[发明专利]一种污水处理中高效混凝搅拌的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理中高效混凝搅拌的设计方法，涉及混凝、絮凝、沉淀三阶段的设计，适用于生物化学过程、物理化学过程中絮凝剂与胶体颗粒、溶解性有机物等的高效混凝设计，属于水和废水处理技术领域。

背景技术

混凝技术在水处理技术中占据重要位置，污水中不能通过自然沉淀方式去除的胶体物质都可以通过混凝沉淀的技术进行处理。

稳定的条件下，存在于水和废水中的胶体颗粒由于布朗运动而处于悬浮状态。为去除这些胶体颗粒，在水处理工艺中通常使用投加化学药剂（混凝剂）的方式使胶体颗粒经混凝过程脱稳并形成絮体，形成的絮体再在絮凝过程中凝聚成较大的絮体颗粒，进而在后续的沉淀池中借重力被有效地除去。上述过程即为混凝沉淀的原理。

混凝过程中，混合池设计的基本要求是使投加的化学混凝剂与水体达到快速而均匀的混合，要在水流造成剧烈紊动的条件下投入混凝剂，一般混合时间5～30 s，不大于2 min。混合池的设计以控制池内水流的平均速度梯度G值为依据，G值一般控制在500～1000 s^-1范围，过度的G值（超过1000 s^-1）和长时间的搅拌，会给后续的絮凝过程带来负面的影响。

承接于混合池出水的絮凝池，要求其在池内的水流速度由大变小逐渐转换。在较大的反应速度下使水中的胶体粒子发生充分的碰撞吸附凝聚，在较小的反应速度下使水中的胶体颗粒结成较大而稠密的絮体（绒体），以便在沉淀池内去除。为了确保沉淀池的沉淀效果，在絮凝池内结成较大的絮体需要有足够的絮凝时间及相应的水力条件。一般的絮凝时间T为10-30 min，并控制絮凝速度使其平均速度梯度G值达到10~75 s^-1（一般控制在30～50 s^-1），使GT值在10⁴～10⁵范围内以保证絮凝过程的充分和完善。也有相关的报道称，在废水处理中的典型絮凝过程其停留时间在30～60 min，速度梯度为50～100 s^-1。

目前，应用的混凝沉淀设施也存在一些以下问题：大多数搅拌器不能同时进行多种速度梯度（G值）设定和综合性指标（GT值）控制；混凝剂投加过程中的药剂利用率低，混凝效果易受水质波动影响；混合池和絮凝池分开设计，增加占地面积等。虽然已有案例（专利号CN102641619）针对占地面积设计出混凝、絮凝、沉淀池于一体的罐式搅拌器，但并未涉及两过程速度梯度G值的选取或计算，从而无从考察混凝和絮凝两过程的效果。

鉴于上述背景，一种污水处理中高效混凝搅拌的设计成为必要，本发明涉及污水处理中胶体颗粒去除过程中混凝和絮凝、沉淀三阶段，尤其关注前两阶段不同G值及其计算，用于设计出具有合适搅拌桨直径及安装高度的混凝沉淀装置，此外还涉及污水处理装置中各主要部件的设计，适用于各类污水的混凝沉淀搅拌的设计。

发明内容

本发明目的在于为各种水质的混凝、絮凝、沉淀过程提供一种污水处理中高效混凝搅拌的设计方法。

本发明提出的污水处理中高效混凝搅拌的设计方法，所述方法通过一体式高效混凝沉淀装置实现，所述装置包括配水槽和混凝搅拌槽，混凝搅拌槽为垂直一体式设计，至上而下划分为混合池、絮凝池和沉淀池，混合池和配水槽间通过止回阀连接，混合池与絮凝池间通过环周挡板隔开，搅拌器通过连杆贯穿混合池和絮凝池，并在混合池、絮凝池和沉淀池内安装不同数量、宽度B和直径d的搅拌桨，沉淀池为锥体结构，其底部通过排泥阀连接排泥管，混合池一侧通过出水蠕动泵连接 出水管，配水槽通过进水阀门连接进水管，混合池顶部通过加药泵连接加药管；设计方法具体步骤如下：

(1)、装置整体尺寸、搅拌桨直径、宽度及安装高度的设计：

若装置为圆形，整体尺寸指直径，若装置为方形，整体尺寸指装置的长和宽；首先，混合池和絮凝池选取合适速度梯度G值，计算出合适搅拌桨直径和安装高度以及装置当量直径；若为圆形装置，计算出当量直径即为圆形装置直径；若为方形装置，计算出当量直径后根据当量直径计算公式De＝1.13                                                ，其中，L、W分别指长和宽，选取合适的长和宽。混合池内的G值比较大（范围为500～1000s^-1），絮凝池内的G值则设计成较小值（范围为30～50s^-1），本装置的设计通过以下过程实现：

浆式搅拌器的设计参数如下：