摘要(yao)：完成(cheng)絮(xu)(xu)凝過(guo)程的(de)絮(xu)(xu)凝池(chi)(一般常(chang)稱反應池(chi))，在(zai)凈水(shui)處理中占有重要(yao)的(de)地位。天然水(shui)中的(de)懸浮物(wu)(wu)質(zhi)及(ji)肢體物(wu)(wu)質(zhi)的(de)粒(li)(li)徑(jing)非常(chang)細小。為(wei)去除這(zhe)些(xie)物(wu)(wu)質(zhi)通(tong)常(chang)借助于(yu)混(hun)凝的(de)手段，也就是(shi)說在(zai)原水(shui)中加入適當的(de)混(hun)凝劑，經過(guo)充分混(hun)和，使(shi)膠體穩定(ding)性被壞(脫穩)并與混(hun)凝劑水(shui)介(jie)后的(de)聚合物(wu)(wu)相吸(xi)附，使(shi)顆粒(li)(li)具有絮(xu)(xu)凝性能。而(er)絮(xu)(xu)凝池(chi)的(de)目的(de)就是(shi)創造合適的(de)水(shui)力條件使(shi)這(zhe)種(zhong)具有絮(xu)(xu)凝性能的(de)顆粒(li)(li)在(zai)相互(hu)接觸中聚集，以形成(cheng)較(jiao)大的(de)絮(xu)(xu)凝體(絮(xu)(xu)粒(li)(li))。因(yin)此，絮(xu)(xu)凝池(chi)設(she)計是(shi)否確當，關(guan)系到絮(xu)(xu)凝的(de)效果，而(er)絮(xu)(xu)凝的(de)效果又直接 影響 后續處理的(de)沉淀效果。 。

關鍵詞：絮凝池 混(hun)凝劑 沉淀效果 絮凝性能

前 言

完成(cheng)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)過程的(de)(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池(一般常稱反應池)，在凈水處(chu)理中占(zhan)有(you)重要的(de)(de)(de)地(di)位。天然水中的(de)(de)(de)懸浮物質(zhi)及肢體物質(zhi)的(de)(de)(de)粒徑非常細小。為去除(chu)這(zhe)些物質(zhi)通常借助(zhu)于混凝(ning)的(de)(de)(de)手段，也就是說在原水中加入適當(dang)的(de)(de)(de)混凝(ning)劑，經(jing)過充分混和，使(shi)膠體穩定性被壞(脫穩)并與混凝(ning)劑水介后(hou)的(de)(de)(de)聚(ju)合物相吸附，使(shi)顆粒具有(you)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)性能。而絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)就是創(chuang)造(zao)合適的(de)(de)(de)水力(li)條件(jian)使(shi)這(zhe)種具有(you)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)性能的(de)(de)(de)顆粒在相互接觸(chu)中聚(ju)集，以形成(cheng)較(jiao)大的(de)(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)體(絮(xu)(xu)(xu)粒)。因(yin)此，絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池設計(ji)是否確當(dang)，關系到絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)的(de)(de)(de)效(xiao)果，而絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)的(de)(de)(de)效(xiao)果又(you)直接影響后(hou)續處(chu)理的(de)(de)(de)沉(chen)淀效(xiao)果。

當然，為(wei)了(le)(le)獲得良(liang)好(hao)的(de)絮(xu)凝(ning)效(xiao)果，混凝(ning)劑的(de)合理選擇是(shi)重要(yao)的(de)，但(dan)是(shi)也不能忽視(shi)絮(xu)凝(ning)池設計的(de)重要(yao)性(xing)。在(zai)生產實(shi)踐中(zhong)(zhong)，不少水廠由于改(gai)進了(le)(le)絮(xu)凝(ning)池的(de)布置，從而提高了(le)(le)出水水質，降低了(le)(le)藥耗(hao)，或者增加了(le)(le)制水能力。在(zai)混凝(ning)沉(chen)淀(dian)的(de)設計中(zhong)(zhong)，也出現(xian)了(le)(le)寧可延長一(yi)些反應(ying)時(shi)間以縮(suo)短沉(chen)淀(dian)時(shi)間的(de)看(kan)法。這些都說(shuo)明絮(xu)凝(ning)反應(ying)在(zai)凈(jing)水處理中(zhong)(zhong)的(de)重要(yao)作用。

