微渦旋接觸絮凝澄清器工藝過程優(yōu)化分析及試驗研究.pdf

1、水源污染和飲用水水質標準的提高是推動給水處理技術發(fā)展的最重要的驅動力。尋求新的飲用水安全保障技術以改進或替代水廠的處理工藝已是給水處理領域研究的重要內(nèi)容。事實上，以澄清過濾為主的水常規(guī)處理工藝雖然主要功能是除濁,但是也有相當?shù)某廴灸芰?因為水中有一部分非溶解性的有機污染物可以伴隨濁度物質的去除而去除,一些溶解性的有機污染物也可能附著于濁度物質上而被去除。而且以混凝沉淀起主要作用,強化混凝是增強水處理系統(tǒng)去除有機物能力的關鍵。澄清工藝可

2、以高效去除水中大分子的、憎水性的、腐殖質類的和吸收紫外線的有機物。因此,充分發(fā)揮常規(guī)工藝的除污染能力,減輕或省略專門的除污染工藝,無疑是經(jīng)濟、簡便的除污染方法。近年來發(fā)達國家對飲用水的各項指標提出了日益嚴格的要求,并把強化水處理的絮凝過程和技術作為重要與緊迫的研究課題。
　　課題從理論和試驗兩個方面對微渦旋接觸絮凝澄清器的工藝過程進行了研究探索,通過分析混合、絮凝、沉淀過程的絮體與微渦旋的關系,絮凝過程中渦旋微尺度的變化情況以及澄

3、清器的水力特點等,提出了全流程微渦旋水力澄清器的構想,通過理論分析和試驗研究優(yōu)化了工藝參數(shù),使澄清器出水濁度≤1NTU。
　　絮凝效果主要取決于渦旋尺度與渦旋強度,渦旋尺度越小,渦旋強度越大。通過對渦旋強度和渦旋微尺度理論計算公式的分析,得出了有效能量耗散ε與總能耗E的關系,1從而可以利用公式(ενλ=3)/4計算出絮凝反應過程中的渦旋微尺度λ值。澄清器(模型2)在翼片隔板絮凝區(qū)有效能耗ε=1.16 W/m3,渦旋微尺度0λ=0.

4、171×10-3 m;澄清器(模型2)在接觸絮凝懸浮反應區(qū)有效能耗ε=0.13 W/m3,渦旋微尺度0λ=0.296×10-3 m。在絮凝過程中,采取了適當?shù)姆旨壱赃m應絮體不斷長大,輸入能量率相應減小以適應較大絮體繼續(xù)結大的客觀要求。
　　試驗表明微渦旋接觸絮凝澄清器(模型2)在接觸絮凝懸浮反應區(qū)內(nèi)的雷諾數(shù)Re為1.4,說明在接觸絮凝懸浮反應區(qū)中的絮凝狀態(tài)屬于微渦旋絮凝。
　　微渦旋接觸絮凝澄清器(模型2)在翼片隔板絮凝區(qū)內(nèi)

5、,絮體連續(xù)受到485s-1與95s-1速度梯度的作用,絮體會產(chǎn)生強烈的擠壓變形,使絮體的孔隙率和體積減小,密度增大,有利于沉淀分離。當絮體進入接觸絮凝懸浮反應區(qū)后,絮體顆粒之間存在碰撞吸附、接觸絮凝、過濾等多過程協(xié)同作用。
　　通過對小間距斜板的能耗及間距優(yōu)化的理論分析,得出了小間距斜板水流流動中能Ul耗最低時的斜板間距優(yōu)化計算公式為=μδ20,該式表明影響小間距斜板能耗的主?p要因素有水的動力粘度、板間流速、板長、板兩端壓差等。

6、微渦旋接觸絮凝澄清器(模型2)小間距斜板沉淀區(qū)的表面負荷為16.67m3/(m2.h)(4.6mm/s)時,優(yōu)化后的斜板間距應為21mm。
　　試驗表明,在原水水質條件和投藥量大致相當?shù)臈l件下,PAFC的除污染效果優(yōu)于PAC;PAFC+HPAM或PAC+HPAM聯(lián)合投加的除污染效果優(yōu)于PAFC或PAC單獨投加;聯(lián)合投加時PAFC+HPAM除污染效果優(yōu)于PAC+HPAM;且PAFC+HPAM所形成的懸浮層厚度小。
　　微渦旋接

7、觸絮凝澄清器(模型2)穩(wěn)定運行后,在接觸絮凝懸浮反應區(qū)5min沉降比約為10％～14%,懸浮固體濃度約為(20～25)g/L。
　　當進水流量為200 L/h時,微渦旋接觸絮凝澄清器(模型2)穩(wěn)定運行后,混合區(qū)速度梯度為1289.5 s-1、翼片隔板絮凝區(qū)速度梯度為91 s-1、接觸絮凝懸浮反應區(qū)速度梯度為30 s-1;混合時間為0.11 min,絮凝時間為12.10 min,小間距斜板沉淀時間為3.14 min,澄清時間為3.0