渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術(shù)

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1、渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術(shù)一、概述“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術(shù)“是根據(jù)王紹文教授提出的多相活動物系反應(yīng)控制慣性效應(yīng)理論，結(jié)合給水工程初中，經(jīng)近十年的探究而發(fā)明的。該技術(shù)涉及了給水處理中混合、絮凝反應(yīng)、沉淀三大主要工藝。理論上，首次從湍流微結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)即亞微觀標(biāo)準(zhǔn)對混凝的動力學(xué)新題目進(jìn)行了深進(jìn)的探究，提出了“慣性效應(yīng)“是絮凝的動力學(xué)致因，湍流剪切力是絮凝反應(yīng)中決定性的動力學(xué)因素，并建立了絮凝的動力相似準(zhǔn)則；首次指出擴(kuò)散過程應(yīng)分為宏觀擴(kuò)散和亞微觀擴(kuò)散兩個(gè)不同的物理過程，而亞微觀擴(kuò)散的動力學(xué)致因是慣性效應(yīng)，非凡是湍流

2、微渦旋的離心慣性效應(yīng)。由于新理論克服了現(xiàn)有傳統(tǒng)給水處理技術(shù)理論上的缺陷和實(shí)踐上的不足，因而導(dǎo)致了在給水處理技術(shù)上的重大突破。實(shí)踐中，發(fā)明了串聯(lián)圓管低級混凝設(shè)備、小X格反應(yīng)設(shè)備、小間距斜板沉淀設(shè)備等三項(xiàng)專利。目前這項(xiàng)新技術(shù)已在大慶市、賓縣、海倫市、撫順市、清原縣、秦皇島市等地自來水公司成功地推廣使用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。工程實(shí)踐證實(shí)：此項(xiàng)技術(shù)用于新建水廠，構(gòu)筑物基建投資可節(jié)約20－30％；用于舊水廠技術(shù)改造，可使處理水量增加75％－100％，而其改造投資僅為和凈增水量同等規(guī)模新建水廠投資的30％－50％。采

3、用此項(xiàng)技術(shù)可使沉淀池出水濁度低于3度，濾后水接近0度，可節(jié)省濾池反沖洗水量50％，節(jié)省藥劑投加量30％，大大降低了運(yùn)行用度和制水本錢。這項(xiàng)技術(shù)適應(yīng)廣泛，不僅對低溫低濁、汛期高濁水處理效果好，同時(shí)，對微污染原水具有較好的處理效果。可利用最小投資，取得最大效益，充分發(fā)揮現(xiàn)有供水設(shè)施的潛力，在短時(shí)間內(nèi)緩解城市供水短缺狀況，促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。二、“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術(shù)“的工作機(jī)理（一）混合混合是反應(yīng)第一關(guān)，也是非常重要的一關(guān)，在這個(gè)過程中應(yīng)使混凝劑水解產(chǎn)物迅速地?cái)U(kuò)散到水體中的每一個(gè)細(xì)部，使所有膠體顆粒幾乎在同一瞬

4、間脫穩(wěn)并凝聚，這樣才能得到好的絮凝效果。由于在混合過程中同時(shí)產(chǎn)生膠體顆粒脫和凝聚，可以把這個(gè)過程稱為低級混凝過程，但這個(gè)過程的主要功能是混合，因此都稱為混合過程。混合新題目的實(shí)質(zhì)是混凝劑水解產(chǎn)物在水中的擴(kuò)散新題目，使水中膠體顆粒同時(shí)脫穩(wěn)產(chǎn)生凝聚，是取得好的絮凝效果的先決條件，也是節(jié)省投藥量的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌混合和孔室混合效果較差。近幾年，國內(nèi)外采用管式靜態(tài)混合器使混合效果有了比較明顯地進(jìn)步，但由于人們對于多相物系反應(yīng)中亞微觀傳質(zhì)以及湍流微結(jié)構(gòu)在膠體顆粒初始凝聚時(shí)的功能熟悉不清，故也防礙了混凝效果的進(jìn)一步進(jìn)步?；炷?/p>

