一、工艺介绍

混凝絮凝沉淀工艺，混凝就是向水体投加一些药剂(分为凝聚剂、絮凝剂和助凝剂)，通过凝聚剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结;或者通过凝聚剂的水解和缩聚反应形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附黏结。在废水处理中混凝沉淀是最常用的方法之一。

混凝絮凝处理过程包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒;在絮凝阶段这些微粒互相凝聚(或由于高分子物质的吸附架桥作用相助)形成大颗粒絮凝体，这些絮凝体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。

给水厂、市政污水厂、工业污水厂（站）在预处理和深度处理中应用非常广泛，可以去除悬浮物、TP、硬度碱度（软化）、氟离子、二氧化硅、重金属、有机物等等污染物，具备的功能异常强大。

水处理中需要处理的杂质主要分为三类:

1）悬浮固体(砂砾、泥沙、浮游生物、有机残骸等);

2）胶体物质(细黏土、原生动物孢囊、细菌、大分子物质等);

3）溶解性物质(有机物质、盐分、气体等)。

其中，前两种杂质主要影响水的浊度，后两种影响水的色度，而最后一类则与水中盐度及其他水质特征有关。

混凝和絮凝是将悬浮固体和胶体凝聚成絮体颗粒的过程，随后可以通过沉淀、气浮或过滤等工艺将絮体分离。

列举了一些杂质和有机体微粒的尺寸，及其在 20℃的水中依靠重力垂直沉降1m所需要的时间。 

 

从上表中可看出，胶体微粒具有如下特性:

1）不能自然沉降;

2）拥有巨大的比表面积，因此在水中可以稳定地悬浮。事实上，为了获得更快的沉降速率，必须使胶体大量地聚集以形成粒径至少为10~100mm的凝聚物;但是胶体间存在静电斥力，因此它们不但难于聚集，并且会在水中保持非常稳定的分散状态。

二、工艺影响因素

影响混凝效果的因素比较复杂，其中主要由水质本身的复杂变化引起，其次还要受到混凝过程中水力条件等因素的影响。

1）水质--工业废水中的污染物成分及含量随行业、工厂的不同而千变万化，而且通常情况下同一废水中往往含有多种污染物。废水中的污染物在化学组成、带电性能、亲水性能、吸附性能等方面都可能不同，因此某一种混凝剂对不同废水的混凝效果可能相差很大。另外有机物对于水中的憎水胶体具有保护作用，因此对于高浓度有机废水采用混凝沉淀方法处理效果往往不好。有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物质，通常使用的混凝剂对它们的去除效果也大多不理想。

2）pH值--pH值也是影响混凝的一个主要因素。在不同的pH值条件下，铝盐与铁盐的水解产物形态不一样，产生的混凝效果也会不同。由于混凝剂水解反应过程中不断产生H+，因此要保持水解反应充分进行，水中必须有碱去中和H+，如碱不足，水的pH值将下降，水解反应不充分，对混凝过程不利。

3）水温--水温对混凝效果也有影响，无机盐混凝剂的水解反应是吸热反应，水温低时不利于混凝剂水解。水的黏度也与水温有关，水温低时水的黏度大，致使水分子的布朗运动减弱，不利于水中污染物质胶粒的脱稳和聚集，因而絮凝体形成不易。

4）水力学条件及混凝反应的时间--把一定的混凝剂投加到废水中后，首先要使混凝剂迅速、均匀地扩散到水中。混凝剂充分溶解后，所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后，会形成许许多多微小的矾花，这个过程又称为混合。混合过程要求水流产生激烈的湍流，在较快的时间内使药剂与水充分混合，混合时间一般要求几十秒至2min。混合作用一般靠水力或机械方法来完成。

在完成混合后，水中胶体等微小颗粒已经产生初步凝聚现象，生成了细小的矾花，其尺寸可达5μm以上，但还不能达到靠重力可以下沉的尺寸(通常需要0.6~1.0mm以上)。因此还要靠絮凝过程使矾花逐渐长大。在絮凝阶段，要求水流有适当的紊流程度，为细小矾花提供相互碰撞接触和互相吸附的机会，并且随着矾花的长大这种紊流应该逐渐减弱下来。

三、工艺标准规定参考

关于混凝（标准中叫混合）设计要求更多的是在给水上面，应该是最早应用的缘故，下面我给出一些室外给水设计标准中关于混凝一些规定：

 

四、工艺设计参考

（1）上面章节这些标准规定主要是混凝在给水上面的要求，在污水上面也应该去参考，毕竟给排水不分家哈，那么污水上面的怎么设计呢，下面就开始介绍下，各位重点来了。

图纸设计前要确认的主要设计接口条件和信息包括:可用地尺寸及在总图的位置;水质及特点;上下游水位或范围;处理水量和变化系数;药剂种类、特性和加药量；管道接口条件包括进水管、进药管、出水管、超越管和放空管等；地坪标高;冻土层、管道覆土深度和保温等相关要求;地质、气候等其他设计条件。

根据接口条件，提出设计思路、计算和平面草图，图纸设计前与设计负责人确认混凝反应池的停留时间、反应级数和搅拌方式，对于药剂的腐蚀性、反应最佳条件和可能对环境和操作者的影响也要了解，在设计中考虑避免药剂的不良伤害。污水处理混凝池的常用搅拌方式包括机械搅拌和空气搅拌。

在混凝池搅拌方面，目前主流的还是机械搅拌，我们就主要介绍机械搅拌：

机械混凝池包括混合池和混凝反应池两个部分核心参数

1）混合池停留时间----由供货商提供混合池搅拌机的速度梯度值，核算GT值，选定合适的停留时间(T值)，还需核算峰值情况。设计规范建议平均速度梯度宜采用300s，实际工程设计中G值范围可调整到500~1000s-1，混合池停留时间T值范围30~120s。