近年來，由于(yu)高效能沉(chen)(chen)淀(dian)以及過濾裝置的(de)(de)出現(xian)，使水廠的(de)(de)平面(mian)布置(包(bao)括構筑物尺寸及占(zhan)(zhan)地面(mian)積)大為縮小。相對來說絮(xu)凝池所(suo)占(zhan)(zhan)比例就有所(suo)增(zeng)加。例如，在(zai)原平流(liu)式沉(chen)(chen)淀(dian)池中(zhong)，絮(xu)凝只占(zhan)(zhan)較(jiao)小的(de)(de)體積。然而(er)在(zai)斜管(guan)沉(chen)(chen)淀(dian)池中(zhong)，絮(xu)凝部(bu)(bu)分的(de)(de)體積幾乎(hu)與沉(chen)(chen)淀(dian)部(bu)(bu)分的(de)(de)體積相仿。為此，國內不少同志在(zai)這方面(mian)進行著如何改進絮(xu)凝構筑物的(de)(de) 研究 ，并提出了(le)不少設想。對設計工作者來說，亦迫切(qie)要求有一個(ge) 科(ke)學 的(de)(de)評(ping)價 方法(fa) ，以解(jie)決如何合理選擇絮(xu)凝形式的(de)(de) 問題 。

絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)反應是一個很復雜的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)，它不(bu)(bu)僅受絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池(chi)水(shui)力(li)條件的(de)(de)控制，而(er)(er)且(qie)還(huan)與原水(shui)性(xing)質(zhi)、混凝(ning)劑品種和加藥量以及混和過(guo)(guo)程(cheng)都有密切(qie)關(guan)系。從 目(mu)前 國內外的(de)(de)研究情(qing)況來看(kan)，尚沒(mei)有一個能定量地反映(ying)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)完(wan)整數(shu)學模(mo)式，甚至作(zuo)(zuo)為(wei)定性(xing) 分(fen)析(xi) ，也還(huan)存在不(bu)(bu)少問題(ti)。這些情(qing)況就給具體設計(ji)工作(zuo)(zuo)者帶來很多困難。嚴格地說，目(mu)前不(bu)(bu)少絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池(chi)的(de)(de)設計(ji)，僅是水(shui)力(li)的(de)(de)驗算，并沒(mei)有對絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)過(guo)(guo)程(cheng)作(zuo)(zuo)完(wan)整的(de)(de)分(fen)析(xi)。因(yin)此，往(wang)往(wang)出現即(ji)使原水(shui)的(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)性(xing)質(zhi)很不(bu)(bu)相同(tong)，而(er)(er)其絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池(chi)的(de)(de)布置卻完(wan)全相同(tong)的(de)(de)情(qing)況。

根據規(gui)范或設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)手(shou)冊規(gui)定(ding)(ding)(ding)的(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)數(shu)據，進行(xing)水力 計(ji)(ji)(ji)算(suan) ，是(shi)目前(qian)絮凝(ning)池設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)中 應用(yong) 最廣泛的(de)方法。應該說它(ta)在大多數(shu)場合下是(shi)可(ke)行(xing)的(de)，但并不一定(ding)(ding)(ding)是(shi)最優的(de)，況(kuang)且(qie)，這些規(gui)定(ding)(ding)(ding)也只規(gui)定(ding)(ding)(ding)一些主要指標，至(zhi)于具體的(de)布(bu)置還(huan)需由設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)者確定(ding)(ding)(ding)。例如，一般規(gui)定(ding)(ding)(ding)隔板(ban)絮凝(ning)池的(de)流(liu)速(su)由0.6米/秒漸減(jian)至(zhi)0.2米/秒。至(zhi)于流(liu)速(su)如何遞減(jian)，以(yi)及(ji)隔板(ban)轉(zhuan)折的(de)布(bu)置和道數(shu)等(deng)(deng)等(deng)(deng)，都未作(zuo)明確規(gui)定(ding)(ding)(ding)。因而盡管所用(yong)主要指標完全相同，卻可(ke)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)成很(hen)不相同的(de)布(bu)置形式，至(zhi)于它(ta)們的(de)效(xiao)果差異則更難以(yi)鑒別。

為了探討(tao)絮凝池(chi)(chi)設計的(de)(de)合(he)(he)(he)理(li)方法，福建(jian)省凈水工藝試驗組曾提出了應(ying)(ying)用“模型絮凝池(chi)(chi)”的(de)(de)概念。其基本出發(fa)點(dian)就是認(ren)為：合(he)(he)(he)理(li)的(de)(de)反應(ying)(ying)速度應(ying)(ying)符合(he)(he)(he)流速漸變的(de)(de)原則，即反應(ying)(ying)速度由大到小呈(cheng)直(zhi)線變化(hua)，且反應(ying)(ying)池(chi)(chi)進口流速應(ying)(ying)蚊(wen)祝耄隹諏魎儻(tang)?.1米/秒(miao)。凡符合(he)(he)(he)這二個條(tiao)件的(de)(de)所(suo)謂“模型絮凝池(chi)(chi)”則被認(ren)為是理(li)想的(de)(de)絮凝池(chi)(chi)布置。

