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更新时间 | 2024-09-12 15:52:07 |
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。
以来,全国大部分地表水源受污染,水体中藻类等有机物含量明显增多,常规混凝处理效果并不理想。絮凝强化时,对因池体自身结构缺陷等因素造成的混凝动力不足、水力条件不当等问题往往不够重视。
加强絮凝动力学,特别是水流状态对絮凝沉淀效果的影响方面的深入研究。运用PIV技术研究折板絮凝池内部流场将是一个较好的实验测试方法。该技术突破了空间单点测量技术的局限性,可在同一时刻记录下整个测量平面的有关信息,从而可以获得流动的瞬时平面速度场、脉动速度场、涡量场和雷诺应力分布等,因此非常适于研究涡流、湍流等复杂的流动结构。河海大学已运用PIV进行了往复隔板絮凝池内部流场的研究,海程大学进行了静态混合器的PIV实验研究。另外可利用近年不断出现的CFD(Com-putational Fluid Dynamics)商业软件,如FLUENT,ANSYS,CFX等模拟分析流场流动,特别是FLUENT软件推出的多种优化的物理模型如定常和非定常流动、层流、紊流、不可压缩和可压缩流动、传热、化学反应等等,可达到缩短设计过程,减少实验室测定试验的数目,减少产品开发成本的目的。
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。
好的絮凝效果不仅需要大量的颗粒碰撞,还需要控制颗粒进行合理有效的碰撞,使颗粒聚集起来。速度梯度是絮凝过程中常用的控制动力学因素。根据絮凝动力学理论得知,絮凝过程中的速度梯度值是逐渐减小的;而且开始时刻的速度梯度值要求能与混合阶段衔接上,所以一般要求较大。这时的絮凝也要求接触和碰撞,但是由微涡旋理论可知要求的水力半径要适合于自身的直径,才能发生有效碰撞。理论上,搅拌强度越大,速度梯度越大,相互接触碰撞的机会越多。但搅拌强度大(G值大),水流的剪切力就大,松散的絮体受到水流剪切会二次断开成为小絮体。因此要求搅拌的强度(也就是速度梯度)随着絮凝的进行而逐渐变小。整个混凝的过程中,G值是递减的。但是速度梯度递减规律,国内外的还没有定论。
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
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