浅谈地表水水处理混合方式

郭 鑫

（沈阳市给排水勘察设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110023）

由于地下水具有水质好、易处理，水量变化小等特点，因此一直是生活生产用水的首选水源。但随着我国经济的飞速发展，生产和生活用水量大幅增加，地下水资源的日益匮乏，工农业争水，城乡争水，水体污染等现象，使得饮用水出现水量下降、水质下降等一系列的安全问题。为了解决用水难的问题，以地表水为水源的供水体系将大幅增加。而混合作为常规地表水处理中不可或缺的一环，是必需要注意的。

1 混凝

存在于水中的胶体物质一般都具有负的表面电荷，胶体的尺寸约在0.01～1.0μm，颗粒间的吸引力大大小于同性电荷的相斥力，在稳定的条件下，由于布朗运动使颗粒处于悬浮状态，为了除去水中的胶体颗粒，在水处理工艺中通常使用投加化学药剂——混凝剂，使胶体颗粒脱稳并形成絮体，这一过程称之为“混凝”，在设计中常被用于混合池单元内完成。

在给排水和环保工程中对投加各种混凝剂、助凝剂、臭氧、液氯及酸碱中和、气水混合等方面都非常有效。对提高水处理效果，节省能源，具有重大的经济意义。因此，混凝方式的正确选择，十分重要。

2 管式静态混合器

管式静态混合器具有快速高效，低能耗的管道螺旋混合。对于两种介质的混合时间短，扩散效果达90%以上。可节省药剂用量约20～30%。而且结构简单占，地面积小。采用玻璃钢材质具有加工方便，坚固耐用耐腐蚀等优点。

国内水厂采用得很多，据了解，采用这种混合方式的规模较大的水厂有：

石家庄市润石净水厂：设计规模40万m3/d；

常州市西石桥净水厂：设计规模30万m3/d；

杭州市西区净水厂：设计规模60万m3/d；

上海市东凌桥净水厂：设计规模40万m3/d；

南昌市青云净水厂：设计规模40万m3/d；

大连市青山净水厂：设计规模15万m3/d。

由此可见，管式静态混合器的应用不受水厂规模限制。

管式静态混合器一般为三节组成（也可根据混合介质的性能增加节数）。每节混合器有一个180°扭曲的固定螺旋叶片，分左旋和右旋两种。相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90°。为便于安装螺旋叶片，筒体做成两个半圆形，两端均用法兰连接，筒体缝隙之间用环氧树脂粘合，保证其密封要求。混合器的螺旋叶片不动，仅是被混合的物料或介质的运动，流体通过它除产生降压外，它不用外部能源。主要是流动分割、径向混合、反向旋转，两种介质不断激烈掺混扩散，达到混合目的。由于构造简单，生产厂家很多，产品质量参差不齐。如果采用管式静态混合器，应选择知名度较高、规模较大的生产厂家，订货前应提出详细明确的技术要求，出厂前须进行相关测试，达到技术要求方可供货。

静态混合器一般按设计流量和原水低温状态确定管式静态混合器的水头损失，按设计流量对应的水头损失确定配水井与絮凝池的水位差；一旦建成，水位差便无法改变，消耗的能量随处理水量而变化。

管式静态混合器是根据设计流量选定的，在设计流量附近的范围内混合效果较好。当通过混合器的水量下降幅度较大时，混合器内流速降低，水头损失减少，混合效果下降。在实际运行中，水厂处理水量低于设计流量的情况是避免不了的。当水厂规模较大，处理系列较多时，可以通过调整处理系列的运行数量，来降低水量减少对混合效果的不利影响。但对于处理系列较少的水厂，水量降低对混合效果的不利影响却不可避免。

3 机械混合池

对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，一般混合时时间5～30秒，不大于2分钟。但对于高分子絮凝剂而言，只要达到均匀混合即可，并不苛求快速。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秒-1范围，过度的（G值超过1000S-1）和长时间的搅拌，会给后续的絮凝过程带来负面的影响。

机械混合所使用的浆板，多数采用结构简单、制作容易的叶片式浆板混合搅拌器。

机械混合运行效果较好，国内水厂采用得较多，据了解，采用这种混合方式的规模较大的水厂有：

北京水源九厂：设计规模150万m3/d；

株洲市第三净水厂：设计规模70万m3/d；

深圳市梅林净水厂：设计规模60万m3/d；

太原市呼延净水厂：设计规模80万m3/d；

哈尔滨市磨盘山净水厂：设计规模90万m3/d；

长春市第四净水厂：设计规模20万m3/d。

机械混合池的应用不受水厂规模限制。需对混合池搅拌器定期维护，出现事故时须停机检修，从而影响水厂的正常运行；影响时间长短与工人的技术水平、维修经验和备件供货是否及时有关。

机械混合池的设备购置费与管式混合器相差不大，但其土建工程造价却远高于管式混合器。机械混合需设混合池。在东北地区，混合池需设在室内，一般与絮凝池、沉淀池和滤池一起设在净化间内。采用机械混合池，会加大净化间面积。对于大跨度净化间来说，如果平面布置不够精细，净化间面积会有较大增加。

东北地区地表水温度变化范围在0℃～25℃，设计按0℃时水的动力粘度和设定的速度梯度计算混合功率。采用无级调速驱动装置，使转速在一定范围内可以连续调节。当水温升高时，适当降低电机转速，减少混合功率；当原水浊度很低时，一般不投加混凝剂，可以关闭搅拌器，从而达到节能的目的。调速范围设计得宽一些，上限值适当高于设计转速，这样可以在运行中选取比较理想的混合状态。

机械混合的优点是混合效果不受水量变化的影响。机械混合强度用搅拌速度梯度和体积循环次数来表示。机械混合池的速度梯度一般取500S-1-1000S-1，当水量增加或减少时，混合时间随之而减少或增加，但电机输出功率不变，混合池水位不变，所以速度梯度也不变。体积循环次数一般不小于1.5，当水量增加时，混合时间缩短，速度梯度不变，体积循环次数减少，这种情况对混合不利。一般设计水量为实际处理水量的上限值，所以这种情况很少出现。当水量减少时，混合时间延长，速度梯度不变，体积循环次数增加，这种情况对混合有利，在实际运行中也经常出现。

通过上面的介绍，可以看出管式静态混合器适用于水厂建设用地紧张，水量变化较小的水厂。另外，合理的设置水处理系统数量，能够有效避免水量变化对混合效果的影响，也可以使用静态混合器。机械混合对水量变化适应性强，基本可以忽略水量变化对混合效果的影响，虽然造价较高，但是应用范围广泛，安全行较高。

通过比较可以看出，两种混合方式各有长处，我们设计时应根据具体情况进行方案比较，以确定选用何种混合方式。

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