郭 鑫

（沈陽市給排水勘察設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110023）

由于地下水具有水質(zhì)好、易處理，水量變化小等特點，因此一直是生活生產(chǎn)用水的首選水源。但隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，生產(chǎn)和生活用水量大幅增加，地下水資源的日益匱乏，工農(nóng)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(zhì)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(zhì)一般都具有負(fù)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(xué)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(shè)計中常被用于混合池單元內(nèi)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(jīng)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(zhì)的混合時間短，擴散效果達(dá)90%以上?？晒?jié)省藥劑用量約20～30%。而且結(jié)構(gòu)簡單占，地面積小。采用玻璃鋼材質(zhì)具有加工方便，堅固耐用耐腐蝕等優(yōu)點。

國內(nèi)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(shè)計規(guī)模40萬m3/d；

常州市西石橋凈水廠：設(shè)計規(guī)模30萬m3/d；

杭州市西區(qū)凈水廠：設(shè)計規(guī)模60萬m3/d；

上海市東凌橋凈水廠：設(shè)計規(guī)模40萬m3/d；

南昌市青云凈水廠：設(shè)計規(guī)模40萬m3/d；

大連市青山凈水廠：設(shè)計規(guī)模15萬m3/d。

由此可見，管式靜態(tài)混合器的應(yīng)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(zhì)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(zhuǎn)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。混合器的螺旋葉片不動，僅是被混合的物料或介質(zhì)的運動，流體通過它除產(chǎn)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(zhuǎn)，兩種介質(zhì)不斷激烈摻混擴散，達(dá)到混合目的。由于構(gòu)造簡單，生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。如果采用管式靜態(tài)混合器，應(yīng)選擇知名度較高、規(guī)模較大的生產(chǎn)廠家，訂貨前應(yīng)提出詳細(xì)明確的技術(shù)要求，出廠前須進(jìn)行相關(guān)測試，達(dá)到技術(shù)要求方可供貨。

靜態(tài)混合器一般按設(shè)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(shè)計流量對應(yīng)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(shè)計流量選定的，在設(shè)計流量附近的范圍內(nèi)混合效果較好。當(dāng)通過混合器的水量下降幅度較大時，混合器內(nèi)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(shè)計流量的情況是避免不了的。當(dāng)水廠規(guī)模較大，處理系列較多時，可以通過調(diào)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(shè)計的基本要求是使投加的化學(xué)混凝劑與水體達(dá)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(dá)到均勻混合即可，并不苛求快速?；旌铣氐脑O(shè)計以控制池內(nèi)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(fù)面的影響。

機械混合所使用的漿板，多數(shù)采用結(jié)構(gòu)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(nèi)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(shè)計規(guī)模150萬m3/d；

株洲市第三凈水廠：設(shè)計規(guī)模70萬m3/d；

深圳市梅林凈水廠：設(shè)計規(guī)模60萬m3/d；

太原市呼延凈水廠：設(shè)計規(guī)模80萬m3/d；

哈爾濱市磨盤山凈水廠：設(shè)計規(guī)模90萬m3/d；

長春市第四凈水廠：設(shè)計規(guī)模20萬m3/d。

機械混合池的應(yīng)用不受水廠規(guī)模限制。需對混合池攪拌器定期維護(hù)，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(shù)水平、維修經(jīng)驗和備件供貨是否及時有關(guān)。

機械混合池的設(shè)備購置費與管式混合器相差不大，但其土建工程造價卻遠(yuǎn)高于管式混合器。機械混合需設(shè)混合池。在東北地區(qū)，混合池需設(shè)在室內(nèi)，一般與絮凝池、沉淀池和濾池一起設(shè)在凈化間內(nèi)。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(xì)，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(shè)計按0℃時水的動力粘度和設(shè)定的速度梯度計算混合功率。采用無級調(diào)速驅(qū)動裝置，使轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)水溫升高時，適當(dāng)降低電機轉(zhuǎn)速，減少混合功率；當(dāng)原水濁度很低時，一般不投加混凝劑，可以關(guān)閉攪拌器，從而達(dá)到節(jié)能的目的。調(diào)速范圍設(shè)計得寬一些，上限值適當(dāng)高于設(shè)計轉(zhuǎn)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(dāng)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(dāng)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(shè)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(dāng)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(jīng)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(shè)用地緊張，水量變化較小的水廠。另外，合理的設(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行方案比較，以確定選用何種混合方式。

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