“模型絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)池(chi)”作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)探(tan)討整個絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)過程變化 規律 的(de)(de)(de)設想，是有(you)其(qi)積極意義的(de)(de)(de)。但(dan)是，要(yao)(yao)把“模型絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)池(chi)”作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)理想的(de)(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)形式，則尚缺乏(fa)足夠的(de)(de)(de)依據。作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)問題(ti)之(zhi)一(yi)，它脫離了原(yuan)水性質的(de)(de)(de)考慮。速(su)(su)度(du)漸變原(yuan)則應(ying)對(dui)不(bu)同(tong)(tong)水質條(tiao)件有(you)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求，而不(bu)宜(yi)取作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)常量。譬如，對(dui)于(yu)原(yuan)水顆粒濃度(du)不(bu)足以(yi)及(ji)絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)體不(bu)易破碎的(de)(de)(de)情況(kuang)，將較高流速(su)(su)區(qu)的(de)(de)(de)反應(ying)時間增加(jia)些，顯然(ran)是有(you)好處的(de)(de)(de)。反之(zhi)，則應(ying)增加(jia)較低流速(su)(su)區(qu)的(de)(de)(de)比例。另外，隔板絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)的(de)(de)(de)轉(zhuan)折(zhe)，從“模型絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)池(chi)”的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求考慮，顯然(ran)是不(bu)符合要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)。但(dan)是實際上在絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)的(de)(de)(de)最(zui)初階段，它往往起(qi)到了促(cu)進絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)的(de)(de)(de)效果。“模型絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)池(chi)”用(yong)流速(su)(su)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)比較的(de)(de)(de)相似(si)關(guan)系(xi)，與(yu)絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning) 理論 所采用(yong)的(de)(de)(de)以(yi)速(su)(su)度(du)梯(ti)度(du)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)相似(si)關(guan)系(xi)有(you)所區(qu)別。隨著絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)形式的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)，同(tong)(tong)樣的(de)(de)(de)流速(su)(su)，其(qi)速(su)(su)度(du)梯(ti)度(du)可相差達數倍。因此(ci)關(guan)于(yu)“模型絮(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)池(chi)”的(de)(de)(de)設想尚有(you)不(bu)少問題(ti)需(xu)要(yao)(yao)進一(yi)步(bu)深入研究。

目前(qian)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)設(she)計(ji)中(zhong)一(yi)個普遍(bian)問題就(jiu)是沒有(you)考慮進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)的處(chu)理水(shui)水(shui)質(zhi)。眾所(suo)周知(zhi)，良好的絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)反應(ying)必須(xu)具(ju)備(bei)二個條件(jian)(jian)，即具(ju)有(you)充分絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)能力的顆(ke)粒以及合(he)適的反應(ying)水(shui)力條件(jian)(jian)。實(shi)際上，它(ta)們就(jiu)是絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)過程(cheng)中(zhong)的“內因”和“外(wai)因”。水(shui)力條件(jian)(jian)只有(you)適合(he)欲(yu)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)顆(ke)粒的絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)要求時，才(cai)能促進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)的進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行。反之則(ze)不(bu)僅不(bu)能促進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)的進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行，甚至使(shi)已(yi)經(jing)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)的顆(ke)粒破壞。因此作為具(ju)體(ti)的絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)設(she)計(ji)，就(jiu)必須(xu)考慮到處(chu)理水(shui)的水(shui)質(zhi)條件(jian)(jian)。但是這卻是目前(qian)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)設(she)計(ji)中(zhong)最薄弱(ruo)的環節。

本文(wen)(wen)的(de)(de)目的(de)(de)就是想(xiang)探(tan)索(suo)一(yi)(yi)種能夠根據(ju)原水條件來(lai)確定絮凝(ning)池合適指標(biao)的(de)(de)方法(fa)。應該說本文(wen)(wen)所述 內容(rong) 僅僅是一(yi)(yi)個(ge)設想(xiang)，尚缺乏實驗(yan)的(de)(de)驗(yan)證。本文(wen)(wen)的(de)(de)目的(de)(de)是為引起有關同志(zhi)對這一(yi)(yi)課題(ti)的(de)(de)重視，共同對此(ci)加以探(tan)討。由于作(zuo)者(zhe)水平(ping)有限，時間倉足，所述內容(rong)可能存在不少錯誤，請大家批(pi)評(ping)指正(zheng)。

