最優(yōu)混凝攪拌條件的研究

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　　1  實驗方法和條件

　　混凝研究通常是通過燒杯攪拌試驗，考察不同混凝條件下的除濁效果。由于該過程經過的環(huán)節(jié)太多(快速攪拌、慢速攪拌、沉淀、測濁度)，難免給實驗結果帶來誤差。故本實驗擬采用直接測定絮凝體平均粒徑，以絮凝體平均粒徑為指標來研究混凝，因為混凝的目的就是為了使雜質顆粒凝聚變大。絮凝體平均粒徑的檢測使用了絮凝檢測儀，該儀器的檢測值R(無量綱)可以相對地反映絮凝體平均粒徑的大小^[1]，而且該值不受水樣檢測部分污染及電子元件漂移的影響，并且還可以實現在線連續(xù)檢測。

　　1.1 實驗裝置

　　混凝實驗裝置如圖1所示?；炷蹫榉叫尾?，有效容積6.8L。攪拌采用型號為DD60-2F型無級調速攪拌器。用絮凝檢測儀聯機在線檢測混凝過程中絮凝體平均粒徑的變化(用檢測值R反映)，記錄儀同時將檢測信號自動記錄。原水用高嶺土和哈爾濱市自來水按標準方法配制而成。混凝劑用精制硫酸鋁，用NaOH和HCl調整pH值。

　　圖1混凝實驗裝置的密度

　　1.2 攪拌強度G值的計算

　　G值按張洪源等提出的公式(1)求攪拌器攪拌功率W，然后再由公式(2)求G值^[2]。

　　W=14.35d^4.38n^2.69ρ₀^0.69μ₀^0.31             (1)

　　^G=                          (2)

　　式中：d為攪拌葉片寬度(m)；n為攪拌器轉速(r/min)；ρ₀為水的密度(1000/9.81kg·s²/m⁴)；μ0為水的絕對粘度(kg·s/m²)；V為水樣體積(m³)。

　　混凝實驗裝置中攪拌葉片的尺寸和水樣體積之間的位置關系滿足公式(1)的要求，不需修正。

　　1.3 實驗資料的處理方法

　　絮凝檢測儀對混凝過程中絮凝體平均粒徑變化的檢測結果，可以由微機或自動記錄儀在線連續(xù)記錄下來。圖2是絮凝檢測儀對高嶺土懸濁液混凝過程檢測的自動記錄儀記錄的結果。圖2中，投藥后經過一定時間，R值開始快速增大，達到某一最大值后略有減小并趨于穩(wěn)定。由圖2資料至少可以獲得兩個數據：一個是最大的R值(與最大絮凝體平均粒徑對應)；二是R值最大時的攪拌時間(從加藥算起)。

　　在研究快速攪拌條件時，由于這時最終成長的絮凝體粒徑很小，快速攪拌條件對混凝的影響難以由絮凝體粒徑反映出來，故這時擬用絮凝體成長到最大(Rm值最大)所需時間t，即最優(yōu)快速攪拌時間作為指標進行研究。

　　圖2 混凝過程的檢測

　　在研究慢速攪拌條件時，由于這時絮凝體粒徑大，故擬以最終成長的最大絮凝體粒徑(用Rm反映)為參數進行研究。并且為了簡便，快速攪拌的G值和時間t采用固定的值，分別為106s^-1和300s。

　　2 實驗結果及分析

　　2.1 最優(yōu)快速攪拌條件

　　2.1.1 投藥量對最優(yōu)快速攪拌時間的影響

　　表1是在快速攪拌G值為106s^-1，原水濁度42mg/L，水溫13～14℃，不同投藥量時，用絮凝檢測儀測得的絮凝體平徑粒徑最大時的攪拌時間t(即最優(yōu)快速攪拌時間)(篇幅限制，相應的圖形曲線略)。

　　表1投藥量對最優(yōu)快速攪拌時間的影響

　　原水濁度42mg/L；快攪G值106s^-1；水溫13～14℃；pH=7.2

　　表1的結果有明顯的規(guī)律，即隨著投藥量的增大，絮凝體平均粒徑最大時的攪拌時間t顯著減小。實驗中快速攪拌的G值固定為106s^-1，由于最優(yōu)快速攪拌時間隨投藥量的增大而減小，所以最佳GT值亦應隨投藥量的變化而調整，才能使快速攪拌條件最優(yōu)。

　　表1的結果是由于低投藥量時，懸濁質顆粒脫穩(wěn)不充分，導致混凝速度慢、時間長。而隨著投藥量的增大，懸濁質顆粒脫穩(wěn)程度增大，顆粒之間凝結變得容易，使混凝速度加快，混凝時間變短。由此，生產中快速攪拌條件應隨投藥量的變化而變化。當投藥量較小時，應將GT值增大；反之，可以減小GT值。

　　2.1.2 原水濁度對最優(yōu)快速攪拌時間的影響

　　表2是在一定的快速攪拌強度(G值為106s-1)、一定投藥量、一定水溫的條件下，原水濁度對最優(yōu)快速攪拌時間影響的測定結果(圖形略)。共對四組不同投藥量進行了研究。

　　表2的結果表明，當投藥量較大時，隨原水濁度的提高，最佳攪拌時間t略有減小，但變化較??；而投藥量較小時，原水濁度對最佳攪拌時間t的影響很大；另外表2還表明，當原水濁度比較低時，最優(yōu)攪拌時間隨投量增大而縮短。由此，生產中當投藥量較小時，快速攪拌條件(用GT值反映)最好隨原水濁度的變化適當調整；而對于低濁度原水，增加混凝劑投量，快速攪拌GT值可以減小。