以來,全國大部分地表水源受污染,水體中藻類等有機物含量明顯增多,常規混凝處理效果并不理想。絮凝強化時,對因池體自身結構缺陷等因素造成的混凝動力不足、水力條件不當等問題往往不夠重視。
折板絮凝池的設計主要控制參數是水流速度、水頭損失和絮凝時間,但建成后往往發現實際運行參數與設計值相差甚遠。以水頭損失的計算為例,設計手冊中,其計算采用的是明渠漸擴和漸縮公式,有人通過研究發現,豎流折板絮凝池水頭損失實測值與設計計算值相差較大,實測值明顯小于設計計算值。
絮凝效果的好壞主要依據形成的礬花情況。實際生產中,絮凝的效果大都依據后續的沉淀出水濁度進行評價,但這已不是絮凝階段結果的直接反映,沉淀出水濁度還與沉淀效果有很大關系。另一方面,即使對絮凝效果進行直接評價,評價大多也只是停留在對礬花大小和密實與否的感官描述上,缺少可操作的量化評價標準,這與當前還比較缺乏相對合理的絮凝評價標準有關 [3] 。
好的絮凝效果不僅需要大量的顆粒碰撞,還需要控制顆粒進行合理有效的碰撞,使顆粒聚集起來。速度梯度是絮凝過程中常用的控制動力學因素。根據絮凝動力學理論得知,絮凝過程中的速度梯度值是逐漸減小的;而且開始時刻的速度梯度值要求能與混合階段銜接上,所以一般要求較大。這時的絮凝也要求接觸和碰撞,但是由微渦旋理論可知要求的水力半徑要適合于自身的直徑,才能發生有效碰撞。理論上,攪拌強度越大,速度梯度越大,相互接觸碰撞的機會越多。但攪拌強度大(G值大),水流的剪切力就大,松散的絮體受到水流剪切會二次斷開成為小絮體。因此要求攪拌的強度(也就是速度梯度)隨著絮凝的進行而逐漸變小。整個混凝的過程中,G值是遞減的。但是速度梯度遞減規律,國內外的還沒有定論。
圓弧形渠道能夠減小渠道轉彎處的速度,減少能耗。而且,圓弧形渠道能夠產生很多復雜的渦旋結構,提高絮凝效率。通過兩個方案中轉彎處X 方向速度的對比證明,圓弧形拐彎往復式絮凝器的速度梯度變化規律更加合理,混凝效果更好。
傳統往復式絮凝池在矩形渠道拐彎處速度方向改變為180°直接轉變,而圓弧形渠道拐彎處的速度方向則是逐漸變化,變化比矩形拐彎渠道平緩的多。而其圓弧形拐彎渠道能夠產生慣性離心力,進而產生各種微渦旋,根據王紹文教授提出的“慣性效應是絮凝的動力學致因”可知,圓弧形渠道能夠提高絮凝效率,即絮凝效率較高
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