工藝日顯重要。絮凝在常規水處理工藝上占有很重要的地位，絮凝效果的好壞對最終出水水質影響很大。實現絮凝階段的高速、高效成為水處理界研究的熱點。水中的膠體顆粒脫穩后，在絮凝設施中形成粗大密實且沉降性能良好的絮體顆粒。為使微絮體良好成長，絮凝設施要有良好的水力條件，操作運行合理直接影響到最終的出水水質。

　　2 絮凝設施

　　隨著水處理工作者對混凝機理以及絮凝動力學研究的深入，按照新的混凝理論出現的絮凝設施主要是能夠提供有利于礬花成長的水力條件，增大絮凝體的碰撞機率，提高絮凝效率。常用絮凝池主要有三大類，第一類為依靠水流紊動促使微絮凝體相互碰撞凝聚集成絮凝體，如各種類型的隔板反應、折板反應、機械攪拌反應、漩流反應和渦流反應器。第二類為依靠懸浮層接觸絮凝，即主要依靠上向水流使成熟絮凝體處于懸浮狀態，而微絮凝體通過懸浮層時產生接觸碰撞絮凝。如各種類型懸浮澄清池。第三類為利用多孔固體介質接觸絮凝，如各種接觸濾池。^[1]
　　隔板絮凝池應用較多，目前仍常應用的一種水力攪拌絮凝池，隔板絮凝池在流量變化不大情況下，絮凝效果有保證。隔板絮凝池優點是構造簡單，管理方便。缺點是流量變化大時，絮凝效果不穩定，其直線型的構造，水流條件不理想，能量消耗中的無效部分比例較大，故需較長絮凝時間，池子容積較大。
　　絮凝的動力的致因研究，從湍流微尺度對混凝的動力影響角度，提出慣性效應是絮凝的動力學致因。湍流剪切力是絮凝反應中決定性的動力學因素。^[2]坎布混凝動力學的速度梯度公式是在層流條件下求得的，嚴格地講它不適用于紊流，由此公式計算的不是紊流的速度梯度。礬花顆粒在水中的混凝是由小渦旋運動造成的。為了提高混凝反應的效率，從動力學觀點來看就是增加紊流中小渦旋的比例。^[2]按照這一理論，通過改變隔板絮凝池直線段的構型，使水流產生有利于絮體成長的紊動效果，達到提高絮凝效率的目的。中國近年來的大量研究并取得生產經驗的高效率絮凝池形式已證明是可行的。隔板絮凝池有3種形式，（1）將呈直線的隔板改為呈折線的隔板，即折板絮凝池。（2）在隔板間沿水流方向增加產生紊動的裝置，如波紋板絮凝池。（3）在隔板間的垂直水流方向上增加產生紊動的裝置，如網格、柵條絮凝池。^[3]
　　折板絮凝池可以為同波折板或異波折板。水流在同波折板之間曲折流動或在異波折板之間縮、放流動，形成眾多的小渦旋，提高了顆粒碰撞絮凝效果。在折板的每一個轉角處，兩折板之間的空間可以視為多格單元反應器串連，接近推流型反應器。與隔板絮凝池相比，水流條件改善。在總的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，所需絮凝時間縮短，池子體積減小。
　　波紋板絮凝池由波長和波高之比約為5：1的波形板按波峰、波谷對應組成。相對的波峰板距較小構成縮頸，相對的波谷板距較大構成一個異形腔體。當水流流過時在縮頸處流速大，形成較大的G值，使需要的能耗從波紋板間損失獲得。由于反應過程主要靠相互串聯工作的腔體產生的同等能級的渦流完成，不僅容積利用率高，而且能量在每一水體微單元上的分配是均勻的，從而極大地提高了反應的速率。為了適應絮體增長的要求，把反應器按G值由大到小分為三級。由于施加能量的變化，使反應容積的效果得以充分發揮，試驗和生產實踐表明波形板反應器具有反應時間短（約5min），反應效率高。對流量的變化有較強的適應性，在流量變化±35%左右時，仍能保持良好的反應效果，從而克服了水力反應器對水流量變化敏感的弱點，獲得優良的反應性能。由于效率高，停留時間短，使反應容積減小為一般水力反應器的1/2～1/4，從而減小了占地面積，同時造價也較一般反應池要低，在水廠中已得到成功的應用。
　　網格、柵條絮凝池設計成多格豎流式。每格安裝若干層網格或柵條。各格之間的隔墻上，交錯開孔。每格的網格或柵條數至出水端逐漸減少，一般分3段控制。前端為密網，中段為疏網或疏柵，末端不安裝網、柵。當水流通過網格時，形成渦旋，造成顆粒碰撞。水流通過格間孔洞流速及過網流速逐漸減少。網格和柵條絮凝池所造成的水流紊動接近于局部各向同性紊流，各向同性紊流理論應用于網格或柵條絮凝池更為合適。柵條、網格，具有結構簡單，節省材料、水頭損失小（0.1～0.5m）及絮凝效果較好等優特點，應用較廣泛。
　　將渦旋混凝低脈動技術用于水廠建設，按照新的混凝動力學理論設計的微渦混凝設備、小網格絮凝設備、小間距斜板沉淀設備，提高了水流中顆粒的碰撞和傳質速率，使反應時間縮短5～10min，混合時間僅為3～30s。在水廠得到成功應用，取得了明顯的經濟和社會效益。[5]漩流一網格混凝設備在處理低溫低濁水也有較好的混凝效果。
　　近年來微絮凝和接觸絮凝技術在國內外得到了迅速發展，它是將混凝與過濾兩個操作單元有機結合為一體的新型工藝。既利用了濾料介質提高顆粒碰撞效率，又提高了濾池截污能力和處理效果，故可節省投資和運行費用。尤其對低溫低濁、低色、富營養化含藻水的良好凈化處理效果，受到廣泛重視。將微絮凝直接過濾用于處理低溫低濁水是可行的。當采用合適的混凝劑時，直接過濾比一般的混凝沉淀工藝，可節省投藥量30～50%。^[7]
　　機械攪拌絮凝池是通過葉片攪拌完成絮凝過程的。葉片可以作旋轉運動，也可以作上、下往復運動，目前我國多采用旋轉方式。機械攪拌絮凝分為水平軸式及立軸式兩種。葉片多采用條形漿板，也有網漿形式。一般可采用多級串聯方式，大型水廠則采用分級攪拌方式。絮凝時間一般采用15～20min，內設3～4擋攪拌機。機械絮凝池的優點是，絮凝效果良好，不受水量變化的影響，可適用于各種型式的沉淀池。

