淺談地表水水處理混合方式

郭 鑫

（沈陽市給排水勘察設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110023）

由于地下水具有水質好、易處理，水量變化小等特點，因此一直是生活生產用水的首選水源。但隨著我國經濟的飛速發(fā)展，生產和生活用水量大幅增加，地下水資源的日益匱乏，工農業(yè)爭水，城鄉(xiāng)爭水，水體污染等現(xiàn)象，使得飲用水出現(xiàn)水量下降、水質下降等一系列的安全問題。為了解決用水難的問題，以地表水為水源的供水體系將大幅增加。而混合作為常規(guī)地表水處理中不可或缺的一環(huán)，是必需要注意的。

1 混凝

存在于水中的膠體物質一般都具有負的表面電荷，膠體的尺寸約在0.01～1.0μm，顆粒間的吸引力大大小于同性電荷的相斥力，在穩(wěn)定的條件下，由于布朗運動使顆粒處于懸浮狀態(tài)，為了除去水中的膠體顆粒，在水處理工藝中通常使用投加化學藥劑——混凝劑，使膠體顆粒脫穩(wěn)并形成絮體，這一過程稱之為“混凝”，在設計中常被用于混合池單元內完成。

在給排水和環(huán)保工程中對投加各種混凝劑、助凝劑、臭氧、液氯及酸堿中和、氣水混合等方面都非常有效。對提高水處理效果，節(jié)省能源，具有重大的經濟意義。因此，混凝方式的正確選擇，十分重要。

2 管式靜態(tài)混合器

管式靜態(tài)混合器具有快速高效，低能耗的管道螺旋混合。對于兩種介質的混合時間短，擴散效果達90%以上。可節(jié)省藥劑用量約20～30%。而且結構簡單占，地面積小。采用玻璃鋼材質具有加工方便，堅固耐用耐腐蝕等優(yōu)點。

國內水廠采用得很多，據(jù)了解，采用這種混合方式的規(guī)模較大的水廠有：

石家莊市潤石凈水廠：設計規(guī)模40萬m3/d；

常州市西石橋凈水廠：設計規(guī)模30萬m3/d；

杭州市西區(qū)凈水廠：設計規(guī)模60萬m3/d；

上海市東凌橋凈水廠：設計規(guī)模40萬m3/d；

南昌市青云凈水廠：設計規(guī)模40萬m3/d；

大連市青山凈水廠：設計規(guī)模15萬m3/d。

由此可見，管式靜態(tài)混合器的應用不受水廠規(guī)模限制。

管式靜態(tài)混合器一般為三節(jié)組成（也可根據(jù)混合介質的性能增加節(jié)數(shù)）。每節(jié)混合器有一個180°扭曲的固定螺旋葉片，分左旋和右旋兩種。相鄰兩節(jié)中的螺旋葉片旋轉方向相反，并相錯90°。為便于安裝螺旋葉片，筒體做成兩個半圓形，兩端均用法蘭連接，筒體縫隙之間用環(huán)氧樹脂粘合，保證其密封要求?；旌掀鞯穆菪~片不動，僅是被混合的物料或介質的運動，流體通過它除產生降壓外，它不用外部能源。主要是流動分割、徑向混合、反向旋轉，兩種介質不斷激烈摻混擴散，達到混合目的。由于構造簡單，生產廠家很多，產品質量參差不齊。如果采用管式靜態(tài)混合器，應選擇知名度較高、規(guī)模較大的生產廠家，訂貨前應提出詳細明確的技術要求，出廠前須進行相關測試，達到技術要求方可供貨。

靜態(tài)混合器一般按設計流量和原水低溫狀態(tài)確定管式靜態(tài)混合器的水頭損失，按設計流量對應的水頭損失確定配水井與絮凝池的水位差；一旦建成，水位差便無法改變，消耗的能量隨處理水量而變化。

管式靜態(tài)混合器是根據(jù)設計流量選定的，在設計流量附近的范圍內混合效果較好。當通過混合器的水量下降幅度較大時，混合器內流速降低，水頭損失減少，混合效果下降。在實際運行中，水廠處理水量低于設計流量的情況是避免不了的。當水廠規(guī)模較大，處理系列較多時，可以通過調整處理系列的運行數(shù)量，來降低水量減少對混合效果的不利影響。但對于處理系列較少的水廠，水量降低對混合效果的不利影響卻不可避免。