2）反应池停留时间-----由供货商提供反应池搅拌机的速度梯度值，核算GT值，选定合适的T值，还需核算峰值情况。G值范围500~1000s-1。对于普通市政污水投加PAC或铁盐，设3座反应池，实现三级反应。每座反应池混凝反应时间T值为5~6min，总混凝反应时间T值范围为15~20min:设三档搅拌机。对于其他废水或混凝剂，则需要根据经验或烧杯试验参数调整。

（2）设计要点（重点哦）

1）系列数

混凝池的系列数根据水量、混凝池体大小、土建和设备造价以及下游构筑物系列数和平面布置等因素考虑。如果下游构筑物之间为并列运行且距离不远。宜尽量将混合池和混凝反应池建为一个系列数，方便布置加药管线和节约占地和设备;如果下游构筑物距离远不方便沟渠配水或分期建设则要考虑增加混凝池系列数，分开建设，系列数问题需与上下游单体设计师以及设计负责人沟通确认。

2）池容和尺寸

根据核心参数，确定混合池和反应池的池容、有效水深一般取 2.5~4.0m。1座混合池和3座反应池的平面尺寸均按照正方形设计。计算出混合池和反应池的面积，得到每座池的边长尺寸。有效水深和平面尺寸根据搅拌机的尺寸和过流孔尺寸进行微调。

3）平面布置

混合池和反应池共壁布置，反应池的平面布置和流态根据下游构筑物的设计、平面尺寸的限制和相对位置等因素综合考虑，每级反应池间的过流孔设置在正方形的对角位置，孔的标高上下交错，遵循“上进下出”和“下进上出”的流态布置原则。平面布置需与相关单体设计师进行沟通确认。平面布置举例如图所示。

 

4）混合池的流态  

一种是上游来水从池底进水。混合池上端出水，即为“下进上出”流态，加药管宜走池顶进入混合区，加药点设在搅拌机叶轮下部靠近进水口处加药;第二种是上游来水从池上部进入，混合池下端出水，即为“上进下出”流态，药剂和污泥回流点都放在混合区的上部。采取哪种方式要根据来水方向和下游的反应池的流态进行调整。避免短流。无法实现上述流态时也可采用加导流墙的方式调整流态方向。如为上出水，需要考虑设放空管。如果工程规模小，也可考虑临时泵排空。上部过流孔的孔顶标高宜低于液位。

5）混合池搅拌机   

可选用推进式混合搅拌机、推进式混合搅拌机叶轮焊接为一体，与轴之间可以拆卸。设计师先向设备供货商提供平面布置草图和废水特性等信息，方便供货商确定搅拌机功率、GT值、叶轮直径及叶轮的材质等;设计审核过程中池体如有大的调整需重新向供货商提条件。混合池接口的进水管和进药管、出水口位置对混合搅拌机有影响，设计师提条件时需同步提供上述信息给供货商。

6）混凝反应池搅拌机 

一般选用垂直轴式、搅拌机与池边距分别为距液面0.3m，距池底0.3~0.5m，距池璧0.25m。为了增加水流素动性，在每格反应池的四个角附近均匀分布设周定挡流板4块固定挡流板可采用150mmX150mm的UPVC板，用M12x140膨胀螺栓固定在池壁上，调节范用0~60mm，挡板边缘与搅拌机叶轮外缘的间距为0.1~0.2m，不大于0.2m。挡流板的底标高宜高于池底过流孔顶标高0.1~0.2m，挡流板顶标高宜高于反应池上部过流孔底标高约0.1m。混凝搅拌机的池内部分均可拆卸。

混合搅拌机和混凝搅拌机可与土建的走道板固定，小规模也可以采用桥架固定。设计走道板时要考虑设备的检修空间。桥架或走道板的选择需要根据池体大小、造价、走道板的设置合理性综合确定。

7）孔洞流速 

混合池出水及各级反应池的进出水过流孔的尺寸主要考虑控制水头损失和保护形成的絮体不被破坏，过流孔的流速不超过0.6m/s，可取0.5~0.6m/s，过流孔的尺寸应根据流速计算，过流孔的流速以不大于下一档桨板外缘线速度(供货商提供，搅拌机转速按叶轮半径中心点线速度通过计算确定，线速度第一档0.5~0.67m/s，第二档0.43m/s，逐渐减小到末档的0.2m/s)为宜。例如一级反应出口取0.25~0.3m/s，二级反应出口取0.12~0.25m/s，为了避免已形成絮体的破碎，混凝反应池最后一级出水孔(三级反应出口)的过孔流速宜小于0.1m/s。反应池出水如通过管渠连接到下游构筑物，则管渠宜尽量短且流速宜小于0.15m/s以免破坏矾花，管渠坡度大于0.01，尽量避免90°弯头防止污泥沉淀。

8）水头损失 

三级反应中每级反应的液位应有液位差0.02~0.05m，应仔细核算，并计算超越管(如有)的水头损失进行比照，取水头损失大值作为液位差。混合池的超高取0.4~0.5m，每级反应池的超高根据具体水头损失计算值依次增大。

五、结尾

目前水处理上面应用的混凝与之结合的工艺很多，比如混凝和沉淀池结合、混凝和气浮结合、混凝和沉淀池组合的高密度沉淀池、混凝和沉淀池结合的磁混凝工艺、混凝和管式微滤组合的TMF工艺等，这也说明了不管后面怎么组合，前面永远换不掉，这就是核心。当然，混凝里面加的药剂种类也很多、很广，主要根据去除污染物的种类决定，但基础的东西没有任何改变。

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