清水池水力特性評價及消毒效率優(yōu)化研究.pdf

1、選擇高效安全的消毒方法，可以有效預(yù)防各種水媒傳播疾病，保障水質(zhì)安全并維護(hù)人體健康。清水池是給水廠消毒工藝中的重要反應(yīng)器，在廣泛應(yīng)對各種原水水質(zhì)條件的前提下，優(yōu)化清水池的水力特性能夠有效地提高消毒效率。本文以提高清水池水力效率、降低消毒劑消耗、減少消毒副產(chǎn)物生成為目標(biāo)，通過示蹤試驗(yàn)，研究了影響清水池水力效率的有關(guān)因素;以二氧化氯為消毒劑，研究了清水池不同水力特性時的消毒過程，并評價消毒效果;將三維建模的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)應(yīng)用于清水

2、池水力特性和消毒過程研究，探求模擬中合理準(zhǔn)確的設(shè)置參數(shù)，評價利用CFD技術(shù)對清水池進(jìn)行優(yōu)化的可行性和可靠性。
　　本研究提出T10的概念，用t10/T10評價清水池的水力效率。中試清水池模型按照1/7.6的縮小比例設(shè)計(jì)并制造，進(jìn)行不同工況時的示蹤試驗(yàn)，研究流量、水深、停留時間、穿孔擋板等因素對水力效率的影響，評價水力特性。為了提高水力效率，在清水池進(jìn)出口和廊道拐角處增設(shè)6塊穿孔擋板。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)在清水池運(yùn)行過程中，水力效率

3、η隨著流量的增大而增大，當(dāng)水深較大時，流量的變化對水力效率的影響作用更明顯;η隨著水深的增大而減少，當(dāng)流速較小時，水深的變化對水力效率的影響作用更明顯。(2)水力效率η隨著清水池停留時間的增加而減少，當(dāng)實(shí)際停留時間超過60分鐘后，水力效率減少趨勢變快。(3)在清水池內(nèi)設(shè)置穿孔擋板可明顯改善水體流態(tài)，提高水力效率，進(jìn)而提高消毒效果，降低消毒劑消耗和消毒副產(chǎn)物的生成。穿孔率為5％、10％的穿孔擋板可分別提高清水池水力效率5％、15％左右。<

4、br>　　本研究以二氧化氯作為消毒劑，對冬季引黃水庫原水進(jìn)行濾后水消毒處理，研究消毒副產(chǎn)物氯酸鹽、亞氯酸鹽的生成變化規(guī)律，同時通過增設(shè)穿孔擋板改變清水池的水力特性，比較在相同工況下不同水力效率時，消毒效率和消毒副產(chǎn)物的生成情況。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)二氧化氯投加0.3mg/L時出水即可達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。(2)氯酸鹽和亞氯酸鹽的生成量與二氧化氯初始投加濃度、清水池停留時間均為正相關(guān)關(guān)系。(3)清水池水力效率的提高可以有效促進(jìn)消毒劑的反應(yīng)，減少消

5、毒副產(chǎn)物生成。對于停留時間越長的工況，增設(shè)穿孔擋板后消毒效率提高的越多，消毒副產(chǎn)物減少的比例越大。
　　三維CFD模擬試驗(yàn)結(jié)果與示蹤試驗(yàn)和消毒試驗(yàn)的結(jié)果基本符合。本研究利用DPM模型和組分輸運(yùn)模型模擬示蹤試驗(yàn)過程，得到相應(yīng)的停留時間分布函數(shù)和t10/T10值;利用組分輸運(yùn)模型模擬消毒過程，通過添加二氧化氯消耗的源項(xiàng)，分析其在清水池中的擴(kuò)散和消耗情況;通過CFD模擬得到包括垂直方向變化的三維水頭損失計(jì)算資料，分析池內(nèi)水頭損失的變化趨