絮凝的數(shù)學(xué)描述一般分為兩個(gè)立的過(guò)程：遷移和粘附。遷移過(guò)程產(chǎn)生顆粒的碰撞。遷移是由水中顆粒的速度差異引起。在折板絮凝池中，速度差異認(rèn)為是以下3種因素造成：(1)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)(異向絮凝中起主要作用；(2)紊流渦旋(同向絮凝)；(3)顆粒間沉降速度的差異(差速絮凝)。粘附作用取決于和顆粒物本身表面性質(zhì)有關(guān)的瞬時(shí)作用力。

同時(shí)，大尺度的渦旋從主流吸取動(dòng)能，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傳遞給較小尺度的渦旋，這樣逐級(jí)傳遞，一直到微尺度的渦旋。在較大尺度的渦運(yùn)動(dòng)中，流體粘性幾乎不起作用，可忽略不計(jì)，因而在動(dòng)能傳遞中幾乎沒(méi)有能耗;而在微尺度的渦旋運(yùn)動(dòng)中，流體粘性將起主要作用，傳送到這些低級(jí)渦旋的能量就會(huì)通過(guò)粘性作用轉(zhuǎn)化為熱能。水流中同時(shí)存在無(wú)數(shù)大大小小的渦旋，產(chǎn)生一系列的脈動(dòng)頻率，具有連續(xù)的頻譜。

眾多的水處理工作者均認(rèn)為：只有具有與顆粒尺寸相同數(shù)量級(jí)的渦旋才對(duì)碰撞有效，其它的不起作用。由于實(shí)際的絮體顆粒尺寸變化幅度是1-1000um，因此，有很大一段的渦旋起作用，不能?chē)?yán)格劃分大小渦旋的界限。紊動(dòng)的擴(kuò)散作用主要取決于大尺度的紊動(dòng)。大渦旋的尺度可以認(rèn)為與折板單元的尺度數(shù)量級(jí)相同。折板單元連續(xù)的縮放，使水流形成大量不同尺度的渦旋，促進(jìn)了水流內(nèi)部絮體顆粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，增加了碰撞機(jī)會(huì)，所以相對(duì)于隔板絮凝池，絮凝效果大大提高。

折板絮凝池的設(shè)計(jì)主要控制參數(shù)是水流速度、水頭損失和絮凝時(shí)間，但建成后往往發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與設(shè)計(jì)值相差甚遠(yuǎn)。以水頭損失的計(jì)算為例，設(shè)計(jì)手冊(cè)中，其計(jì)算采用的是明渠漸擴(kuò)和漸縮公式，有人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，豎流折板絮凝池水頭損失實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值相差較大，實(shí)測(cè)值明顯小于設(shè)計(jì)計(jì)算值。

加強(qiáng)絮凝動(dòng)力學(xué)，特別是水流狀態(tài)對(duì)絮凝沉淀效果的影響方面的深入研究。運(yùn)用PIV技術(shù)研究折板絮凝池內(nèi)部流場(chǎng)將是一個(gè)較好的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。該技術(shù)突破了空間單點(diǎn)測(cè)量技術(shù)的局限性，可在同一時(shí)刻記錄下整個(gè)測(cè)量平面的有關(guān)信息，從而可以獲得流動(dòng)的瞬時(shí)平面速度場(chǎng)、脈動(dòng)速度場(chǎng)、渦量場(chǎng)和雷諾應(yīng)力分布等，因此非常適于研究渦流、湍流等復(fù)雜的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。河海大學(xué)已運(yùn)用PIV進(jìn)行了往復(fù)隔板絮凝池內(nèi)部流場(chǎng)的研究，海軍工程大學(xué)進(jìn)行了靜態(tài)混合器的PIV實(shí)驗(yàn)研究。另外可利用近年不斷出現(xiàn)的CFD(Com-putational Fluid Dynamics)商業(yè)軟件，如FLUENT,ANSYS,CFX等模擬分析流場(chǎng)流動(dòng)，特別是FLUENT軟件推出的多種優(yōu)化的物理模型如定常和非定常流動(dòng)、層流、紊流、不可壓縮和可壓縮流動(dòng)、傳熱、化學(xué)反應(yīng)等等，可達(dá)到縮短設(shè)計(jì)過(guò)程，減少實(shí)驗(yàn)室測(cè)定試驗(yàn)的數(shù)目，減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本的目的。
加強(qiáng)絮凝控制設(shè)備研制及絮凝效果評(píng)價(jià)參數(shù)的制定。開(kāi)發(fā)研制新型可定量、實(shí)時(shí)測(cè)定絮凝過(guò)程水流動(dòng)力學(xué)參數(shù)和礬花多形態(tài)參數(shù)(如大小、密實(shí)度、沉降速率等)，并參與水廠(chǎng)運(yùn)行控制的設(shè)備儀器；利用所開(kāi)發(fā)的新型設(shè)備儀器，評(píng)估判斷特性水體絮凝效果，研究制定新型實(shí)用的微觀(guān)與宏觀(guān)相結(jié)合的絮凝效果綜合評(píng)估參數(shù)。
為使水流中的顆粒相互碰撞，就使其與水流產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。水中的顆粒與水流產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)好的辦法是改變水流的速度。改變速度的方法有兩種：①改變水流速度時(shí)造成的慣性效應(yīng)來(lái)進(jìn)行凝聚；②改變水流方向。在湍流中充滿(mǎn)著大大小小的渦旋。其中大渦旋能夠使流體進(jìn)一步的摻混，使顆粒均勻擴(kuò)散于流體中；同時(shí)創(chuàng)造大量的小漩渦，并將能量輸出給小渦旋。而小渦旋的作用是促進(jìn)顆粒的碰撞，提高絮凝效率。微渦旋理論認(rèn)為：水中微渦旋尺度與礬花顆粒尺度相近時(shí)混凝反應(yīng)充分。而小渦旋的動(dòng)力學(xué)致因是慣性效應(yīng)，特別是湍流渦旋的離心慣性效應(yīng)，由此可見(jiàn)湍流中微小渦旋的離心慣性效應(yīng)是絮凝的重要?jiǎng)恿W(xué)致因。
矩形往復(fù)式絮凝池中普遍存在死水區(qū)，死水區(qū)的存在，不僅容易形成沉積物的堆積，而且嚴(yán)重阻礙了水流的運(yùn)動(dòng)。特別是在絮凝后期，水流速度逐漸減小時(shí)，死水區(qū)對(duì)水流有越來(lái)越大的的負(fù)面影響。而圓弧形渠道，幾乎不存在死水區(qū)，可以有效的消除死水區(qū)帶來(lái)的負(fù)面影響。且圓弧區(qū)的水流速度也比矩形渠道的分布均勻，有利于節(jié)約能耗。
傳統(tǒng)往復(fù)式絮凝池在矩形渠道拐彎處速度方向改變?yōu)?80°直接轉(zhuǎn)變，而圓弧形渠道拐彎處的速度方向則是逐漸變化，變化比矩形拐彎渠道平緩的多。而其圓弧形拐彎渠道能夠產(chǎn)生慣性離心力，進(jìn)而產(chǎn)生各種微渦旋，根據(jù)王紹文教授提出的“慣性效應(yīng)是絮凝的動(dòng)力學(xué)致因”可知，圓弧形渠道能夠提高絮凝效率，即絮凝效率較高

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