异波折板絮凝池絮凝机理和动力学研究.pdfVIP

2墅 垫螋±主国缱圭星主盔盘金迨圭苤 【作者简介】刘曙光，1962年生，男，1998年在俄罗斯科大学获博士学位。研究光趣为水文水资 源、泥沙运动力学、河流地貌、河口和海岸带演变、陆海相巨作用。 异波折板絮凝池絮凝机理与动力学研究 孙友勋。徐南平”时均有。范瑾初。 @南京化工大学化工系，②同济大学一环境科学与工程学院l 摘要 本研究在模型试验的基础上对异波折板絮凝池的絮凝机理与动力 学作研究。异波折板絮凝池可用串联完全混全反应器模型(S． CSTR)来描述。模型试验表明，对于板长为100mm,夹角为450的模 型絮凝池，混凝剂采用聚合硫酸铁时可取KA=1．3x104。 关键词 絮凝机旦絮凝动力学异波折板絮凝池 折板絮凝池是在隔板絮凝池基础上发展起来的。国外在20世纪70年代也开始应用折 板絮凝设备(如荷兰的波纹板絮凝池)。t976年镇江市自来水公司和江苏省建筑科学研究所 首次时行了折板絮凝池的试验研究，取得了成功。1977年建成日产水量5000米3的竖流人 字折板絮凝池(中试)；1980、1981年在镇江金山水厂建成12500米3，日的竖流异步折板及 竖流平板絮凝池。这种折板絮凝池总絮凝时间由以往的20～30min(隔板絮凝池)缩减至 6～10rain，单位药耗有所降低，絮凝效果良好…。 虽然在实际生产中，折板絮凝池得到了广泛的应用，但是有些问题仍缺乏系统的理论研 究。本研究拟在模型试验的基础上对异波折板絮凝池的絮凝机理作简要的探讨。 1异波折板絮凝机理 对絮凝的数学描述一般分为迁移和粘附两个独立的过程。迁移过程产生颗粒的碰撞， 迁移是由水中颗粒的速度差异引起。在异波折板絮凝池中，速度差异认为是以下三种因素 造成： 颗粒的布朗运动(异向絮凝中起主要作用)。 紊流涡旋(同向絮凝)。 (3)颗粒间沉降速度的差异(差速絮凝)。 粘附作用取决于和颗粒物本身表面性质有关的瞬时作用力。 可以用以下数学形式描述粒径为i和J的颗粒物的有效碰撞速率： J 絮凝速率=口鼻f／d)c霸 【l 圭奎墨建丛坌盟 塑! 其中a为碰撞效率，pf纠为粒径为f和J的颗粒间的碰撞频率，G、c『为粒径为i和f的颗 粒的浓度。 碰撞频率卢是絮凝方式(异向絮凝、同向絮凝、差速沉降)的函数，碰撞效率a是颗 粒脱稳程度的函数。因此．实际上∥是产和碰撞的迁移效率的量度，而“是产生粘附作用 的有效碰撞的百分率。 异波折板单元本身的水力特性对絮体颗粒碰撞的影响主要表现存：折板单元的造涡作 用、连续均匀的单元设置改善了紊动能耗的分布，从而提高了卢r‘『J的数值，因此提高了 絮凝效果。水流通过折板单元，在渐扩段与渐缩段的作用下，可以形成对称涡旋及单侧涡 旋(图1)。波峰处水流边界层的分离是产生涡旋的动因。根据涡旋的扩散性，会进～步 分解为小尺度的涡旋，直到与水流微团相关的雷诺数低到不能再产生更小的涡旋为止。同 时．大尺度的涡旋从主流吸取动能，在运动过程中传递给较小尺度的涡旋，这样逐级传 递，一直到微尺度的涡。在较大尺度的涡运动中，流体粘性几乎不起作用，可忽略不计， 因而在动能传递中几乎没有能耗；而在微尺度的涡运动中，流体粘性将起主要作用，传送 到这些最低级涡旋的能量就会通过粘性作用转化为热能。水流中同时存在无数大大小小的 涡旋，产生一系列的脉动频率，具有连续的频谱。 A：对称涡旋 B：单侧涡旋 图1异波折板单元流态简图 众多的水处理工作者均认为：具有与颗粒尺寸相同数量级的涡旋才参碰撞有效。其它 的不起作用。由于实际的絮体颗粒尺寸变化幅度可以从1～1000u m，因此，有很大一段 的涡旋起作用，不能严格划