以來,全國大部分地表水源受污染,水體中藻類等有機(jī)物含量明顯增多,常規(guī)混凝處理效果并不理想。絮凝強(qiáng)化時(shí),對因池體自身結(jié)構(gòu)缺陷等因素造成的混凝動(dòng)力不足、水力條件不當(dāng)?shù)葐栴}往往不夠重視。
加強(qiáng)絮凝動(dòng)力學(xué),特別是水流狀態(tài)對絮凝沉淀效果的影響方面的深入研究。運(yùn)用PIV技術(shù)研究折板絮凝池內(nèi)部流場將是一個(gè)較好的實(shí)驗(yàn)測試方法。該技術(shù)突破了空間單點(diǎn)測量技術(shù)的局限性,可在同一時(shí)刻記錄下整個(gè)測量平面的有關(guān)信息,從而可以獲得流動(dòng)的瞬時(shí)平面速度場、脈動(dòng)速度場、渦量場和雷諾應(yīng)力分布等,因此非常適于研究渦流、湍流等復(fù)雜的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。河海大學(xué)已運(yùn)用PIV進(jìn)行了往復(fù)隔板絮凝池內(nèi)部流場的研究,海軍工程大學(xué)進(jìn)行了靜態(tài)混合器的PIV實(shí)驗(yàn)研究。另外可利用近年不斷出現(xiàn)的CFD(Com-putational Fluid Dynamics)商業(yè)軟件,如FLUENT,ANSYS,CFX等模擬分析流場流動(dòng),特別是FLUENT軟件推出的多種優(yōu)化的物理模型如定常和非定常流動(dòng)、層流、紊流、不可壓縮和可壓縮流動(dòng)、傳熱、化學(xué)反應(yīng)等等,可達(dá)到縮短設(shè)計(jì)過程,減少實(shí)驗(yàn)室測定試驗(yàn)的數(shù)目,減少產(chǎn)品開發(fā)成本的目的。
往復(fù)式絮凝池也稱隔板絮凝池。為一般常規(guī)的水平或垂直式水力絮凝反應(yīng)池。即在流水渠中加裝了橫折或豎折檔板,使加藥混合后的水流形成近似于弦形彎曲。池內(nèi)擋板或隔板的間距的安置使水流的速度梯度位分布呈逐步遞減。底部還有一定的坡度以保持水深。此種形式的池可在相當(dāng)寬廣的流量范圍內(nèi)得到合理的成效。機(jī)械絮凝器相比,絮凝時(shí)間由于更為均勻的剪力場,故而常只需要前者的一半。隔板可由各種建筑材料一般可由磚砌成或薄形鋼筋混凝土預(yù)制板構(gòu)成。
矩形往復(fù)式絮凝池中普遍存在死水區(qū),死水區(qū)的存在,不僅容易形成沉積物的堆積,而且嚴(yán)重阻礙了水流的運(yùn)動(dòng)。特別是在絮凝后期,水流速度逐漸減小時(shí),死水區(qū)對水流有越來越大的的負(fù)面影響。而圓弧形渠道,幾乎不存在死水區(qū),可以有效的消除死水區(qū)帶來的負(fù)面影響。且圓弧區(qū)的水流速度也比矩形渠道的分布均勻,有利于節(jié)約能耗。
傳統(tǒng)往復(fù)式絮凝池在矩形渠道拐彎處速度方向改變?yōu)?80°直接轉(zhuǎn)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(chǎn)生慣性離心力,進(jìn)而產(chǎn)生各種微渦旋,根據(jù)王紹文教授提出的“慣性效應(yīng)是絮凝的動(dòng)力學(xué)致因”可知,圓弧形渠道能夠提高絮凝效率,即絮凝效率較高
通過混凝動(dòng)力學(xué)的研究,得到了混凝動(dòng)力學(xué)中速度梯度與時(shí)間的關(guān)系G=G(0)/1+Kt;并通過擬合得到往復(fù)式絮凝池速度梯度的變化規(guī)律近似符合混凝動(dòng)力學(xué)對速度梯度變化的要求;同時(shí)參考了往復(fù)式絮凝池的新研究成果—將往復(fù)式絮凝池轉(zhuǎn)彎處的矩形渠道變成圓弧形狀,設(shè)計(jì)出一種的往復(fù)式絮凝池。通過數(shù)學(xué)模擬發(fā)現(xiàn):優(yōu)化后的往復(fù)式絮凝池拐彎處的圓弧形渠道能夠消除傳統(tǒng)往復(fù)式絮凝池轉(zhuǎn)彎處的死水區(qū),而且圓弧形渠道處的水流速度比矩形渠道處的分布均勻,有利于節(jié)約能耗。