动态混合絮凝器内絮团粒度分布的研究.pdfVIP

·4· of 2004V01．14No．3 过滤与分离Jou瑚al Fil吼tionSep啪tion 动态混合絮凝器内絮团粒度分布的研究 徐继润。王卫京，孙永正 (大连大学环境与化工学院， 辽宁大连 116622) 摘 要：实验测定了平直叶轮动态混合絮凝器内絮团粒度的空间分布。结果表明，沿絮凝器半 径方向，絮团粒度先是随半径的增大而增大，在达到某一最大值后则转而降低；在絮凝器的轴 向。絮团粒度在叶轮上下两侧附近存在极大值。文中分另q依据颗粒的离心沉降与径向流动理论 以及流体剪切理论解释了絮团粒度的径向分布．从微涡旋理论定性说明了絮团的轴向分布。 关键词：动态混合；絮凝；粒度分布 中圈分类号：TQ028．5 文献标识码：A 文章编号：1005—8265(2004)03一o004-04 1引言 集成团。这种作用所得的聚集物能承受一定程度的剪 动态混合絮凝器是一种常见的絮凝装置。其借助 切而不破碎。相对凝聚物而言。絮凝体具有空间开放式 叶轮的搅拌作用。使微细颗粒悬浮液与絮凝剂在搅拌 结构嘲，粒度粗而强度较大，但碎后一般不再成团，即过 槽内充分混合发生聚集而形成粒度较大的絮团。这种 程不可逆。 絮凝器的工作过程可分为混合与絮凝两个阶段。其中 在动态混合絮凝器中，流体的运动属于湍流范畴。 混合过程时间很短。絮凝剂必须以尽快的速度(O．1s) s 在水解反应完成之前就分散到水中。以便在O．01—1 时形成不同尺寸的涡旋。涡旋所在的区域可分为两类， 内，生成的水解和聚合形态的分子能吸附在颗粒表面 一类为可忽略粘性力作用的惯性区。另一类为不可忽 引起脱稳作用。因此该阶段要求搅拌槽内能迅速产生 略粘性力作用的粘性区。在惯性区与粘性区之间的涡 激烈的湍流，流体速度梯度G一般在(500一1000)s～，时旋尺度称为微涡旋尺度(k)，也称之为临界涡旋尺度， 间则为10—30s。在其后的絮凝阶段为时间较长的慢速 表达式为： 搅拌阶段或反应阶段(10一30分钟，G=10一30s_)【lJ，该阶 A产p猢似 (1) 段以同向絮凝(包括水流动力作用与差动沉降作用)为 式中，8为单位质量流体的能量消耗速度(m2·s4)，移为 主。适当程度的湍流有利于同向絮凝的进行，但湍流过 度则不利于絮凝剂的吸附。并可能使长大的絮团破碎 论在近10年来开始受到重视。一些研究者M利用总体 而降低絮团粒度。 平衡的观点．分析了微涡旋尺度与颗粒粒径的关系对 动态混合絮凝器中微细颗粒的聚集有两种机理。 絮凝效果的影响。认为微涡旋尺度与絮团尺度相近时 其一是凝聚作用，籍凝聚剂(一般为高价电解质)对悬 絮凝反应最充分。对此的解释是：远大于颗粒直径的大 浮颗粒表面双电层的消除或压缩而降低颗粒间的排斥 尺度涡旋，在运动中只卷带颗粒一同做回转运动，而尺 能以实现颗粒的聚集，这种作用一般对胶体粒子或微 度小于粒径的微涡旋。难以卷带颗粒随之转动，因而都 细粒子较为明显，所产生的凝聚体粒度小而密度大。凝 不能产生颗粒间的有效碰撞絮凝。只有当涡旋尺度与 聚过程属可逆过程。即形成的聚集物可以碎裂而后又 颗粒粒径相近时。才可能发生颗粒间的有效碰撞。而动 重新聚集。第二种机理则是所谓的絮凝作用。即絮凝剂 态混合絮凝器中的不同区域对应着不同的旋涡尺度。 (多为高分子聚合物)在多个微粒间“架桥”而使微粒聚 这就决定了不同区域的不同絮团粒度。 收祷日期：20014—05—2l 基金项目：国家自然科学基金资助项目(20