3 機械混合池

對混合池設計的基本要求是使投加的化學混凝劑與水體達到快速而均勻的混合，要在水流造成劇烈紊動的條件下投入混凝劑，一般混合時時間5～30秒，不大于2分鐘。但對于高分子絮凝劑而言，只要達到均勻混合即可，并不苛求快速?；旌铣氐脑O計以控制池內水流的平均速度梯度G值為依據(jù)，G值一般控制在500～1000秒-1范圍，過度的（G值超過1000S-1）和長時間的攪拌，會給后續(xù)的絮凝過程帶來負面的影響。

機械混合所使用的漿板，多數(shù)采用結構簡單、制作容易的葉片式漿板混合攪拌器。

機械混合運行效果較好，國內水廠采用得較多，據(jù)了解，采用這種混合方式的規(guī)模較大的水廠有：

北京水源九廠：設計規(guī)模150萬m3/d；

株洲市第三凈水廠：設計規(guī)模70萬m3/d；

深圳市梅林凈水廠：設計規(guī)模60萬m3/d；

太原市呼延凈水廠：設計規(guī)模80萬m3/d；

哈爾濱市磨盤山凈水廠：設計規(guī)模90萬m3/d；

長春市第四凈水廠：設計規(guī)模20萬m3/d。

機械混合池的應用不受水廠規(guī)模限制。需對混合池攪拌器定期維護，出現(xiàn)事故時須停機檢修，從而影響水廠的正常運行；影響時間長短與工人的技術水平、維修經驗和備件供貨是否及時有關。

機械混合池的設備購置費與管式混合器相差不大，但其土建工程造價卻遠高于管式混合器。機械混合需設混合池。在東北地區(qū)，混合池需設在室內，一般與絮凝池、沉淀池和濾池一起設在凈化間內。采用機械混合池，會加大凈化間面積。對于大跨度凈化間來說，如果平面布置不夠精細，凈化間面積會有較大增加。

東北地區(qū)地表水溫度變化范圍在0℃～25℃，設計按0℃時水的動力粘度和設定的速度梯度計算混合功率。采用無級調速驅動裝置，使轉速在一定范圍內可以連續(xù)調節(jié)。當水溫升高時，適當降低電機轉速，減少混合功率；當原水濁度很低時，一般不投加混凝劑，可以關閉攪拌器，從而達到節(jié)能的目的。調速范圍設計得寬一些，上限值適當高于設計轉速，這樣可以在運行中選取比較理想的混合狀態(tài)。

機械混合的優(yōu)點是混合效果不受水量變化的影響。機械混合強度用攪拌速度梯度和體積循環(huán)次數(shù)來表示。機械混合池的速度梯度一般取500S-1-1000S-1，當水量增加或減少時，混合時間隨之而減少或增加，但電機輸出功率不變，混合池水位不變，所以速度梯度也不變。體積循環(huán)次數(shù)一般不小于1.5，當水量增加時，混合時間縮短，速度梯度不變，體積循環(huán)次數(shù)減少，這種情況對混合不利。一般設計水量為實際處理水量的上限值，所以這種情況很少出現(xiàn)。當水量減少時，混合時間延長，速度梯度不變，體積循環(huán)次數(shù)增加，這種情況對混合有利，在實際運行中也經常出現(xiàn)。

通過上面的介紹，可以看出管式靜態(tài)混合器適用于水廠建設用地緊張，水量變化較小的水廠。另外，合理的設置水處理系統(tǒng)數(shù)量，能夠有效避免水量變化對混合效果的影響，也可以使用靜態(tài)混合器。機械混合對水量變化適應性強，基本可以忽略水量變化對混合效果的影響，雖然造價較高，但是應用范圍廣泛，安全行較高。

通過比較可以看出，兩種混合方式各有長處，我們設計時應根據(jù)具體情況進行方案比較，以確定選用何種混合方式。

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