1、中国工程建设标准化协会标准混凝沉淀烧杯试验方法CECS 130: 2001 条文说明目次1 ，总则.(15) 2 术语.(17) 3 技术要求.(18) 3. 1 一般规定.(18) 3.2 常用水处理药剂.(21) 3. 3 速度梯度计算.(22) 4 试验方法.(23) 4, 1 操作步骤.（23)4. 2 模拟试验.(23) 1总则1. o. 1 混凝沉淀烧杯试验能够在设备和操作都很简单的条件下，反映出混凝沉淀过程中很多因素间的错综复杂关系，所以一直是研究或控制混凝沉淀过程的最主要方法。但调查表明，我国大多数净水厂虽在生产管理中都采用混凝沉淀烧杯试验方法指导棍凝剂的投加和处理工况的判断，
2、但由于试验方法不规范，其试验结果往往与实际相差甚远，不能起到控制生产的作用，故有必要制定本标准。. o. 2 本标准的应用范围：1 净水厂在不同典型水质条件下宜用不同品种的混凝剂。市场上可供选用的混凝剂品种繁多，合理选用混凝剂是净水厂保证水质、降低成本的重要工作之一。首先用混凝沉淀烧杯试验求得各种混凝剂最佳的投加量，然后把筛选后的二种或三种混凝剂进行试验对比，从而选出最佳的品种。判断混凝剂效果首先看水质处理效果，主要是浊度去除率，而作为全面衡量还应包括色度、COD和TOC去除率、pH和碱度变化率等；其次是经济性；再次是药剂的运输、储存、使用方便性，沉淀后污泥体积以及对环境的影响。2 最佳混凝剂
3、投加量有两种涵义一种是指水质达到最优时的混凝剂投加量；另一种是达到既定水质目标要求时的最小棍凝剂投加量。3 在混凝剂投加量、絮凝搅拌条件和沉淀条件相同的情况下，寻求最佳的混合搅拌强度和时间组合。4 在混凝剂投加量、混合搅拌条件和沉淀条件相同的情况下，寻求最佳的絮凝搅拌强度和时间组合。5 在一般净水厂中为保证滤后水的浊度合格，对沉淀水的浊度都有一定要求。混合时间短，投资就少，无疑要按最佳要求设置。 15 絮凝、沉淀和混凝剂投加量三者之间有着相互补充和相互制约的关系。如某一条件差些，在一定范围内可由其他条件补充因此，在满足一定出水浊度要求的前提下，三者有多种组合可满足出水浊度要求，可用混凝沉淀烧杯
4、试验探求三者之间的最佳组合。t. o. 3 指出了在进行混凝沉淀烧杯试验时，需同时执行我国有关标准的规定。t. o. 4 水处理用氧化剂一般有强烈的刺激性和很强的毒性，有些混凝剂在榕解过程中会产生异臭且溶液为强酸性，污水中往往含有一些有毒有害物质。这些都会影响人体健康和操作环境，故应根据不闰的试验情况采取相应的安全防护措施。 16 2术语2. o. l 混凝沉淀试验的名称很多，但其应用目的基本相同。2. o. 2 规定模拟试验的含义。2.0.3 规定本标准试验所用搅拌器的含义。2.0. 4 规定本标准试验所用搅拌杯的含义。2.0.s 规定在混凝过程中速度梯度的含义。 17 3 技术要求3. 1
5、 一般规定3. 1. 1 阐明混凝沉淀烧杯试验中所需的主要设备和仪器。3. 1. 2 搅拌器的主要技术要求z1 为使试验具有重复性、重现性和可比性，搅拌器应能同时对多个搅拌杯进行试验，现有的搅拌器多为6联。2 底部设置照明装置，可便于定性观察絮体的形成和沉降状况。同时应采取隔热措施，防止照明系统传热给水样，使水温升高而影响混凝沉淀结果的准确性。3 一个搅拌杯须对应一个加药管，以便同步投加药剂。4 1昆凝沉淀效果取决于絮体尺度及其密度，所谓棍凝效果相似是指形成的絮体尺度和密度相同。絮体在形成过程中，一方面受到颗粒间相互聚集的粘结作用，另一方面也受到流体紊动对絮体的破碎作用，限制了絮体继续增大。在
6、一定的水流条件下，若输入水体的能耗不变，经过一定的絮凝时间就会达到絮体聚结与破碎的动态平衡，絮体粒径将保持不变。根据各国的大量研究，都得出了相同的结论z在相同的原水和凝聚条件下，达到絮凝平衡时，絮体粒径主要取决于速度梯度c.根据这一原理，阿格曼等人提出了絮体平衡粒径d与速度梯度G的关系：d专式中，C为与原水絮凝性质有关的系数。丹保宪仁利用沉降管和摄影的方法，对絮体粒径、有效密度和沉速进行了测定，并建立了絮体的密度公式为： 18 a p.=p.-p瓦式中，p.为絮体的有效密度，g/cm3;p.为絮体密度，g/cm勺为水的密度，g/cm3川为常数，随混凝剂品种和加注量而定，g/cm3 ;Kp为指数
