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中国环评网： 收集整理 第四章 混凝动力学 4.1 混凝动力学 推动水中颗粒相互碰撞的动力来自两个方面： 一方面颗粒在水中的布朗运动，由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称“异向絮凝”。 另一方面在水力或机械搅拌下所造成的流体运动，由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称“同向絮凝”。 一、异向絮凝 假定颗粒为均匀球体，根据费克定律，可导出颗粒的碰撞速率： Np=8?dDBn2…………………..? Np_——单位体积中的颗粒在异向絮凝中碰撞速率；（l/cm3.s） n——颗粒数量浓度；（个/ cm3 ） d——颗粒直径；（cm) DB_——布朗运动扩散系数;(cm2/s) 扩散系数DB可用斯笃克斯—曼因斯坦公式表示： ……………………………….? K——波兹曼常数,(1.38?10-16g.cm2/s2.k) T——水的绝对温度,(K) ?——水的运动黏度, (cm2/s) ?——水的密度,(g/cm3) 将?式代入?式 ……………………………. ? 故Np只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但当颗粒的粒径大于1?m，布朗运动消失。 二、同向絮凝 同向絮凝简称须凝,它在整个混凝过程中占有十分重要的地位. 如图所示,当水流处于层流状态下的 流速分布, i和j颗粒均跟随水流前进.由 于I颗粒当前进速度大于j颗粒，则在某 一时刻，i与j必将碰撞。设水中颗粒为 均匀球体，di=dj=d ,则再以j颗粒中心 为圆心，Rij为半径的范围内的所有i和 j颗粒均会发生碰撞。 碰撞速率N0为： ………………………….. ? . …………………………….? G——速度梯度(S-1) u和?u——分别为流速和相邻两流层的流速增量(cm/s) ?z——垂直与水流方向的两流层之间距离(cm) n和d为原水杂质特性，而G是控制混凝效果的水力条件。故在混凝设备中， 往往以速度梯度G值作为重要的控制参数之一。 ： 所谓的速度梯度，就是指两相邻水层的水流速度差和它们之间的距离之比，以G表示。 根据牛顿内摩擦定律：?=?G代入?式 ……………………………..? ?——水的动力黏度 （pa?s) p——单位体积流体所耗功率 （w/m3) G——速度梯度 （S-1） 当用机械搅拌时，式?中的P由机械搅拌器提供，当采用水力絮凝池时，P应为水流本身能量消耗； PV=?gQh…………………………? V=QT…………………………… (11) 将?和(11)代入?得： ……………..（12） g——重力加速度（9.8m/s2) h——混凝设备中的水头损失（m) ?——水的运动黏度（m2/s） T——水流在混凝设备中的停留时间（s) 三、混凝控制指标 在混合阶段，水中杂质颗粒微小，异向凝聚占主导地位，混合速度快速剧烈，通常在10?30 S，最多不超过2分钟既告完成。搅拌强度按速度梯度计，一般G=700?1000 S-1之内。在此阶段形成的颗粒较小。 在絮拧阶段，属同向絮凝，不仅与G值有关，还与絮凝时间T有关。通常以G值和GT作为控制指标。G=20?70 S-1 范围内，GT=1×104 ? 1×105 范围内。 有人将颗粒浓度及脱稳程度等因素考虑进去，提出以 CVGT 或 aCVGT值作为控制指标。 CV——水中颗粒体积浓度。 a——颗粒有效碰撞系数。 如果脱稳颗粒每次碰撞都可导致凝聚，则：?a=1? ,而实际 a?1 。从理论上而言，采用 CVGT 或 aCVGT 值控制絮凝体效果自然更合理，但具体数值至尽还无法确定，因而目前也只能从概念上加以理解或作为继续研究的