為了敘述(shu)方(fang)便起見，本(ben)文首先對這一設(she)想(xiang)的(de)基本(ben)假設(she)作(zuo)探(tan)討和闡明(ming)，然(ran)后(hou)就建(jian)議(yi)的(de)方(fang)法作(zuo)一概(gai)要(yao)介紹。最后(hou)就其可能獲得的(de)應用作(zuo)一分析。

絮凝(ning)的相似關系(xi)

所謂合(he)理設計(ji)，無非是從許多可供(gong)選擇(ze)的(de)(de)方(fang)案中，選定一(yi)(yi)種最能符(fu)合(he)要求的(de)(de)方(fang)案。同樣(yang)，絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池(chi)的(de)(de)合(he)理設計(ji)，就是要從諸多的(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)形(xing)式，以(yi)及不同的(de)(de)指(zhi)(zhi)標中，選擇(ze)一(yi)(yi)種最能適合(he)具(ju)體絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)條件而又(you)切(qie)實可行的(de)(de)形(xing)式和(he)指(zhi)(zhi)標。鑒(jian)于目前(qian)的(de)(de)研究水平，僅用理論(lun)的(de)(de)方(fang)法還無法解(jie)答上述課題(ti)，因(yin)此(ci)還需借助于實驗(yan)手段。實驗(yan)的(de)(de)目的(de)(de)就是可以(yi)在較(jiao)小規模下(xia)模擬實際(ji)的(de)(de)效果，以(yi)便對可供(gong)選擇(ze)的(de)(de)方(fang)案加以(yi)比(bi)較(jiao)。和(he)其它許多實驗(yan)一(yi)(yi)樣(yang)，絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)的(de)(de)實驗(yan)也(ye)需要解(jie)決(jue)一(yi)(yi)個模擬的(de)(de)相似問(wen)題(ti)。也(ye)就是說需要解(jie)決(jue)怎(zen)樣(yang)在較(jiao)小規模的(de)(de)試驗(yan)中，獲得與真實絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)池(chi)同樣(yang)的(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)結果。

對(dui)(dui)于絮凝(ning)(ning)(ning)反應來說，需(xu)(xu)待(dai)解決(jue)的(de)(de)相(xiang)似關系主(zhu)要有二個，即處(chu)理水(shui)的(de)(de)水(shui)質條(tiao)件和(he)絮凝(ning)(ning)(ning)池的(de)(de)水(shui)力條(tiao)件。關于水(shui)質條(tiao)件，一(yi)(yi)般(ban)采(cai)用(yong)真實(shi)(shi)(shi)水(shui)樣還(huan)是(shi)容易辦到的(de)(de)。例如選擇若干(gan)具有代(dai)表性處(chu)理對(dui)(dui)象的(de)(de)原水(shui)，加注(zhu)適(shi)量混(hun)凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)，并經充分混(hun)和(he)，即可供(gong)作(zuo)絮凝(ning)(ning)(ning)的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)。至(zhi)(zhi)于水(shui)力條(tiao)件，則(ze)(ze)不能依靠實(shi)(shi)(shi)際絮凝(ning)(ning)(ning)池來作(zuo)試驗(yan)。因設計(ji)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)要對(dui)(dui)多(duo)種方案進行對(dui)(dui)比，而這在(zai)實(shi)(shi)(shi)際絮凝(ning)(ning)(ning)池中是(shi)難以完(wan)全(quan)實(shi)(shi)(shi)現的(de)(de)。為(wei)此(ci)，需(xu)(xu)要尋找合適(shi)的(de)(de)水(shui)力條(tiao)件作(zuo)模擬(ni)相(xiang)似。對(dui)(dui)于水(shui)力條(tiao)件，一(yi)(yi)般(ban)可以采(cai)用(yong)雷諾數或(huo)弗(fu)魯特數相(xiang)似，也可采(cai)用(yong)其(qi)它相(xiang)似準則(ze)(ze)。至(zhi)(zhi)于采(cai)用(yong)何種相(xiang)似方法則(ze)(ze)應視(shi)研究(jiu)對(dui)(dui)象而定。為(wei)此(ci)有必要就絮凝(ning)(ning)(ning)過程中水(shui)力條(tiao)件的(de)(de)作(zuo)用(yong)作(zuo)一(yi)(yi)分析，以確(que)定相(xiang)似關系。

