常用混合、絮凝、沉淀设备介绍及对比

吕树梅

上海万唐工程技术有限公司上海201100

摘要：混合絮凝沉淀池采用水力作用，主要用于去除水中的胶体、悬浮物、浊度等，使得水质得到净化。目前市场上混合絮凝沉淀池配套的混合、絮凝、沉淀设备多种多样，本文旨在阐述设备种类、工作原理及优缺点等。

关键词：混合；絮凝；沉淀

1、混合

混合是原水与混凝剂如聚合氯化铝、三氯化铁等药剂与需要处理的水进行充分混合的工艺过程。混合是进行絮凝和沉淀的重要前提，该过程主要保证混凝剂的水解产物迅速混合到水体的每一个细部，并使水中胶体颗粒脱稳。

混合的方式有很多种，常见的有管式静态混合器、机械混合和湍流混合器。

1.1管式静态混合器

原理：利用进水管的水流，通过管道或管道内部零件产生局部阻力，使水流发生湍动，从而使水体和药剂达到混合目的。优点：设备简单，不占地，造价低。缺点：不适应低负荷运行，当流量减小时，混合时间延长，可能在管中絮凝沉淀，降低混合效果。

1.2机械混合

原理：依靠外部混合搅拌机提供能量，使水流产生紊流，达到混合目的。优点：水头损失小，可在各种流量负荷下运行，使得药剂迅速而均匀的扩散至水体中，达到胶体颗粒脱稳，节约投药量等。缺点：需增加机械设备，消耗电能，增加相应的机械设备的维修保养工作，增加管理维修工作量。

1.3湍流混合器

原理：使水通过混合器设备内部结构时，可在设备内迅速产生均匀的高频微涡旋，混凝剂的水解产物瞬间进入水体细部，与原水中的胶体颗粒得到快速、充分混合，使胶体瞬间脱稳；另外水流的强剪切力迅速阻断了微絮体的不合理长大，混合效果理想。优点：混合快速，脱紊完全，管道式安装，不占地，不需土建结构。缺点：相对管道静态混合器价格稍高。

2、絮凝

絮凝分为同向絮凝和异向絮凝，在混合絮凝沉淀过程中，起主导作用的是同向絮凝。该过程是使经充分混合后的具有絮凝性能的微絮粒相互碰撞，从而形成较大的絮粒，以适应沉淀分离的尺寸要求。这要求颗粒本身具有充分絮凝能力和外界提供给颗粒获得适当的碰撞接触而又不致破坏的水力条件。常见的絮凝设备有：折板絮凝设备、旋流絮凝池、网格絮凝设备、湍流凝聚设备。

2.1折板絮凝设备

原理：在絮凝池中设置扰流单元以达到絮凝所要求的紊流状态，过程中使得能量损失得到充分利用。折板絮凝设备常用的有多通道和单通道的平折板、波纹板等。絮凝池可布置成竖流式或平流式，工程多采用竖流式。优点：絮凝时间较短，容积较小，絮凝效果较好。缺点：池体内部构造较复杂，施工难度较大，造价也较高，形成的矾花颗粒粒径小、质轻、沉淀性能差，药耗大，池体容积大，水力负荷差，适于水量变化不大的水厂。

2.2旋流絮凝池

原理：水流从切线方向，利用离心作用，产生水流紊动，达到絮凝效果。优点：不专门设置絮凝设备，水头损失较小，构造简单，投资省。缺点：池体较深，在地下水位较高处施工较困难，竖向流速较低，池体底部较容易产生积泥，影响出水水质，来水水量变化较大时絮凝效果较差，穿孔旋流絮凝池通过开孔的大小进行调节流速，抗冲击负荷能力较差，目前应用较少。

2.3网格絮凝设备

原理：应用紊流理论，絮凝池分成许多面积相等的方格，水流上下交错流动，达到絮凝效果。优点：絮凝格放置较密集的网格或栅条，可形成良好的絮凝效果。缺点：对水量变化适应性较差，会影响絮凝效果，还存在末端池底积泥现象及网格上滋生藻类、堵塞网眼现象。

2.4湍流絮凝设备

原理：利用颗粒碰撞发生凝聚的效应，通过改变水流结构形式创造絮凝条件，控制湍流强度，从而形成不同强度的微涡旋，通过人工控制碰撞强度和有效碰撞次数，保证在短时间内发生凝聚，另外通过水力分级及流态的控制，使得水流剪切力逐级递减，絮体不断长大和密实，达到非常好的絮凝效果。优点：可产生强烈的惯性效应和对矾花的揉动作用，进行三级水力分级，控制矾花合理的有效碰撞，迅速成长为密实且易沉淀的矾花，加强絮凝效果，水力停留时间短。缺点：不建议应用在超过水量正常设计负荷30%以上。

3、沉淀

沉淀工艺是指在重力作用下悬浮固体从水中分离的过程，可去除80～99％以上悬浮固体，是主要的净水环节。常用形式有平流沉淀池、斜管沉淀设备、斜板沉淀设备、受控沉淀设备。

3.1平流沉淀池

原理：应用颗粒或絮体的重力沉淀作用去除水中悬浮物的一种传统水处理构筑物。优点：构造简单，施工较简单，操作管理方便，不用专门设置沉淀设备。缺点：上升负荷小，平面面积大，多采用吸泥机、刮泥机等排泥方式，投资高，沉淀效果差。

3.2斜管沉淀设备

原理：利用浅池沉淀理论，在池内设置斜管沉淀设备，沉淀效率得到了大幅度提高。优点：上流负荷比平流沉淀池高出许多，可节省占地。缺点：因为斜管结构特点，容易积泥、积泥后不易冲洗干净，早晨排泥不畅，甚至发生设备坍塌事故。

3.3普通斜板沉淀设备

原理：采用浅池沉淀理论，通过控制水的紊流和提供更小的沉淀距离，以提高沉淀面积。优点：较斜管沉淀设备更先进和可靠，上升负荷可以比斜管沉淀设备高一些。缺点：斜板间距过小，易在斜板上表面形成絮体层，造成斜板下部沉泥堵塞。

3.4受控沉淀设备

原理：主要原理是综合利用浅池沉淀理论和碰撞凝聚机理完成固液的分离过程。通过设备结构控制碰撞凝聚作用的产生及强度，提高矾花颗粒碰撞凝聚的几率，在设备内一定位置形成密实的、抗冲击能力强的动态悬浮泥渣层，起到过滤网捕、吸附、卷扫及拦截小絮体的作用，保证沉淀池出水效果。优点：具有较好的沉淀效果，设备表面光滑，不易积泥，水流阻力较小，不积泥，保证小的矾花絮体亦可有效去除。缺点：不建议应用在超过水量正常设计负荷30%以上。

4、小结

随着水处理行业的不断发展，市场上的各种水处理设备形式也如同雨后春笋。在选择设备的时候可根据各自特点进行有效甄选，以适应不同的项目需要。

参考文献

[1]给水排水设计手册，第3册，城镇给水（第二版）.

作者简介

吕树梅(1980一)，女，工程师，从事给排水设计与研究。