經過與藥劑充分混合的水進人絮凝反應池中,通過顆粒間的絮凝作用,礬花顆粒逐漸長大。在絮凝反應設備中要求有適當的攪拌或絮凝強度,平均速度梯度約為20?70s-1, 并且沿著池長方向,隨著絮花的長大,流速和攪拌強度逐漸降低。在較大的流速下,水中顆粒發生較充分的碰撞吸附;在較低的流速下,使絮花結成較大的絮體顆粒,以便在后續的沉淀池中去除。

絮凝反應池的水力停留時間一般為10?30min,GT在10^4?10^5范圍內。對于處理難度較大的低濁度水應采用較長的停留時間。

絮凝反應池按攪拌的方式可分水力攪拌和機械攪拌兩大類。

1.水力攪拌

水力攪拌是以水流流動的湍流起到攪拌作用,使絮花顆粒絮凝長大。主要設備有如下幾種:

(1)隔板反應池。隔板反應池是常用的一種水力攪拌式絮凝設備,有往復式和回轉式兩種,如圖6-12和圖6-13所示。隔板反應的速度梯度可按式(6-4)計算。式中h為水流在絮凝池中的總水頭損失,包括在廊道內沿程水頭損失和水流轉彎處的局部水頭損失。為避免絮凝體破碎,廊道中的流速及水池轉彎處的平均流速沿流程逐漸減小。隔板反應池通常用于大型水廠,因水量過小時,隔板間距過窄不便施工和維修。隔板反應池構造簡單,管理方便,效果較好。但絮凝時間較長,容積較大;水流在轉彎處的局部水頭損失較大,這部分水頭損失無助于絮凝效果的提高;流量變化大時,效果不穩定。村鎮供水水廠規模較小,且流量變化較大不便采用隔板反應池。

往復式隔板反應池示意圖(單位:m)     和  回轉式隔板反應池示意圖

圖6-12 往復式隔板反應池示意圖(單位:m) 圖6-13 回轉式隔板反應池示意圖
(2)折板反應池。折板反應池是近年來發展較快的絮凝處理構筑物。折板反應池又分為單通道折板反應池(見圖6-14〕和多通道折板反應池(見圖6-15),多通道折板反應池也可用波紋板填料做折板,稱為波紋板反應池。折板反應池中流速應逐漸降低。在反應池的前部,折板的間距較小或折板數(多通道)較少,使水的流速較大;在反應池的后部,折板的間距較大或折板數(多通道)較多,使水的流速較小。分段數一般不宜小于小于三段,各段的流速可分別為:段0.25?0.35 m/s;第二段:015?0.25m/s第三段 0.10?0.15m/s。折板反應池中折板的角度為90°?120°,排列方式分為同波排列和異波排列兩種,以同波排列為多。水流在通過折板時,在同波排列的折板處反復轉向、曲折流動或在異波排列的折板中水流不斷進行縮放流動。這樣連續折流或縮放流動產生了均勻的水力攪拌作用,并形成眾多小漩渦,提高了顆粒的絮凝效果。折板反應池的絮凝效果明顯優于隔板反應池,水力停留時間較短,一般為6?15min。單通道折板反應池適合小型水廠,波紋板反應池和多通道折板反應池適合于大、中型水廠。

單通道折板反應池與 多通道折板反應池

圖6-14 單通道折板反應池示意圖 圖 6-15 多通道折板反應池
(a) 同波折板;(b)異波折板

(3)其他形式的反應池。其他形式的絮凝池有穿孔旋流反應池(孔室反應池〉、網格反應池、柵條反應池等,但是都不如前述反應池應用廣泛。武漢中南給水排水設計院研制的網格、柵條絮凝池已開始在生產上應用。

2.機械攪拌

采用機械攪拌的絮凝反應池稱為機械攪拌絮凝池或機械反應池。根據旋轉軸的位置,機械絮凝池又分水平軸式和垂直軸式兩種,如圖6-16和圖6-17所示。

水平軸式機械攪拌絮凝池示意圖

圖:6-16 水平軸式機械攪拌絮凝池示意圖
1一槳板;2一葉輪;3一旋轉軸;4一隔墻


垂直軸式機械攪拌絮凝池示意圖

圖:6-17 垂直軸式機械攪拌絮凝池示意圖(單位:mm)

1一槳板;2一葉輪;3一旋轉軸;4一隔墻

每池設3?4檔以上攪拌機,并用隔墻(或稱導流墻〉分成數格,以避免水流短路。攪拌強度逐格減小,采取的措施是:攪拌機轉速遞減,或者槳板數或槳板面積遞減,通常采用前一方式。為適應水質、水量的變化,攪拌速度應能調節,攪拌設備應注意防腐。

機械絮凝池效果較好,大小水廠均適應,并能適應水質、水量的變化,水頭損失較小,比較適合農村集中供水的水廠。由于需要機械設備,因而要增加機械維修工作。

槳板式機械絮凝池主要設計參數如下:

(1)槳板。每臺攪拌器上槳板總面積為水流截面積的10%?20%,不宜超過25%,以免池水隨槳板共同旋轉減弱攪拌效果。槳板長度不大于葉輪直徑75%,寬度取10?30cm。

(2)葉輪旋轉線速。葉輪半徑中心點旋轉線速度:格采用0.5?0.6m/s,以后逐袼減少,最末一格采用0.1?0.2m/s;一般采用15-20min。

(3)不同形式絮凝池的組合的組合使用

3. 不同形式絮凝池的組合應用往往可以可以相互取長補短。常用的組合形式有機械反應與水力反應組合、往復式隔板與回轉式隔板組合等。圖6-18 為隔板絮凝池和槳板機械攪拌絮凝池的組合。

機械攪拌有適應水量變化的特點,設備需要經常維修;而水力反應池構造簡單,但不能調節水量的變化。因此兩者組合后能相互彌補,取長補短。當水質、水量發生較大變化時,可以調節機械攪拌強度至彌補隔板絮凝池不足之處;當機械攪拌裝置需要檢修時,隔板絮凝池仍可繼續進行 。采用機械與水力組合的絮凝池,一般機械在前,水力在后;個別情況也有相反排列的組合的。實踐證明,不同形式絮凝池組合使用,效果良好,只是設備形式有所增多。

隔板絮凝池和機械絮凝池組合

圖 6-18 隔板絮凝池和機械絮凝池組合

絮凝設備形式的選擇,應根據具體情況,如處理的水量、水質及維修、管理水平等綜合考慮。