折板絮凝池的构造是在池内放置一定数量的平行折板或波纹板。主要运用折板的缩放或转弯造成的边界层分离而产生的附壁紊流耗能方式,在絮凝池内沿程保持横向均匀,纵向分散地输入微量而足够的能量,有效地提高输入能量利用率和混凝设备容积利用率,增加液流相对运动,以缩短絮凝时间,提高絮凝体沉降性能。
折板单元本身的水力特性对絮体颗粒碰撞的影响主要表现在:折板单元的造涡作用和连续均匀的单元设置改善了紊动能耗的分布,从而提高了絮凝方式的数值,因此提高了絮凝效果。水流通过折板单元,在渐扩段与渐缩段的作用下,可以形成对称涡旋及单侧涡旋。波峰处水流边界层的分离是产生涡旋的动因。根据涡旋的扩散性,会进一步分解为小尺度的涡旋,直到与水流微团相关的雷诺数低到不能再产生更小的涡旋为止。
众多的水处理工作者均认为:只有具有与颗粒尺寸相同数量级的涡旋才对碰撞有效,其它的不起作用。由于实际的絮体颗粒尺寸变化幅度是1-1000um,因此,有很大一段的涡旋起作用,不能严格划分大小涡旋的界限。紊动的扩散作用主要取决于大尺度的紊动。大涡旋的尺度可以认为与折板单元的尺度数量级相同。折板单元连续的缩放,使水流形成大量不同尺度的涡旋,促进了水流内部絮体颗粒间的相对运动,增加了碰撞机会,所以相对于隔板絮凝池,絮凝效果大大提高。
絮凝效果的好坏主要依据形成的矾花情况。实际生产中,絮凝的效果大都依据后续的沉淀出水浊度进行评价,但这已不是絮凝阶段结果的直接反映,沉淀出水浊度还与沉淀效果有很大关系。另一方面,即使对絮凝效果进行直接评价,评价大多也只是停留在对矾花大小和密实与否的感官描述上,缺少可操作的量化评价标准,这与当前还比较缺乏相对合理的絮凝评价标准有关 [3] 。
开发新型、、安全的絮凝剂,深入研究絮凝基础理论及其控制技术,现已成为一门迅速发展的科学与技术。絮凝过程是一个复杂的动态过程,尽管要地表达某一水质、絮凝剂和水流流态特性因素对絮凝效果的影响还存在很大的困难,但随着多学科技术集成度的提高以及实际应用的需要,预计折板絮凝研究将在如下方面有所发展:
往复式絮凝池也称隔板絮凝池。为一般常规的水平或垂直式水力絮凝反应池。即在流水渠中加装了横折或竖折档板,使加药混合后的水流形成近似于弦形弯曲。池内挡板或隔板的间距的安置使水流的速度梯度位分布呈逐步递减。底部还有一定的坡度以保持水深。此种形式的池可在相当宽广的流量范围内得到合理的成效。机械絮凝器相比,絮凝时间由于更为均匀的剪力场,故而常只需要前者的一半。隔板可由各种建筑材料一般可由砖砌成或薄形钢筋混凝土预制板构成。
合理地选定和优化混凝工艺,不仅会提高出水水质,还能达到节能、节药及降低运行费用的目的。往复式隔板絮凝池是依靠水流在廊道间的往返流动,使颗粒碰撞聚集。实际运行资料表明,有些絮凝池在运行过程中絮凝效果不佳,致使后续工艺的出水水质远低于设计水平。国内外常用的方法是将CFD 模型应用到絮凝过程中,并已经证明CFD对絮凝模拟的实用有效性。通过絮凝动力学的研究,得到了絮凝中重要参数速度梯度值(G值)随时间的变化规律,并将CFD模型应用到往复式隔板絮凝池的设计过程中,通过流体力学软件FLUENT的数值模拟,得到了往复式隔板絮凝池内部水流的状态和内部的流场,并对模拟结果进行了深入的分析,定性分析水流状态对絮凝处理效果的影响。
矩形往复式絮凝池中普遍存在死水区,死水区的存在,不仅容易形成沉积物的堆积,而且严重阻碍了水流的运动。特别是在絮凝后期,水流速度逐渐减小时,死水区对水流有越来越大的的负面影响。而圆弧形渠道,几乎不存在死水区,可以有效的消除死水区带来的负面影响。且圆弧区的水流速度也比矩形渠道的分布均匀,有利于节约能耗。
传统往复式絮凝池在矩形渠道拐弯处速度方向改变为180°直接转变,而圆弧形渠道拐弯处的速度方向则是逐渐变化,变化比矩形拐弯渠道平缓的多。而其圆弧形拐弯渠道能够产生惯性离心力,进而产生各种微涡旋,根据王绍文教授提出的“惯性效应是絮凝的动力学致因”可知,圆弧形渠道能够提高絮凝效率,即絮凝效率较高