絮(xu)凝(ning)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)使(shi)細小顆(ke)(ke)(ke)粒彼(bi)此(ci)聚集。除了顆(ke)(ke)(ke)粒具(ju)有絮(xu)凝(ning)能(neng)力(li)外(wai)，還必(bi)須創(chuang)造顆(ke)(ke)(ke)粒彼(bi)此(ci)接觸，或者接近(達到顆(ke)(ke)(ke)粒吸附的(de)(de)(de)(de)(de)作用范圍以(yi)內(nei))的(de)(de)(de)(de)(de)機會。否(fou)則，若(ruo)保持顆(ke)(ke)(ke)粒間的(de)(de)(de)(de)(de)相對位置不變(bian)，即(ji)使(shi)顆(ke)(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)性(xing)能(neng)極為良好，也無法聚集。可以(yi)通過三(san)個途徑，使(shi)顆(ke)(ke)(ke)粒達到彼(bi)此(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)接觸：水分(fen)子的(de)(de)(de)(de)(de)熱力(li)運動、顆(ke)(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)(de)(de)沉速差(cha)異(yi)和水體的(de)(de)(de)(de)(de)流動。

所(suo)謂熱力運(yun)動(dong)產生的(de)(de)顆(ke)粒(li)碰撞(zhuang)，是由(you)于水分(fen)子進行的(de)(de)雜亂而(er)沒有規(gui)則的(de)(de)運(yun)動(dong)(布(bu)朗運(yun)動(dong))，不(bu)斷(duan)撞(zhuang)擊(ji)附近的(de)(de)膠體(ti)顆(ke)粒(li)，使(shi)顆(ke)粒(li)也(ye)進行著雜亂而(er)沒有規(gui)則的(de)(de)運(yun)動(dong)，從而(er)獲得了顆(ke)粒(li)彼此(ci)碰撞(zhuang)的(de)(de)機(ji)會(hui)。這種接觸機(ji)會(hui)與(yu)溫(wen)度有關(guan)，而(er)與(yu)液體(ti)的(de)(de)流動(dong)無關(guan)。因而(er)只要保持(chi)溫(wen)度和時間的(de)(de)因素相(xiang)同(tong)，熱力運(yun)動(dong)造成的(de)(de)碰撞(zhuang)也(ye)是相(xiang)同(tong)的(de)(de)。

至于(yu)沉(chen)速差(cha)異產(chan)(chan)生的(de)顆(ke)粒碰(peng)(peng)撞，往(wang)往(wang)在(zai)(zai)沉(chen)淀池中有明顯的(de)作用。然(ran)而在(zai)(zai)絮(xu)凝(ning)池中，由于(yu)其(qi)顆(ke)粒一般尚屬細(xi)小，沉(chen)速不大，可(ke)以說差(cha)異所產(chan)(chan)生的(de)碰(peng)(peng)撞作用在(zai)(zai)絮(xu)凝(ning)池中，不占統治(zhi)地位可(ke)予忽略(lve)。

一般認(ren)為在(zai)絮(xu)凝池中，對顆粒碰(peng)撞起主導作用的(de)主要是(shi)水體(ti)的(de)流動，也就(jiu)是(shi)由于水體(ti)流動所產生的(de)能(neng)量損耗而造成的(de)。

一般關(guan)于水(shui)體(ti)流(liu)動所產生的碰撞公式可表(biao)示為：

J=2Gd3N2/3　　　　　(1)

式中：J為單位時間單位體積(ji)內顆粒接觸的機(ji)會(hui);

d為(wei)顆粒(li)的有(you)效粒(li)徑(jing);

N為單位體積內(nei)的(de)顆(ke)粒數;

G為計(ji)算范圍內的絕對平均速(su)度(du)(du)梯度(du)(du)。

平均速度(du)梯(ti)度(du)值可用下(xia)式計(ji)算(suan)：

G=(W/μ)0.5　　　　　　　　　(2)

式中：W為單(dan)位體積單(dan)位時間(jian)所消耗的功(gong);

μ為(wei)液體(ti)的(de)動力粘滯(zhi)系數。

一般認為式(1)只適(shi)用于(yu)層流(liu)，而大多數絮(xu)凝池的(de)水源均(jun)屬紊流(liu)。對于(yu)紊流(liu)條(tiao)件下顆粒的(de)碰(peng)撞頻率(lv)，Levich提出了如下公式:

J=12πβd3n3(ε0/μ)0.5　　　　　(3)

式中：β為系數(shu);

