渦流澄清技術在污水處理中的應用
摘要：介紹了微渦流混凝工藝的核心一渦流反應器的特點及其微渦流凝聚與立體接觸絮凝的混凝反應機理。同時介紹了它在上海寶鋼某污水回用處理工程中的應用情況：設計時調整澄清池進水裝置及部分內部結構，增大反應室體積，在反應室中加入渦流反應器，沉淀區加設斜管。經 1 年多運行，效果顯著，渦流澄清池處理規模增大／水力負荷增大，澄清池出水濁度穩定在3NTU以下，經V型濾池過濾后出水濁度小于1NTU，渦流噸水投資在35元以下。
關鍵詞：混凝；渦流反應器；渦流澄清池
混凝是水處理工藝中最重要也是最難管理的一個環節。經理論分析和大量工程實踐證明，在混凝工藝環節中使用渦流反應器(專利號：CN002490 81)，能大大提高反應池的混凝效率，進而提高出水水質，達到節能、省藥、降低運行費用的目的。筆者曾主持及參與了多項工程，將澄清池反應區改造為微渦流反應，沉淀區加斜管，改造后產水量提高，而沉淀出水濁度更低也更穩定。
1 渦流反應器
1.1渦流反應器特點
微渦流混凝工藝的核心是渦流反應器，渦流反應器是以ABS塑料為主材制成的多孔空心球體，球體內外表面制成糙面，表面開有小孔，孔徑和開孔率根據處理水水質情況確定。它有以下特性[1]：(1) 過孔水流流速及流向變化，加之內外壁面的磨擦阻力，使水流產生微渦旋流動；(2) 工程施工簡單，安裝時無需固定，無方向性要求，直接投入池中即可；(3) 材料強度好，無毒性，耐腐蝕，抗老化，使用壽命數十年；(4) 結構簡單， 管理方便，運行維護簡單，在上向流水流中會浮動和旋轉，不易被漂浮物堵塞。
1.2渦流反應器原理
渦流反應器充分考慮到影響混凝效果的各種水力內在要素，為混凝創造出較優的水力條件，使混凝達到較優的效果。渦流反應器的絮凝機理主要是微渦流凝聚和立體接觸絮凝。
1.2.1微渦流凝聚
當水流穿過渦流反應器壁面的大量孔洞時，在形成一部分小渦旋的同時也形成無數的微小旋渦。根據 kolmogoroff局部各向同性紊流理論可知，紊流中存在各種尺度不等的渦旋。大渦旋將能量輸送給小渦旋，小渦旋又將能量輸送給更小的渦旋。大渦旋往往使顆粒作整體移動而不會相互碰撞，而尺度過小的渦旋其強度往往不足以推動顆粒碰撞，只有渦旋尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會引起顆粒間相互碰撞[2]。與傳統網格工藝相比，渦流反應器是在球面上形成網格的，具有多方位、多角度的特點，單位體積網格數遠大于傳統網格工藝。因渦流形成流層之間較大的流速差，造成了流層中攜帶微粒的相對運動，同時渦流的旋轉作用形成離心慣性力，造成微粒的沿旋渦徑向運動，因此水中脫穩膠體在微渦流
作用下具有更多碰撞機會，獲得更高的凝聚效率。
1.2.2立體接觸絮凝
微渦流反應器為空心殼體，當水流通過渦流反應器時，其外部流速大于其內部流速，這樣就使其內部積累大量礬花絮狀體，形成對水流中脫穩膠體產生吸附絮凝作用的泥渣層。與傳統接觸絮凝澄清池相比渦流澄清池具有更高的絮凝效果。傳統澄清池內的懸浮絮體內只有一層，而渦流澄清池反應區中每個渦流反應器內都有懸浮絮體，總體積大，形成立體接觸絮凝；渦流反應器內絮體成長質量更高，成長過大的絮體在微渦流的作用下會破碎成較小絮體從而保持絮凝能力，密實度較低的絮體在微渦流的作用下會破碎并重新絮凝成密實度較高的絮體，有利于沉淀分離。
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