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涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术

[11-20 17:26:52]   来源:http://www.65jz.com  施工技术   阅读:8715

概要:改变速度方法有两种:一是改变水流时平均速度大小。水力脉冲澄清池、波形板反应池、孔室反应池以及滤池的微絮凝主要就是利用水流时平均速度变化形成惯性效应来进行絮凝;二是改变水流方向。因为湍流中充满着大大小小的涡旋,因此水流质点在运动时不断地在改变自己的运动方向。当水流作涡旋运动时在离心惯性力作用下固体颗粒沿径向与水流产生相对运动,为不同尺度颗粒沿湍流涡旋的径向碰撞提供了条件。不同尺度颗粒在湍流涡旋中单位质量所受离心惯性力是不同的,这个作用将增加不同尺度颗粒在湍流涡旋径向碰撞的几率。涡旋越小,其惯性力越强,惯性效应越强絮凝作用就越好。由此可见湍流中的微小涡旋的离心惯性效应是絮凝的重要的动力学致因。由此可看出,如果能在絮凝池中大幅度地增加湍流微涡旋的比例,就可以大幅度地增国颗粒碰撞次数,有效地改善絮凝效果。这可以在絮凝池的流动通道上增设多层小孔眼格网的办法来实现。由于过网水流的惯性作用,使过网水流的大涡旋变成小涡旋,小涡旋变成更小的涡旋。不设网格的絮凝池湍流的最大涡旋尺度与絮凝池通道尺度同一数量级。当增设格网之后,最大涡旋尺度与网眼尺度

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  改变速度方法有两种:一是改变水流时平均速度大小。水力脉冲澄清池、波形板反应池、孔室反应池以及滤池的微絮凝主要就是利用水流时平均速度变化形成惯性效应来进行絮凝;二是改变水流方向。因为湍流中充满着大大小小的涡旋,因此水流质点在运动时不断地在改变自己的运动方向。当水流作涡旋运动时在离心惯性力作用下固体颗粒沿径向与水流产生相对运动,为不同尺度颗粒沿湍流涡旋的径向碰撞提供了条件。不同尺度颗粒在湍流涡旋中单位质量所受离心惯性力是不同的,这个作用将增加不同尺度颗粒在湍流涡旋径向碰撞的几率。涡旋越小,其惯性力越强,惯性效应越强絮凝作用就越好。由此可见湍流中的微小涡旋的离心惯性效应是絮凝的重要的动力学致因。由此可看出,如果能在絮凝池中大幅度地增加湍流微涡旋的比例,就可以大幅度地增国颗粒碰撞次数,有效地改善絮凝效果。这可以在絮凝池的流动通道上增设多层小孔眼格网的办法来实现。由于过网水流的惯性作用,使过网水流的大涡旋变成小涡旋,小涡旋变成更小的涡旋。不设网格的絮凝池湍流的最大涡旋尺度与絮凝池通道尺度同一数量级。当增设格网之后,最大涡旋尺度与网眼尺度同一数量级。增设小孔眼格网这后有如下作用:(1)水流通过格网的区段是速度激烈变化的区段,也是惯性效应最强、颗粒碰撞几率最高的区段;(2)小孔眼格网之后湍流的涡旋尺度大幅度减少,微涡旋比例增强,涡旋的离心惯性效应增加,有效地增加了颗粒碰撞次数;(3)由于过网水流的惯性作用,矾花产生强烈的变形,使矾花中处于吸咐能级低的部分,由于其变形揉动作用达到高吸能级的部位,这样就使得通过网格之后矾花变得更密实。

  2、矾花的合理的有效碰撞

  要达到好的絮凝效果除了要有颗粒大量碰撞之外,还需要控制颗粒合理的有效碰撞。使颗粒凝聚起来的碰撞称之为有效碰撞。一方面,如果在絮凝中颗粒凝聚长大得过快会出现两个问题:(1)矾花长得过快其强度则减弱,在流动过程中遇到强的剪切就会使吸附架桥被剪断,被剪断的吸附架桥很难再连续起来,这种现象称之为过反应现象,应该被绝对禁止;(2)一些矾花过快的长大会使水中矾花比表面积急剧减少,一些反应不完善的小颗粒失去了反应条件,这些小颗粒与大颗粒碰掸几率急剧减少,很难再长大起来,这些颗粒不仅不能为沉淀池所截留,也很难为滤池截留。另一方面,絮凝池中矾花颗粒也不能长得过慢,矾花长得过慢虽然密实,但当其达到沉淀池时,还有很多颗粒没有长到沉淀尺度,出水水质也不会好。此由看到在絮凝池设计中应控制矾花颗粒的合理长大。

  矾花的颗粒尺度与其密实度取决两方面因素:其一是混凝水解产物形成的吸附架桥的联结能力;其二是湍流剪切力。正是这两个力的对比关系决定了矾花颗粒尺度与其密实度。吸附架桥的联结能力是由混凝剂性质决定的,而湍流的剪切力是由构筑物创造的流动条件所决定的。如果在絮凝池的设计中能有效的控制湍流剪切力,就能很好的保证絮凝效果。

  多相流动物系反应控制理论的提出,真正建立起水处理工艺中的动力相似。使我们认识到湍流剪切力是絮凝过程中的控制动力学因素,如果在大小两个不同的絮凝工艺中,其湍流剪切力相等,那么具有同样联结强度的矾花颗粒可以在两个不同尺度的絮凝过程中同时存在,这在某种意义上也就实现了两个絮凝过程絮凝效果的相似。弗罗德数可以作为相似准则数,可以表明湍流剪切力的大小,两个尺度不同的絮凝过程当其弗罗德数相等时,其湍流剪切力就近似相等,絮凝效果就基本相似。但只控制湍流剪切力相等并不能完全控制絮凝效果的相似,因为湍流剪切力相等时两个不同的絮凝过程的矾花联结强度相等,但矾花的密实度与沉淀性能却不一定相同。矾花的密实程度可用湍动度来控制,湍动度值越大表明在固定时间内流过固定空间点的涡旋数量越多,涡旋强度越大,矾花也越密实。在实际工程中是不可能测定湍动度的。庆幸的是当湍流剪切力相等时,尺度越大的絮凝池其水流速度也越高,因此矾花的碰撞强度越大,形成的矾花越密实,这已为试验与生产实践所证实。这样就可以保证把小尺度的试验结果按照弗罗德数相等来放大,放大后的絮凝效果会更好、更可靠。因而我们也可以通过科学地布设多层网格,通过弗罗德数这个相似准则,来控制絮凝过程中水流的剪切力和湍动度,形成易于沉淀的密实矾花。

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