ε0為有效能量消耗率。

比較式(shi)(1)與式(shi)(3)，除了系數(shu)差別外，主要是(shi)式(shi)(3)所用的(de)功為有效(xiao)(xiao)能(neng)量，而(er)式(shi)(1)則采用計算的(de)能(neng)量，兩者相差一個效(xiao)(xiao)率(lv)系數(shu)。而(er)在實用上(shang)有效(xiao)(xiao)能(neng)量是(shi)難(nan)以確定的(de)，仍需用計算的(de)能(neng)量來表(biao)示。

因(yin)(yin)此，無論(lun)是式(shi)(1)或式(shi)(3)，作為單位時間(jian)單位體(ti)積內(nei)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)碰撞的(de)(de)(de)因(yin)(yin)素都是顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)粒(li)(li)(li)徑(jing)、濃度以及水(shui)(shui)流(liu)的(de)(de)(de)速度梯(ti)度。實際上，這里包含了二(er)個(ge)方面的(de)(de)(de)內(nei)容，即以顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)粒(li)(li)(li)徑(jing)及濃度為代(dai)(dai)表的(de)(de)(de)參與絮(xu)凝的(de)(de)(de)水(shui)(shui)質條件和(he)以G為代(dai)(dai)表的(de)(de)(de)絮(xu)凝池水(shui)(shui)力條件。由于粒(li)(li)(li)徑(jing)和(he)濃度已由真(zhen)實水(shui)(shui)樣(yang)(yang)來模擬(ni)，因(yin)(yin)而只(zhi)要保持G值相似，理論(lun)上即可得到同樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)碰撞條件。

但是(shi)應(ying)該指出，顆粒(li)的(de)碰(peng)撞并不就(jiu)是(shi)顆粒(li)的(de)聚(ju)集(ji)。對于不同(tong)(tong)絮凝能力的(de)顆粒(li)，在同(tong)(tong)樣(yang)(yang)碰(peng)撞次數時，應(ying)該得到程度不同(tong)(tong)的(de)聚(ju)集(ji)。也就(jiu)是(shi)說它(ta)們的(de)有效聚(ju)集(ji)比例是(shi)各不相同(tong)(tong)的(de)。但是(shi)，如(ru)采用真實水樣(yang)(yang)作為絮凝的(de)模擬(ni)，則這(zhe)一因素同(tong)(tong)樣(yang)(yang)可在實驗(yan)中獲(huo)得反映。

另外，在(zai)模擬絮(xu)凝(ning)水力(li)(li)條件時還需考慮一個重要的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)，即絮(xu)凝(ning)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)破(po)(po)(po)碎(sui)，或絮(xu)凝(ning)體(ti)(ti)大(da)小的(de)(de)(de)限(xian)制條件。絮(xu)凝(ning)體(ti)(ti)所能承受的(de)(de)(de)水流剪力(li)(li)是有限(xian)度(du)的(de)(de)(de)。隨著絮(xu)凝(ning)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)增大(da)，相應(ying)的(de)(de)(de)抗剪能力(li)(li)會減弱。與水流共同運(yun)動的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)體(ti)(ti)，受到液體(ti)(ti)切(qie)應(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)作用。因(yin)此，當液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)切(qie)應(ying)力(li)(li)大(da)于絮(xu)凝(ning)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)抗剪能力(li)(li)時，絮(xu)凝(ning)體(ti)(ti)將(jiang)被破(po)(po)(po)碎(sui)。因(yin)此在(zai)模擬絮(xu)凝(ning)反應(ying)時，除(chu)了(le)模擬顆粒碰(peng)撞而(er)(er)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)聚(ju)集外，還需要模擬因(yin)液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)切(qie)應(ying)力(li)(li)而(er)(er)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)破(po)(po)(po)碎(sui)。

眾所周知(zhi)，液(ye)(ye)體的切(qie)應力可由(you)二(er)部(bu)分組成(cheng)，即粘(zhan)滯阻(zu)力及混(hun)摻阻(zu)力。對(dui)于(yu)層流條件，切(qie)應力純由(you)粘(zhan)滯阻(zu)力產生(sheng)。對(dui)于(yu)紊流條件，則主要(yao)由(you)混(hun)摻阻(zu)力產生(sheng)(除邊界(jie)層附近外)。這二(er)種切(qie)應力的大小都決定(ding)于(yu)液(ye)(ye)體的速(su)度(du)梯度(du)。

在速(su)度梯度G中，所謂消耗的(de)(de)(de)功(gong)，也就是指(zhi)切(qie)應(ying)力所做的(de)(de)(de)功(gong)。因為只(zhi)有切(qie)應(ying)力所做的(de)(de)(de)功(gong)是不(bu)可(ke)逆(ni)的(de)(de)(de)，也就是由機械(xie)能轉化為熱能。