7、常数，随混凝剂品种和加注量而定。由此可以看出，絮体尺度及其密度取决于混凝过程中的速度梯度6。因此，要使混凝效果相似，速度梯度G须对应相等。在实际工程中，混合阶段G=lOOO500s-1，黄凝阶段G=lOO2os-1,为使试验能够模拟实际生产，搅拌器产生的速度梯度G应在1000 20s l范围内可调。5 为保证搅拌转速准确，混合、絮凝和沉淀连续进行，桨叶最好采用无级调速方式并规定了精度。当不能采用无级调速时，为使试验能模拟实际的混合、絮凝过程，搅拌器转速至少应设5挡，因实际生产工艺中混合强度多采用一挡，絮凝强度一般采用4挡。6 由于混合、絮凝和沉淀是连续进行，因此各工艺过程运行时间需提前设定，同
8、时为保证准确记录运行时间，规定了时间控制的精度。7 桨式搅拌器结构简单，加工制造容易，有关参数的选用可参见下表。桨叶参数选用Jji l:l 符号单位设计参数桨nt直径d m (0. 35o. 8D 桨PfBI!搅排杯底高度 m (0.50. 75D 桨Pf商度h m (0. I0.85)d 桨Pf-层数, I 注：D为搅拌杯的宽度8 为使各试验水样在相同操作条件下呈现较好的重现性，故 19 作此规定。另外，桨叶材质具有足够的化学稳定性，以防止与水样发生化学反应而影响试验结果。9 在相同搅拌条件下，为使各搅拌杯的搅拌功率相同而作的规定。10 根据相似理论，确保各试验结果相似的首要条件是几何相似，
9、因此需对各桨叶在搅拌杯中的几何位置进行规定。11 搅拌器转速较高时容易产生撤涡。当被涡达到桨叶的位置时，会带入大量空气，影响搅拌效果。12 为便于定性观察沉淀状况，絮凝搅拌完成后桨叶应立即从杯中提出。3. . 3 搅拌杯的主要技术要求z1 为使各搅拌杯在相同操作条件下试验结果相似而作的规定。另外，搅拌杯材质应具有足够的化学稳定性，以防止与水样发生化学反应，影响混凝沉淀烧杯试验结果。2 为便于观察混凝沉淀烧杯试验的状况，搅拌杯宜采用较好的透明材质，且有较好的隔热性能。搅拌杯应能较好地阻止水体随桨叶旋转，根据国外实践经验推荐使用方形杯。为保证混凝搅拌过程中搅拌杯内的水流为紊流，搅拌杯的有效体积应不
10、小于lOOOmL。3 为防止取样时扰动水样，影响水质检验结果，应设固定的取样口。根据实践经验，建议设在水面下1/2水深处。J.1. 4搅拌功率除与水质因素有关外，主要与桨叶形式、尺寸、转速，搅拌杯形状、尺寸及桨叶在搅拌杯中的位置等因素有关。因此，搅拌器和搅拌杯应配套生产，搅拌功率应通过实测后标定。3, 1. 5 规定温度计的计量精度。3, . 6 浊度仪分辨率要高，以便区别各搅拌杯的浊度差别；需要的水样较少以便进行几种沉速试验。 20 3.2 常用水处理药剂3. 2.1 水处理药剂一般配制为水溶液后投加3.2.2 规定药剂辙度的表示方法J.2.3 药剂溶液不应放置时间太长，否则会影响处理效果3
11、. 2. 4 指出泪凝沉淀中常用的水处理剂1 常用的絮凝剂有z1) 聚氯化铝（碱式氯化铝、短基氯化铝）Al2 (QH)nCls-nJm I 2) 精制硫酸铝Al2(SQ4)3 18H201 3) 铝酸锅NaAl02;4) 聚硫酸铁Fe2(OH)n (S,04)3呐ml5) 硫酸铁Fe2(SO.)s1 6) 三氯化铁FeCl3 6H20 1 7) 壳聚糖CGH11NO.JnI 的单宁C76Hs2。”。2 常用的助凝剂有z1) 活化硅酸（活化水玻璃、泡花碱）Na20 xSi02 yH20; 2) 海藻酸铀CNaC6H10）氢f3) 阴或阳离子聚合电解质34) 非离子型聚合物。3 常用的氧化剂有：1
12、) 氯Cl212) 二氧化氯CI0213) 次氯酸铀NaOCI;4) 臭氧03;5) 高锺酸饵KMn04.4 常用的增重剂有z1) 膨润土；2) 高岭土s 21 3) 其他粘土和矿物。5 常用的附剂有z粉末活性炭6 常用的碱有z1) 氢氧化销NaOH;2) 碳酸铀Na2C033) 碳酸钙CaC03;4) 熟石灰Cao.7 常用的酸有21) 盐酸HCl12) 硫酸HzS04.3.3 速度梯度计算3.3. 1 提出了计算搅拌功率的公式，其中阻力系数Co应根据具体的搅拌系统确定，在元测定值时，建议Co取0.3o.5.计算速度梯度时，应考虑温度对水的粘滞系数的影响对于一般低浑浊度水，若无实测资料，可直
