絮凝攪拌能耗分布優(yōu)化模式及其實驗驗證.pdf

1、絮凝攪拌能耗分布問題是絮凝池合理設(shè)計的關(guān)鍵問題，近二、三十年來，在應(yīng)用絮凝動力學(xué)原理進行絮凝池合理化設(shè)計方面，雖已取得不少研究成果，但到目前為止，對于絮凝攪拌能耗的優(yōu)化分布問題，仍然停留在經(jīng)驗基礎(chǔ)上，還未見有理論方面的說明和相關(guān)報道。所以，本文采用理論模式探索和專門實驗驗證相結(jié)合的方法進行相關(guān)課題的深入研究，無疑具有較好的理論和技術(shù)價值。為了實現(xiàn)我國新的生活飲用水水質(zhì)1 NTU濁度標準，考慮到我國大多數(shù)中小城鎮(zhèn)水廠的技術(shù)經(jīng)濟條件，針對工

2、程設(shè)計中存在的問題和絮凝過程中水流流態(tài)對水處理效果影響，本課題利用已有的經(jīng)驗公式和前人的實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，對絮凝最優(yōu)濁度范圍及絮體形成的影響因素之間的協(xié)同作用規(guī)律進行了研究；并對攪拌容器內(nèi)水流流態(tài)的數(shù)值模擬作為研究的主要內(nèi)容，探索最佳絮凝控制條件，并制定出中小城鎮(zhèn)水廠絮凝設(shè)施技術(shù)改造的實驗方法。本文核心即是在這方面進行了探討。具體內(nèi)容如下：
　　 ⑴本文推導(dǎo)獲得攪拌能耗優(yōu)化分布的理論模式，其中γ值是與絮體分形維數(shù)有關(guān)的模型參

3、數(shù)，主要與絮凝劑品種和投加量有關(guān)。該式表達了在總攪拌時間最短時的相鄰的三檔絮凝攪拌強度之間的數(shù)值比例關(guān)系。并據(jù)此得到絮凝反應(yīng)池攪拌能耗分布優(yōu)化的四個比例計算式，應(yīng)用其中任意兩個來擬定絮凝反應(yīng)池水力攪拌條件，即可獲得攪拌時間最少、所需容積最省的設(shè)計方案；
　　 ⑵提出了新的絮凝聚集模型用于絮凝體等效粒徑（等含水率和等沉降速度）的計算，由此導(dǎo)出新的絮體沉降計算公式；
　　 ⑶實驗證明影響絮體分形維數(shù)主要因素是絮凝劑的品種和絮

4、凝劑的投加量。而與水的pH值和攪拌強度無明顯關(guān)聯(lián)。實驗發(fā)現(xiàn)絮體分形維數(shù)的大小與絮凝劑投加量成線性關(guān)系，隨著投加量增大而減小；
　　 ⑷應(yīng)用多因素正交實驗方法，確定了絮凝的最佳操作條件。通過實驗所獲得的結(jié)果驗證了絮凝攪拌能耗分布最優(yōu)模式是正確的；
　　 ⑸應(yīng)用CFD方法對絮凝水力條件進行數(shù)值模擬。模擬計算所得的能量耗散率ε替代絮凝有效能耗是合理可行的，模擬計算的最佳GT值分布也與本文提出的理論模式相符；
　　 ⑹本