5、劑水解產(chǎn)物在混合設(shè)備中的擴(kuò)散應(yīng)分為兩類：（1）宏觀擴(kuò)散，即使混凝劑水解產(chǎn)物擴(kuò)散到水體各個(gè)宏觀部位，其擴(kuò)散系數(shù)很大，這部分?jǐn)U散是由大渦旋的動力功能導(dǎo)致的，因而宏觀擴(kuò)散可以短時(shí)間內(nèi)完成；（2）亞微觀擴(kuò)散，即濁凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位的擴(kuò)散，這部分?jǐn)U散系數(shù)比宏觀擴(kuò)散小幾個(gè)數(shù)目級。亞微觀擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)是層流擴(kuò)散。因此使混凝劑水解產(chǎn)物擴(kuò)散到水體第一個(gè)細(xì)部是很困難的。在水處理反應(yīng)中亞微觀擴(kuò)散是起決定性功能的動力學(xué)因素。例如高濁水的處理中，混凝劑水解產(chǎn)物的亞微觀擴(kuò)散成為控制處理效果的決定性因素。由于混凝劑的水解產(chǎn)物向極鄰近部擴(kuò)散的速度

6、非常慢，在高濁期水中膠體顆粒數(shù)目非常多，因此沒等混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位擴(kuò)散，就被更靠近它的膠體顆粒接觸和捕捉。這樣就形成高濁時(shí)期有些地方混凝劑水解產(chǎn)物局部集中的地方礬花迅速長大，形成疏松的礬花顆粒，碰到強(qiáng)的剪切力吸附橋則被剪斷，出現(xiàn)了局部過反應(yīng)現(xiàn)象。藥劑沒擴(kuò)散到的地方膠體顆粒尚未脫穩(wěn)，這部分絮凝反應(yīng)勢必不完善。這一方面是由于它們跟不上已脫穩(wěn)膠體顆粒的反應(yīng)速度，另一方面是由于混凝劑集中區(qū)域礬花迅速不公道長大，也使未脫穩(wěn)的膠體顆粒失往了反應(yīng)碰撞條件。這樣就導(dǎo)致了高濁時(shí)期污泥沉淀性能很差，水廠出水水質(zhì)不能保證。按傳統(tǒng)工

7、藝建造的水廠，在特大高濁時(shí)都需大幅度降低其處理能力，以保證出水水質(zhì)。這是由于過往工程界的人們對亞微風(fēng)傳質(zhì)現(xiàn)象不熟悉，對其傳質(zhì)的動力學(xué)致因也不熟悉，因此傳統(tǒng)的混合設(shè)備無能力解決高濁時(shí)混合不均新題目，這不僅使水廠在特大高濁時(shí)大幅度降低處理能力，而且造成藥劑的亞重浪費(fèi)和造成出水的PH值過低。亞微觀擴(kuò)散究實(shí)在質(zhì)是層流擴(kuò)散，其擴(kuò)散規(guī)律和用蜚克定律描寫的宏觀擴(kuò)散規(guī)律完全不同。當(dāng)探究標(biāo)準(zhǔn)接近湍流微結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，物質(zhì)擴(kuò)散過程不一定是從濃度高的地方往低的地方擴(kuò)散。在湍流水流中亞微觀傳質(zhì)主要是由慣性效應(yīng)導(dǎo)致的物質(zhì)遷移造成的，非凡是湍流微渦

8、旋的離心慣性效應(yīng)。我們發(fā)明的串聯(lián)管式低級混凝設(shè)備和管式微渦低級混凝設(shè)備，就是利用高比例高強(qiáng)度微渦旋的離心慣性效應(yīng)來克服亞微觀傳質(zhì)阻力，增加亞微觀速率。生產(chǎn)使用證實(shí)這兩種設(shè)備在高濁時(shí)混合效果良好，不僅比傳統(tǒng)的靜態(tài)混合器可大幅度增加處理能力，也大大地節(jié)省了投藥量。（二）反應(yīng)絮凝是給水處理的最重要的工藝環(huán)節(jié)，濾池出水水質(zhì)主要由絮凝效果決定的。傳統(tǒng)廊道