[发明专利]一种混凝反应流场优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理设备领域，尤其涉及一种混凝反应流场优化方法。

背景技术

混凝技术广泛应用于给水处理、污水预处理和污水深度处理等，能够去除水体中的悬浮物、有机物、总磷等多种污染物，是一种非常重要的水处理技术，混凝单元的处理效果对后续工艺的运行状况、成本和出水效果都有着直接的影响。

混凝反应的发生主要依靠絮凝动力学，絮凝动力学是指在絮凝过程中，水中的胶体颗粒粒径不断增大，颗粒浓度不断减少的过程。原水中的胶体发生絮凝的一个必要条件就是使颗粒发生相互碰撞。通常，絮凝碰撞主要由三种作用引起：异向絮凝、同向絮凝和差速沉降，其中同向絮凝占有十分重要的地位。同向絮凝是指在机械搅拌或水力作用等外力推动作用下，颗粒的相互碰撞聚集。微小颗粒碰撞的几率和合理的有效碰撞效果，是由设备的动力学条件所决定的，其中水动力条件对絮凝体的成长起决定性作用，因此水力条件是絮凝效率高低的关键。

速度梯度G值和GT值，通常是许多水厂絮凝设计和运行的主要控制参数。速度梯度G值综合地表征了水流的紊动程度，反应了颗粒的碰撞频率。GT值则相当于单位体积水体中颗粒碰撞的总次数。一般建议混合阶段G值在500～1000s^-1，时间不超过2min；絮凝阶段平均G值20～70s^-1，平均GT值在10⁴～10⁵。在紊流条件下，G值的计算依据的是施于单位体积水流的总功率。由于所施加的总功率并非都对颗粒碰撞絮凝有效，其中一部分功率消耗对混凝不起作用，称之为无效功率，一部分功率确实消耗于颗粒碰撞絮凝中，称之为有效功率。由于絮凝池水力条件的不同，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，因此如何提供一种优化混凝反应流场分布的方法和装置是需要解决的问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种混凝反应流场优化方法，能用于各种水质的混凝反应的流场优化，有效提高混凝工艺去除污染物的效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种混凝反应流场优化方法，包括：

步骤1，利用计算流体力学模拟软件构建工程上常用的混凝装置模型；

步骤2，通过第二模拟软件以可视化方式模拟混凝反应装置模型在不同参数条件下的流场分布，筛选出流场无明显死区，混合池平均紊动能为0.2～0.4m²/s²、紊动耗散率为2～3m²/s³，絮凝池平均紊动能为0.005～0.007m²/s²、紊动耗散率为0.001～0.003m²/s³的参数范围；

步骤3，根据模拟结果构建优化条件下的实体实验混凝装置，结合污染物去除情况和絮体形成情况，确定该实验混凝装置的混合阶段和絮凝阶段的最佳运行参数，该最佳运行参数作为工程中的混凝装置的最佳运行参数。

利用计算流体力学模拟软件构建工程上常用的混凝装置模型，该混凝装置模型包括：一个混合池、三个絮凝池，水流呈折流形式，三个絮凝池壁上均设置挡板，混合池和絮凝池分别设置机械搅拌装置；

通过所述计算流体力学模拟软件，以可视化方式分析获得所述混凝装置模型中，机械搅拌装置的桨叶的尺寸及安装装置、挡板的尺寸及安装位置、机械搅拌装置的转速，水力停留时间对混凝反应流场分布影响的结果数据，根据获得的结果数据筛选出优化的流场分布的参数范围；

根据筛选出优化的流场分布的参数范围，构建实体连续流实验混凝装置，在不同优化参数条件下，测定所述连续流实验混凝装置的混凝反应对COD、TP、浊度的去除效果以及絮体的形态和沉降性能，来确定连续流实验混凝装置的混合阶段和絮凝阶段的最佳运行参数。