丹保(bao)憲仁教(jiao)授在(zai)(zai)分析絮凝過程中，考(kao)慮到(dao)水流切應力對絮粒(li)的破碎(sui)影(ying)響，引入了顆粒(li)最大成長度(du)Sm的概念(nian)，也就是說Sm代表在(zai)(zai)一定的水流條件下，能形成最大粒(li)徑的原始(shi)顆粒(li)數。丹保(bao)教(jiao)授通過試(shi)驗得(de)出，在(zai)(zai)原水水質條件不變時，Sm是有效能量消耗(hao)率ε0(或速度(du)梯度(du)G)的函(han)數。

通(tong)過對絮(xu)(xu)凝(ning)過程(cheng)中一些主要現象的(de)分析，包括顆粒(li)的(de)碰撞(zhuang)，因(yin)碰撞(zhuang)產(chan)生(sheng)的(de)聚(ju)集、絮(xu)(xu)凝(ning)體尺寸(cun)的(de)限制(zhi)以及水流(liu)(liu)對絮(xu)(xu)凝(ning)體的(de)剪切，我們得到了(le)可用真實水樣模擬(ni)(ni)水質特征以及用G值模擬(ni)(ni)水流(liu)(liu)特征這樣兩個關系。

采用(yong)(yong)G值來(lai)模擬絮(xu)(xu)凝(ning)(ning)池的(de)水(shui)流絮(xu)(xu)凝(ning)(ning)特征(zheng)，至少(shao)在(zai)二方面(mian)是(shi)(shi)有用(yong)(yong)處的(de)，一是(shi)(shi)可以把(ba)真實絮(xu)(xu)凝(ning)(ning)池的(de)研究縮小(xiao)到在(zai)實驗室(shi)內進行，也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)只要維持(chi)實驗條件的(de)G值與真實池相(xiang)同。其結果(guo)也(ye)應相(xiang)同。另(ling)一是(shi)(shi)可以用(yong)(yong)作不同絮(xu)(xu)凝(ning)(ning)形式(shi)的(de)比較，也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)即(ji)使絮(xu)(xu)凝(ning)(ning)池的(de)水(shui)流形態(tai)相(xiang)差(cha)甚大，只要其過程的(de)G值相(xiang)同，(當(dang)然(ran)還應考慮(lv)不同絮(xu)(xu)凝(ning)(ning)池形式(shi)有效(xiao)能量利(li)用(yong)(yong)的(de)差(cha)別)效(xiao)果(guo)也(ye)應相(xiang)同。

假設和設想

作為(wei) 研究 的(de) 方法(fa) 可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)是(shi)微(wei)(wei)觀(guan)(guan)的(de)，也可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)是(shi)宏(hong)觀(guan)(guan)的(de)。大多(duo)(duo) 理論(lun) 研究都以(yi)(yi)(yi)微(wei)(wei)粒(li)(li)(li)作為(wei)對象。由于實際的(de)原(yuan)水是(shi)由不(bu)(bu)同(tong)顆粒(li)(li)(li)所組成(cheng)，不(bu)(bu)僅粒(li)(li)(li)徑呈一定分(fen)(fen)布(bu)，而(er)且其性質也各不(bu)(bu)相同(tong)。對于水流條件來(lai)(lai)說，同(tong)樣(yang)(yang)存在一個(ge)斷面(mian)內(nei)的(de)速(su)(su)度(du)(du)梯度(du)(du)各不(bu)(bu)相同(tong)。可(ke)(ke)能(neng)在同(tong)一時刻同(tong)一斷面(mian)上，既有顆粒(li)(li)(li)的(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)，又(you)有顆粒(li)(li)(li)的(de)破碎。因(yin)此，采用(yong)微(wei)(wei)粒(li)(li)(li)的(de) 分(fen)(fen)析 方法(fa)， 問(wen)題 要復(fu)雜(za)的(de)多(duo)(duo)。甚至在很多(duo)(duo)情(qing)況下難以(yi)(yi)(yi)辦(ban)到。微(wei)(wei)觀(guan)(guan)現象的(de)分(fen)(fen)析，可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)幫助我(wo)們(men)對問(wen)題的(de)考慮(lv)(如前(qian)節所作的(de)那樣(yang)(yang))，但試驗還應以(yi)(yi)(yi)整個(ge)懸濁(zhuo)液在絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)過程中的(de)平均(jun)(jun)效果作代表。這(zhe)樣(yang)(yang)，我(wo)們(men)就不(bu)(bu)必(bi)去分(fen)(fen)析諸如顆粒(li)(li)(li)大小的(de)組成(cheng)分(fen)(fen)布(bu)，斷面(mian)各點的(de)速(su)(su)度(du)(du)梯度(du)(du)分(fen)(fen)布(bu)以(yi)(yi)(yi)及絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)顆粒(li)(li)(li)的(de)沉速(su)(su)分(fen)(fen)布(bu)等(deng)等(deng)。而(er)分(fen)(fen)別用(yong)平均(jun)(jun)粒(li)(li)(li)徑、平均(jun)(jun)速(su)(su)度(du)(du)梯度(du)(du)以(yi)(yi)(yi)及平均(jun)(jun)沉速(su)(su)來(lai)(lai)表示(shi)。。

