微渦旋接觸絮凝澄清器工藝過程優(yōu)化分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、水源污染和飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高是推動給水處理技術(shù)發(fā)展的最重要的驅(qū)動力。尋求新的飲用水安全保障技術(shù)以改進(jìn)或替代水廠的處理工藝已是給水處理領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。事實(shí)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(dāng)?shù)某廴灸芰?因?yàn)樗杏幸徊糠址侨芙庑缘挠袡C(jī)污染物可以伴隨濁度物質(zhì)的去除而去除,一些溶解性的有機(jī)污染物也可能附著于濁度物質(zhì)上而被去除。而且以混凝沉淀起主要作用,強(qiáng)化混凝是增強(qiáng)水處理系統(tǒng)去除有機(jī)物能力的關(guān)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(zhì)類的和吸收紫外線的有機(jī)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(jì)、簡便的除污染方法。近年來發(fā)達(dá)國家對飲用水的各項指標(biāo)提出了日益嚴(yán)格的要求,并把強(qiáng)化水處理的絮凝過程和技術(shù)作為重要與緊迫的研究課題。
　　課題從理論和試驗(yàn)兩個方面對微渦旋接觸絮凝澄清器的工藝過程進(jìn)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(guān)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(diǎn)等,提出了全流程微渦旋水力澄清器的構(gòu)想,通過理論分析和試驗(yàn)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(qiáng)度,渦旋尺度越小,渦旋強(qiáng)度越大。通過對渦旋強(qiáng)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(guān)系,1從而可以利用公式(ενλ=3)/4計算出絮凝反應(yīng)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(yīng)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(dāng)?shù)姆旨壱赃m應(yīng)絮體不斷長大,輸入能量率相應(yīng)減小以適應(yīng)較大絮體繼續(xù)結(jié)大的客觀要求。
　　試驗(yàn)表明微渦旋接觸絮凝澄清器(模型2)在接觸絮凝懸浮反應(yīng)區(qū)內(nèi)的雷諾數(shù)Re為1.4,說明在接觸絮凝懸浮反應(yīng)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(qiáng)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(dāng)絮體進(jìn)入接觸絮凝懸浮反應(yīng)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(fù)荷為16.67m3/(m2.h)(4.6mm/s)時,優(yōu)化后的斜板間距應(yīng)為21mm。
　　試驗(yàn)表明,在原水水質(zhì)條件和投藥量大致相當(dāng)?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(dú)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(yùn)行后,在接觸絮凝懸浮反應(yīng)區(qū)5min沉降比約為10％～14%,懸浮固體濃度約為(20～25)g/L。
　　當(dāng)進(jìn)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(yùn)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(yīng)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