异波折板絮凝池絮凝控制指标研
摘要： 由于Camp和Stein的速度梯度公式G值存在理论及应用上的缺陷，首次针对异波折板絮凝池，提出单位造涡强度--Fs这一宏观控制指标。由于折板单元的水力特征决定了其本身的造涡强度，将Fs与絮凝效果有机地结合起来，在宏观上就便于通过控制折板单元的水力特征来达到对絮凝效果进行控制的目的。
中图分类号：TU991.22
文献标识码：c
文章编号：1000-4602（2000）06-0058-03
折板絮凝池是在隔板絮凝池的基础上发展起来的。长期以来，絮凝控制指标均是建立在G值或絮凝能耗的基础上的。鉴于G值在理论和实践上存在缺陷，在本研究中，对异波折板絮凝池的絮凝控制指标不采用G值，而是提出单位造涡强度这一宏观控制指标，这一新探索对传统的G值是一个突破。
1 单位造涡强度的提出与探讨
1.1 异波折板模型的建立
取异波折板絮凝池的一个渐扩和渐缩段组成的一个折板单元(图1)，水流在折板单元内的流动呈紊动状态，形成对称涡旋(图2A)或单侧涡旋(图2B)。絮凝池是由众多折板单元组成的，从而完成絮凝过程。
1.2 絮凝控制指标--单位造涡强度FS
紊动由许多大小不等的涡旋或涡体所组成，大小不同的涡体产生频率(α)不等或波长(λ)不同的脉动。大尺度的涡旋逐渐变为较小尺度的涡旋，并将能量传递给小尺度涡旋，紊动能量最后通过小尺度涡旋转变为热能而散失［1］。许多专家都认为只有尺度与絮体尺寸相近的涡旋才会促使颗粒碰撞并导致絮凝。
紊流脉动能谱如图3所示。
通过对紊流脉动能谱的研究，可以认为除了大涡旋(Ⅰ区)主要起扩散作用外，由于实际水流中颗粒尺寸不等，涡旋尺度又随机变化，故而自载能涡旋区(Ⅱ)至统计平衡区(Ⅲ)的所有涡旋均对颗粒碰撞有效。测量涡旋微尺度、脉动动能以及有效能耗还很困难，直接从微观上研究絮凝速率，在技术上有难度，故采用宏观指标来反映絮凝效果。在此宏观指标中，实际上隐含着涡旋变化及能量的传递和衰减，即涡旋在自(Ⅰ)区→(Ⅱ)区→(Ⅲ1)区→(Ⅲ2)区的衰减历程中，由每一个折板单元絮凝区(渐扩段+渐缩段)所造成的涡旋既不能只停留在(Ⅰ)区范围内，又不至于快速衰减消失(Ⅲ2区，即粘性损耗)，这就需要从宏观上控制每一个折板单元絮凝区的紊流脉动强度变化。