[发明专利]一种优化絮凝池絮凝效果的方法

说明书

本发明公开了一种优化絮凝池絮凝效果的方法。现有技术没有明确提出在絮凝过程中，如何实现絮凝体尺度与湍流涡旋尺度的匹配。本发明采用的絮凝池，包括絮凝池体，絮凝池体被沉淀隔板和n块廊道隔板分割成n+1个廊道，廊道内设置有弧形叶片。首先用PIV设备得到最大絮凝体尺度，再通过大涡模拟得到最大涡尺度。根据最大絮凝体尺度与最大涡尺度比值，增大或减小各廊道内弧形叶片凹面的弦长及弧形叶片凹面的弦与廊道长度方向的夹角。本发明通过对比絮凝体尺度与涡尺度，优化絮凝池的絮凝效果，操作简单方便，且具有良好的效果。

技术领域

本发明属于絮凝技术领域，具体涉及一种优化絮凝池絮凝效果的方法。

背景技术

我国目前主要使用的絮凝设备以水力絮凝池为主，具有结构简单，维护方便，运行费用低等优点。但水力絮凝池无法做到根据实际运行工况对设备的水力流动状态进行调节。欧、美、日等国常采用多档变速机械搅拌，能够根据实际工况对搅拌机转速进行调节，可对絮凝水力条件进行干预。这不但需要较高的设备维护能力并消耗额外的较高能耗，而且对其内部的剪切涡旋难以做到精细调节，且其桨叶附近产生的较大的剪切力，易使得已经生成的较大的絮凝体被切碎。

湍流流动中，存在不同尺度与强度的涡旋，这些涡旋的形成需要消耗能量。能耗的大小与涡旋的大小、强度、数量有关。在绕流流动中，流体会生成与绕流物体尺度同一量级的涡旋，其后再破碎成多个强度较弱的小尺度涡旋，直到涡尺度小于科莫格洛夫尺度，耗散成热量。

湍流涡对絮凝过程的影响呈现两面性：一方面絮凝体的成长需要絮凝初期形成的絮凝核与原水中的胶体杂质增加碰撞的几率，这时候，此时如果水中存在着大量的湍流涡旋，随着湍流涡运动的絮凝核(体)的运动路径将得到极大增长，也大大增加了絮凝核(体)与胶体杂质的碰撞机率，促进了絮凝体的增长，促进絮凝过程，提高了絮凝效率。另一方面，随着絮凝体的长大，如果湍流涡旋的尺度如果小于或接近絮凝体尺度，其产生的剪切力有可能将絮凝体切碎，不利于絮凝后期的沉淀，特别是绕流物体附近产生的涡旋，其具有最大涡旋强度，如果其涡旋尺度小于絮凝体尺度，容易将絮凝体切碎，而其后破碎成的小尺度涡旋强度则开始锐减，对絮凝体的剪切破坏作用减弱。故而，需要尽可能将流过扰流物体产生湍流涡旋的尺度大于当地絮凝体的尺度。但过大的涡旋尺度的涡旋也会消耗较大的流动能量，絮凝体在理想的水力条件下，当地最强湍流涡的大小应大于当地的絮凝核(体)尺度，但不应该过大，否则会造成不必要的能量损耗。

根据申请人反复试验得出，同样的能耗下，在絮凝初期涡旋尺度为絮凝体最大尺度2倍左右的尺度时，絮凝效果最优，絮凝后期涡旋尺度为絮凝体最大尺度4倍左右的尺度时，絮凝效果最优。

尽管有关涡尺度的大小对絮凝体以及絮凝过程的影响，已经早有人提出，人们通过在絮凝池加装如绕流部件，以期达到促进絮凝的水力条件；专利号为“201510136846.2”所公开的《带弧形叶片涡旋发生器的絮凝池及其絮凝方法》中也提出了采用不同角度、不同大小叶片进行涡旋调节的手段，但都没有明确提出在实际絮凝过程中，如何实现絮凝体尺度与湍流涡旋尺度的匹配，缺乏明确的可操作的优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化絮凝池絮凝效果的方法。