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摘 要:技校新增环保专业,主要专业课程有《环境工程技术》等,涉及大气污染防治、污水控制、噪音控制及固体废物处理等知识。为加深学生对课程的理解,增加感性认识,学校应设计一些操作性强的模拟工作实验器材。本文针对污水控制技术中的三级处理—— 混凝沉淀做出供学生试验用的系统设计方案。本方案简洁易懂,方便学生学习;占地面积小,可让一班学生分多组观察练习。
关键词:混凝 环保 技校 实验器材
中图分类号:G633.3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)11(c)-0206-01
1 系统概述
微粒凝结现象—— 凝聚和絮凝总称为混凝。絮凝是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程;脱稳的胶粒相互聚结,称为凝聚。混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。混凝可以降低污水的浊度和色度,与其他污水处理法比较,优点是设备简单,维护操作易于掌握。本实验系统由前水箱、絮凝反应池、中和池、斜板沉淀池和后水箱五部分组合而成,可根据情况加装电控系统,实现系统按设计程序的自动运行。
2 教学目的
了解什么是混凝作用,了解常用的混凝剂有哪些,了解污水处理中混凝沉淀方法的步骤,掌握不同污水加药量的控制。
3 单元部件的作用
前水箱:收集须处理的原水;磁力泵:将水抽至另一部件;中和池:调节水的pH值至最佳絮凝条件;絮凝反应池:加药使颗粒聚合,变大至能自然沉淀;斜板沉淀池:分离净水与沉淀物;后水箱:收集处理后的净水;pH调节液箱(2个):分别装酸和碱,配加药泵,往中和池输送药液;混凝液箱:装混凝剂,配加药泵,往絮凝反应池输送药液;计量泵(2个):计量加入的酸碱和混凝剂。
4 系统流程图(如图1)
4.1 混凝沉淀系统的操作控制
(1)初始状态:电源关闭,所有阀门关闭,所有水泵、搅拌机关闭。
(2)工作状态:打开电源,并打开阀门V1,往前水箱加水并加入需絮凝沉淀的物质,打开搅拌机3,使混合物搅拌均匀。然后打开V6、V9,并启动泵1、搅拌器1,启动pH调节液箱的计量泵,调节计量泵的流量,使中和池中水的pH值为最适宜当前混凝剂作用的值。待中和池充滿水后,打开V10、V7,启动泵2、搅拌机2和混凝液箱的计量泵。待混凝反应池充满水后,打开V8、V11,并启动泵3使水流入斜板沉淀池,并打开V15,水经处理之后流入后水箱。后水箱水满之后打开V5,使水自然排出。停机时,关闭所有阀门,停止搅拌机,之后关闭水泵。
(3)排污状态:打开电源,并打开阀门V1、V6、V9、V10、V7、V8、V11,V15,并按顺序启动泵1、泵2、泵3,使所有水箱与池体都充满水。之后关闭阀门V1、V6、V9、V10、V7、V8、V11,V15,水泵1、2、3,打开阀门V12、V14、V13、V10、V14、V5,使各水箱及反应池的污泥随水排出。
5 中和池
5.1 作用
在池中调节污水的pH值,使之达到最佳的混凝状态,在下一单元设备絮凝反应池中取得最优混凝效果。
5.2 作用原理
污水具有一定的pH值。选好混凝剂后,可从资料查知该混凝剂发挥最佳作用的pH条件。通过向污水添加盐酸或者氢氧化钠,使它与混凝剂相配合。
6 絮凝反应池
6.1 作用
水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时,其布朗运动的能量足以阻止重力的作用,而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且,悬浮颗粒表面往往带电(常常是负电),颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大,从而增加了悬浮液的稳定性。
混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电,使颗粒“脱稳”。于是,颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用,互相结合变大,以利于从水中分离。
这一单元设备是系统的关键设备。混凝的目的在于通过向水里投加一些药剂(通常称为混凝剂或者助凝剂),使水中难以沉淀的胶体颗粒互相接触,长大至能自然沉淀的程度,这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。
6.2 作用原理
混凝处理中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稳而形成较小的微粒;在絮凝阶段这些微粒互相聚结(或由于高分子物质的吸附架桥作用相助)形成较大颗粒絮体,这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。
6.3 混凝剂
把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物。种类有不少于200～300种。主要包括无机和有机两部分。无机包括铝系和铁系,铝系如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝,适宜pH:5.5～8;铁系如三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁(国内生产少)、聚合硫酸铁、聚合氯化铁,适宜pH:5～11,但腐蚀性强。有机包括人工合成和天然,人工合成如阳离子型:含氨基、亚氨基的聚合物,阴离子型:水解聚丙烯酰胺,非离子型:聚丙烯酰胺,聚氧化乙烯,两性型;天然如淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等,微生物混凝剂。
7 斜板沉淀池
7.1 作用
斜板沉淀池是根据“浅层理论”,在沉淀池中加设斜板,以提高沉淀效率的一种新型沉淀池。它具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。
7.2 作用原理
采用了浅层沉淀理论,其基本原理是原水进入斜板单体,水流方向与颗粒沉淀方向相反,沉泥借自重而下滑进入下部集泥区,澄清后的水则经分离区,由上部集水系统导流出池外。
8 结语
本实验系统设备简单,占地面积小,实验教师和根据章节内容分步给学生操作练习,并制定针对性的步骤和设计结果记录表格,本文不一一赘述。
参考文献
[1] 水污染控制技术[M].化学工业出版社,2004.
