[發明專利]一種混凝反應流場優化方法

在審

• 申請號: 201611170589.5
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106630061A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 馬景赟;吳迪;張文娟;姜楠;武俊江
• 申請（專利權）人: 北京伊普國際水務有限公司;北京桑德環境工程有限公司
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/56
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,付久春

技術領域

本發明涉及水處理設備領域，尤其涉及一種混凝反應流場優化方法。

背景技術

混凝技術廣泛應用于給水處理、污水預處理和污水深度處理等，能夠去除水體中的懸浮物、有機物、總磷等多種污染物，是一種非常重要的水處理技術，混凝單元的處理效果對后續工藝的運行狀況、成本和出水效果都有著直接的影響。

混凝反應的發生主要依靠絮凝動力學，絮凝動力學是指在絮凝過程中，水中的膠體顆粒粒徑不斷增大，顆粒濃度不斷減少的過程。原水中的膠體發生絮凝的一個必要條件就是使顆粒發生相互碰撞。通常，絮凝碰撞主要由三種作用引起：異向絮凝、同向絮凝和差速沉降，其中同向絮凝占有十分重要的地位。同向絮凝是指在機械攪拌或水力作用等外力推動作用下，顆粒的相互碰撞聚集。微小顆粒碰撞的幾率和合理的有效碰撞效果，是由設備的動力學條件所決定的，其中水動力條件對絮凝體的成長起決定性作用，因此水力條件是絮凝效率高低的關鍵。

速度梯度G值和GT值，通常是許多水廠絮凝設計和運行的主要控制參數。速度梯度G值綜合地表征了水流的紊動程度，反應了顆粒的碰撞頻率。GT值則相當于單位體積水體中顆粒碰撞的總次數。一般建議混合階段G值在500～1000s^-1，時間不超過2min；絮凝階段平均G值20～70s^-1，平均GT值在10⁴～10⁵。在紊流條件下，G值的計算依據的是施于單位體積水流的總功率。由于所施加的總功率并非都對顆粒碰撞絮凝有效，其中一部分功率消耗對混凝不起作用，稱之為無效功率，一部分功率確實消耗于顆粒碰撞絮凝中，稱之為有效功率。由于絮凝池水力條件的不同，即使相同的值，有效功率消耗也不一定相同，因而混凝效果也不一定相同，因此如何提供一種優化混凝反應流場分布的方法和裝置是需要解決的問題。

發明內容

基于現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種混凝反應流場優化方法，能用于各種水質的混凝反應的流場優化，有效提高混凝工藝去除污染物的效率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明實施例提供一種混凝反應流場優化方法，包括：

步驟1，利用計算流體力學模擬軟件構建工程上常用的混凝裝置模型；

步驟2，通過第二模擬軟件以可視化方式模擬混凝反應裝置模型在不同參數條件下的流場分布，篩選出流場無明顯死區，混合池平均紊動能為0.2～0.4m²/s²、紊動耗散率為2～3m²/s³，絮凝池平均紊動能為0.005～0.007m²/s²、紊動耗散率為0.001～0.003m²/s³的參數范圍；

步驟3，根據模擬結果構建優化條件下的實體實驗混凝裝置，結合污染物去除情況和絮體形成情況，確定該實驗混凝裝置的混合階段和絮凝階段的最佳運行參數，該最佳運行參數作為工程中的混凝裝置的最佳運行參數。

利用計算流體力學模擬軟件構建工程上常用的混凝裝置模型，該混凝裝置模型包括：一個混合池、三個絮凝池，水流呈折流形式，三個絮凝池壁上均設置擋板，混合池和絮凝池分別設置機械攪拌裝置；

通過所述計算流體力學模擬軟件，以可視化方式分析獲得所述混凝裝置模型中，機械攪拌裝置的槳葉的尺寸及安裝裝置、擋板的尺寸及安裝位置、機械攪拌裝置的轉速，水力停留時間對混凝反應流場分布影響的結果數據，根據獲得的結果數據篩選出優化的流場分布的參數范圍；

根據篩選出優化的流場分布的參數范圍，構建實體連續流實驗混凝裝置，在不同優化參數條件下，測定所述連續流實驗混凝裝置的混凝反應對COD、TP、濁度的去除效果以及絮體的形態和沉降性能，來確定連續流實驗混凝裝置的混合階段和絮凝階段的最佳運行參數。