13、接采用表3.3. 1中清水动力粘滞系数民襄J.3.1 清水的动力精糖系戴 温度 温度 温度严uo- 4Pa s) （uo-4Pa s) （uo-4Pa s) 。17.90 35 7. 22 70 4.06 5 15. 13 40 6. 53 75 3.80 10 13.04 45 5.99 80 3.55 15 u. 42 50 5.49 85 3.33 20 10.00 55 5.08 90 3. 15 25 8.89 60 4.70 95 2. 97 30 8.01 65 4. 36 100 2.82 22 4 试验方法4. 1 操作步骤4. (. l 按试验目的和要求确定水样个数，检验原
14、水水质。4. . 2 方形搅拌杯具有较好的阻流条件，桨叶的轴心和搅拌杯中心可对准。4. 1.3 投药前，用蒸馆水把加药试管内的药剂稀释成等体坝，通常为lOml，。若某种药剂的投加量大于1oml，为减少体积变化对试验的影响，其他试管应补水，直至体积与最大的药剂体积相等。当有药剂悬浮液时，投加前须摇匀。4.1.4 设定混合搅拌转速和时间，各挡絮凝搅拌转速和时间，静止沉淀时间。按预定的混合和絮凝速度梯度G和时间T，分别设定各段的转速和相应的搅拌时间。混合阶段的G值一般为1000500s-,时间1030sE絮凝阶段G值一般为10020s-，时间520min.絮凝时G值应逐时递减。4. 1. s 启动搅
15、拌按钮后，转速不会立刻达到设定值，稍等片刻当转速稳定后，迅速向搅拌杯内同步投加药剂，然后注意观察絮体的生成速度及大小。4. 1. 6 静止沉淀，注意观察絮体与水的分离状况。4. .7 为防止取样口内的存水影响水质检验结果，建议取样前先排掉少量水样。然后再取样检验。4. 2 模拟试验用于确定指导生产运行的混凝沉淀烧杯试验的操作参数。试 23 验中，混合搅拌转速和时间、絮凝揽拌转速和时间、沉淀时间不能任意选用，应通过模拟试验确定。所谓混凝沉淀相似是指形成的絮体相似，即絮体具有同样的沉淀速度。根据斯笃克斯的颗粒自由沉淀公式，絮体的沉淀速度取决于絮体的尺度和密度。研究和实验证明，絮体的尺度和密度取决于
16、混凝过程中的速度梯度，因此，混凝时的速度梯度相等是进行模拟生产运行的首要边界条件。另外，试验中的水流流态须与实际棍凝过程中的水流流态保持一致。水流可分为层流运动和亲流运动，两者有质的差别。当水流的雷诺数Re小于某一临界值（Re的下限）时，水流在层流状态。当水流的雷诺数Re大于另一临界值（Re的上限）时，则水流在紊流状态。实际混凝过程中的水流状态均为紊流，因此，试验中的水流状态也必须是紊流。很多文献指出，对于具备良好阻流条件的搅拌装置，当搅拌雷诺数Re=pnd2注1000时，就可按完全紊流处理。4. 2. 1 确定混合搅拌的转速和时间：速。1 依据生产中的混合速度梯度，确定模拟试验的混合搅拌转2
17、 测定净水厂混合效果。3 进行不同混合搅拌时间条件的试验。4 测定试验结果。5 通过对比试验结果，确定混合搅拌时间。由此可得到不同流量条件下的混合试验条件，根据系列参数可以作出棍合试验曲线，见下图。有了混合模拟曲线，混合搅拌转速和时间都可根据生产中的实际流量，从图中查得。4.2.2 确定各挡絮凝搅拌转速和时间：1 确定第一挡絮凝搅拌转速和时间。1) 确定絮凝池第一挡在不同流量时的速度梯度，计算第一挡絮凝搅拌转速。 24 n 时间T转速流量Q混合试验模拟国2) 测定絮凝池第一挡的絮凝效果。3) 进行不同第一挡絮凝搅拌时间的试验。4) 测定试验结果。5) 对比试验结果，确定第一挡絮凝搅拌时间。2 确定第二、第三等各挡的絮凝搅拌转速和时间。由此可得到不同流量条件下各挡的絮凝模拟试验条件，根据系列参数可以作出絮凝模拟试验曲线，见下图。有了絮凝模拟曲线，絮凝揽拌转速和时间都可根据生产中的实际流量，从图中查得。4.2.3 确定沉淀试验时间：对比试验结果，确定沉淀试验时间。由此可得到不同流量条件下的沉淀试验时间，根据系列参数可以作出沉淀模拟试验曲线，见下图。有了沉淀模拟曲线，沉淀试验时间可根据生产中的实际流量，从团中查得。 25 流量Q絮凝试验模拟固时间T 流量Q沉淀试验模拟固 26 时间T
