絮凝攪拌能耗分布優(yōu)化模式及其實驗驗證.pdf

1、絮凝攪拌能耗分布問題是絮凝池合理設(shè)計的關(guān)鍵問題，近二、三十年來，在應(yīng)用絮凝動力學(xué)原理進(jìn)行絮凝池合理化設(shè)計方面，雖已取得不少研究成果，但到目前為止，對于絮凝攪拌能耗的優(yōu)化分布問題，仍然停留在經(jīng)驗基礎(chǔ)上，還未見有理論方面的說明和相關(guān)報道。所以，本文采用理論模式探索和專門實驗驗證相結(jié)合的方法進(jìn)行相關(guān)課題的深入研究，無疑具有較好的理論和技術(shù)價值。為了實現(xiàn)我國新的生活飲用水水質(zhì)1 NTU濁度標(biāo)準(zhǔn)，考慮到我國大多數(shù)中小城鎮(zhèn)水廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，針對工

2、程設(shè)計中存在的問題和絮凝過程中水流流態(tài)對水處理效果影響，本課題利用已有的經(jīng)驗公式和前人的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，對絮凝最優(yōu)濁度范圍及絮體形成的影響因素之間的協(xié)同作用規(guī)律進(jìn)行了研究；并對攪拌容器內(nèi)水流流態(tài)的數(shù)值模擬作為研究的主要內(nèi)容，探索最佳絮凝控制條件，并制定出中小城鎮(zhèn)水廠絮凝設(shè)施技術(shù)改造的實驗方法。本文核心即是在這方面進(jìn)行了探討。具體內(nèi)容如下：
　　 ⑴本文推導(dǎo)獲得攪拌能耗優(yōu)化分布的理論模式，其中γ值是與絮體分形維數(shù)有關(guān)的模型參

3、數(shù)，主要與絮凝劑品種和投加量有關(guān)。該式表達(dá)了在總攪拌時間最短時的相鄰的三檔絮凝攪拌強(qiáng)度之間的數(shù)值比例關(guān)系。并據(jù)此得到絮凝反應(yīng)池攪拌能耗分布優(yōu)化的四個比例計算式，應(yīng)用其中任意兩個來擬定絮凝反應(yīng)池水力攪拌條件，即可獲得攪拌時間最少、所需容積最省的設(shè)計方案；
　　 ⑵提出了新的絮凝聚集模型用于絮凝體等效粒徑（等含水率和等沉降速度）的計算，由此導(dǎo)出新的絮體沉降計算公式；
　　 ⑶實驗證明影響絮體分形維數(shù)主要因素是絮凝劑的品種和絮

4、凝劑的投加量。而與水的pH值和攪拌強(qiáng)度無明顯關(guān)聯(lián)。實驗發(fā)現(xiàn)絮體分形維數(shù)的大小與絮凝劑投加量成線性關(guān)系，隨著投加量增大而減??；
　　 ⑷應(yīng)用多因素正交實驗方法，確定了絮凝的最佳操作條件。通過實驗所獲得的結(jié)果驗證了絮凝攪拌能耗分布最優(yōu)模式是正確的；
　　 ⑸應(yīng)用CFD方法對絮凝水力條件進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬計算所得的能量耗散率ε替代絮凝有效能耗是合理可行的，模擬計算的最佳GT值分布也與本文提出的理論模式相符；
　　 ⑹本