[2] 水污染控制工程实验教程[M].化学工业出版社,2009.
关键词:混凝 环保 技校 实验器材
中图分类号:G633.3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)11(c)-0206-01
1 系统概述
微粒凝结现象—— 凝聚和絮凝总称为混凝。絮凝是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程;脱稳的胶粒相互聚结,称为凝聚。混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。混凝可以降低污水的浊度和色度,与其他污水处理法比较,优点是设备简单,维护操作易于掌握。本实验系统由前水箱、絮凝反应池、中和池、斜板沉淀池和后水箱五部分组合而成,可根据情况加装电控系统,实现系统按设计程序的自动运行。
2 教学目的
了解什么是混凝作用,了解常用的混凝剂有哪些,了解污水处理中混凝沉淀方法的步骤,掌握不同污水加药量的控制。
3 单元部件的作用
前水箱:收集须处理的原水;磁力泵:将水抽至另一部件;中和池:调节水的pH值至最佳絮凝条件;絮凝反应池:加药使颗粒聚合,变大至能自然沉淀;斜板沉淀池:分离净水与沉淀物;后水箱:收集处理后的净水;pH调节液箱(2个):分别装酸和碱,配加药泵,往中和池输送药液;混凝液箱:装混凝剂,配加药泵,往絮凝反应池输送药液;计量泵(2个):计量加入的酸碱和混凝剂。
4 系统流程图(如图1)
4.1 混凝沉淀系统的操作控制
(1)初始状态:电源关闭,所有阀门关闭,所有水泵、搅拌机关闭。
(2)工作状态:打开电源,并打开阀门V1,往前水箱加水并加入需絮凝沉淀的物质,打开搅拌机3,使混合物搅拌均匀。然后打开V6、V9,并启动泵1、搅拌器1,启动pH调节液箱的计量泵,调节计量泵的流量,使中和池中水的pH值为最适宜当前混凝剂作用的值。待中和池充滿水后,打开V10、V7,启动泵2、搅拌机2和混凝液箱的计量泵。待混凝反应池充满水后,打开V8、V11,并启动泵3使水流入斜板沉淀池,并打开V15,水经处理之后流入后水箱。后水箱水满之后打开V5,使水自然排出。停机时,关闭所有阀门,停止搅拌机,之后关闭水泵。
(3)排污状态:打开电源,并打开阀门V1、V6、V9、V10、V7、V8、V11,V15,并按顺序启动泵1、泵2、泵3,使所有水箱与池体都充满水。之后关闭阀门V1、V6、V9、V10、V7、V8、V11,V15,水泵1、2、3,打开阀门V12、V14、V13、V10、V14、V5,使各水箱及反应池的污泥随水排出。
5 中和池
5.1 作用
在池中调节污水的pH值,使之达到最佳的混凝状态,在下一单元设备絮凝反应池中取得最优混凝效果。
5.2 作用原理
污水具有一定的pH值。选好混凝剂后,可从资料查知该混凝剂发挥最佳作用的pH条件。通过向污水添加盐酸或者氢氧化钠,使它与混凝剂相配合。
6 絮凝反应池
6.1 作用
水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时,其布朗运动的能量足以阻止重力的作用,而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且,悬浮颗粒表面往往带电(常常是负电),颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大,从而增加了悬浮液的稳定性。
混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电,使颗粒“脱稳”。于是,颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用,互相结合变大,以利于从水中分离。
这一单元设备是系统的关键设备。混凝的目的在于通过向水里投加一些药剂(通常称为混凝剂或者助凝剂),使水中难以沉淀的胶体颗粒互相接触,长大至能自然沉淀的程度,这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。
6.2 作用原理
混凝处理中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稳而形成较小的微粒;在絮凝阶段这些微粒互相聚结(或由于高分子物质的吸附架桥作用相助)形成较大颗粒絮体,这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。
6.3 混凝剂
把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物。种类有不少于200～300种。主要包括无机和有机两部分。无机包括铝系和铁系,铝系如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝,适宜pH:5.5～8;铁系如三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁(国内生产少)、聚合硫酸铁、聚合氯化铁,适宜pH:5～11,但腐蚀性强。有机包括人工合成和天然,人工合成如阳离子型:含氨基、亚氨基的聚合物,阴离子型:水解聚丙烯酰胺,非离子型:聚丙烯酰胺,聚氧化乙烯,两性型;天然如淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等,微生物混凝剂。
7 斜板沉淀池
7.1 作用
斜板沉淀池是根据“浅层理论”,在沉淀池中加设斜板,以提高沉淀效率的一种新型沉淀池。它具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。
7.2 作用原理
采用了浅层沉淀理论,其基本原理是原水进入斜板单体,水流方向与颗粒沉淀方向相反,沉泥借自重而下滑进入下部集泥区,澄清后的水则经分离区,由上部集水系统导流出池外。
8 结语
本实验系统设备简单,占地面积小,实验教师和根据章节内容分步给学生操作练习,并制定针对性的步骤和设计结果记录表格,本文不一一赘述。
参考文献
[1] 水污染控制技术[M].化学工业出版社,2004.
[2] 水污染控制工程实验教程[M].化学工业出版社,2009.