飲用水混凝工藝動力學分析與試驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、混凝過程是水處理工藝的關鍵環(huán)節(jié)之一,其效果決定后續(xù)工藝的運行工況、最終出水質量和運行成本,一直是水處理領域的研究熱點。論文對給水處理工藝中的混合、絮凝等問題進行了研究,探討了混合與絮凝傳質的機理,在分析控制混凝過程的動力學條件的基礎上,提出了“混合因子(IH)”和“絮凝因子(IX)”這兩個新概念,用作混合與絮凝的動力控制與評價指標。 論文以低濁高藻水體為代表,通過絮凝工藝的小試、中試和生產性試驗,對不同動力學條件下的顆粒數量、顆

2、粒尺度、顆粒形態(tài)及其沉淀效果進行了研究,確定了合理的絮凝工藝分級及其最佳的動力學控制參數。論文對湍流條件下的擴散規(guī)律進行了深入探討,認為混合過程分為宏觀擴散、亞微觀擴散和微觀反應,其中亞微觀擴散是傳質的限速步驟,與湍流渦旋微結構的動力作用密切相關。 研究表明,增加藥劑投加均勻度可有效縮短混合時間(t),t的縮減系數為π/(π+n)。論文在對混合過程影響因素進行綜合分析的基礎上,提出了混合因子(IH)這一參數,它反映單位能耗對混凝

3、劑擴散均勻程度的貢獻度,可作為混合工藝的評價指標。試驗表明,良好的混合器,其混合效率應高于97.5%,IH≥1.81。 對渦旋中的顆粒受力分析表明,球形顆粒所受的水力阻力與粒徑成反比,渦旋加速度與渦旋尺度成反比,渦旋越小或速度越大,慣性力越強,當渦旋尺度達到特征值(λ0)時,其加速度最大,慣性效應最強。論文依據對渦旋分析,通過對渦旋λ0的實際量級計算,確定在絮凝工藝中應將渦旋控制在毫米量級。 論文從動力學及形態(tài)學二個方面

4、對絮凝體密度和強度進行了研究。依據連續(xù)性方程和納菲-斯托克斯方程,通過數學分析確定,絮體碰撞與強度受剪切力(Fr)控制。為了比較不同工藝的絮凝狀況,論文提出了絮凝因子(IX)這一參數,該參數指示的是單位時間單位能耗對絮凝體成長的貢獻度。 論文以低濁高藻水體為代表,通過絮凝小試和中試研究,認為絮凝工藝分為三級比較適宜,并通過中試試驗確定了各級工藝的最佳Fr范圍:第一級,0.015~0.05;第二級,0.006~0.02;第三級,0

5、.003~0.010。中試試驗證明,IX隨流量增加而下降,在試驗出水濁度不大于1.0NTU時,IX≥1.1。相同出水濁度下,絮凝因子越大,表明工藝的抗沖擊能力越強。在流量Q為1800m3/d的條件下,分形維數可達1.73,上清液中直徑在10μm以下的顆粒占全部顆粒的95%以上,而大于50μm的顆粒不足1%,說明絮凝工藝對系統(tǒng)中形成的顆粒具有較高的去除率。 論文以普通格網絮凝工藝為對照,通過生產性試驗對強化格網絮凝工藝的運行效果進

6、行了研究。研究表明,對于強化格網絮凝工藝,在Q為1800m3/d、絮凝時間為14.7min等條件下,沉后水濁度不大于1.0NTU的保證率可達85%以上,沉后水和濾后水藻類去除率分別為79.4%和94.1%,較對比工藝提高12.5%~23%;上清液中小尺度礬花少而顆粒均勻,一般在15~50μm之間,5~10μm的顆粒較對比工藝少13.6%,10~15μm的顆粒少13.2%;水頭損失為0.25m,較對比工藝能耗低40%;工藝末端的礬花有效直

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