　　3 波紋管道反應器

　　管道絮凝器是一種新型反應器。管道絮凝方式能夠得到較好的絮凝效果，可以完成絮凝全過程。管道絮凝在國外的一些水廠已得到應用，西柏林城市水廠采用管道反應器使原水中的懸浮物脫穩和快速反應，既可縮短反應時間，也可降低基建費用，節約用地。高濁度水管式混凝動力學機理及設計研究表明，G、GTRe-0.5可代表高濁度水管式絮凝的綜合控制指標。設計或運行時取G=400s-1，GTRe-0.5=6.3左右。
　　后勤工程學院提出了波紋管道反應器，主要應用在給水處理中。波紋管道反應器具有較高的絮凝效率：（1）水流在波紋管的波峰處流速較大，到波谷處流速減小形成渦旋流，有效增加了水流中小渦旋的比例，絮凝效率提高。（2）波紋管道繞成螺旋型，礬花顆粒在管道中作圓周及渦旋運動。礬花顆粒作螺旋運動受到離心力的持續作用，這種作用對礬花顆粒有增密作用，加速了絮凝過程的進行，使絮凝效率提高。以波紋管絮凝器代替混凝池及普通管道反應器，工程設施及運轉費用減少，結構更加緊湊合理，絮凝時間更短。試驗研究表明絮凝效率較一般絮凝設施有較大的提高。波紋管道反應器在中小型水處理設備中將有很好的應用前景。

　　4 結語

　　絮凝設施設計的基本原則是使絮凝的各段，在絮凝過程中盡量接近最佳GT組合值。目前對混凝理論的研究已有突破性發展，按照新的絮凝理論出現了新的絮凝設施。波紋管反應器是一種有廣泛應用前景的絮凝裝置。對于凈水裝置研究提供了一項新的技術。

參考文獻

1 陳立豐等，管道流動絮凝過程研究進展及其分析，水處理技術，1999，1期
2 王紹文，混凝動力學的渦旋理論探討，中國給水排水，1991，4期
3 許保玖，混凝動力學的渦旋理論探討，中國建筑工業出版社，2000
4 金同軌等，直接過濾處理西安地區地溫低濁水，中國給水50年回顧，北京：中國建筑工業出版社，1999
5 陳立豐等，管道水力絮凝過程的動力學和機理研究，水處理技術，1999，3期
6 武道吉等，高濁度水管式混凝動力學機理及設計研究，給水排水，2000，6期

Actuality and Development on the Flocculation Establishment
Hu Hai-xiu Wang Zhi-fei Hu yun
(Logistical Engeering College Chongqing 400041)

Abstract:The new appearance and commonly-used flocculation establisments are presented in this paper, moreover, the development on the flocculation estabishment is discussed in the future.
Keywords:flocculation establishment actuality development