對于(yu)絮凝效(xiao)果(guo)的(de)評(ping)價，一般可以(yi)(yi)采(cai)用(yong)顆粒(li)粒(li)徑(jing)、顆粒(li)沉(chen)速(su)以(yi)(yi)及沉(chen)淀后(hou)(hou)濁(zhuo)(zhuo)度去(qu)(qu)除率(lv)等來表(biao)示(shi)。無論(lun)(lun)是顆粒(li)粗徑(jing)的(de)加大，沉(chen)速(su)的(de)加快以(yi)(yi)及沉(chen)淀后(hou)(hou)濁(zhuo)(zhuo)度去(qu)(qu)除率(lv)的(de)增加都(dou)(dou)能反映(ying)絮凝效(xiao)果(guo)的(de)提(ti)高。在理論(lun)(lun)研究方面，一般以(yi)(yi)粒(li)徑(jing)為指標的(de)居多(duo)。許(xu)多(duo)理論(lun)(lun)公式都(dou)(dou)與粒(li)徑(jing)有(you)(you)關(guan)(guan)。對于(yu)后(hou)(hou)續(xu)處理的(de)沉(chen)淀 計算(suan) 來說，采(cai)用(yong)沉(chen)速(su)的(de)概念較(jiao)為有(you)(you)利。因為沉(chen)淀池設計希望提(ti)供反應(ying)后(hou)(hou)的(de)沉(chen)速(su)數據。然而對于(yu)測(ce)定來說，采(cai)用(yong)濁(zhuo)(zhuo)度指標最(zui)為方便(bian)。實際上這三個指標都(dou)(dou)是相互關(guan)(guan)聯的(de)。沉(chen)淀后(hou)(hou)濁(zhuo)(zhuo)度去(qu)(qu)除率(lv)可以(yi)(yi)間接地(di)表(biao)達懸濁(zhuo)(zhuo)液的(de)平均沉(chen)速(su)。

為(wei)了探(tan)討方(fang)便起見，我們在(zai)研(yan)究設想方(fang)案時(shi)，仍(reng)以平均(jun)沉速作為(wei)指(zhi)標(biao);而(er)作為(wei)實驗的手(shou)段，則以沉淀后濁度去(qu)除率為(wei)指(zhi)標(biao)。

此外，我(wo)們(men)還作(zuo)了(le)一個假設，就是(shi)由不同(tong)方式獲(huo)得(de)(de)(de)相同(tong)絮(xu)凝(ning)(ning)效(xiao)果的(de)(de)懸濁(zhuo)液，在其進(jin)一步(bu)作(zuo)絮(xu)凝(ning)(ning)反(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)(shi)，應(ying)(ying)獲(huo)得(de)(de)(de)同(tong)樣的(de)(de)結果，例(li)如采用(yong)G1值(zhi)(zhi)的(de)(de)速度梯度反(fan)應(ying)(ying)T1時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)后，得(de)(de)(de)到了(le)懸濁(zhuo)液的(de)(de)平均沉(chen)速為V，而(er)用(yong)另(ling)一G2值(zhi)(zhi)反(fan)應(ying)(ying)T2時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)后也可得(de)(de)(de)到平均沉(chen)速為V，我(wo)們(men)就認(ren)為這二(er)者效(xiao)果相同(tong)，同(tong)時(shi)(shi)(shi)，盡管它們(men)形成的(de)(de)條件各不相同(tong)，但在進(jin)一步(bu)絮(xu)凝(ning)(ning)時(shi)(shi)(shi)，二(er)者應(ying)(ying)該獲(huo)得(de)(de)(de)同(tong)等的(de)(de)絮(xu)凝(ning)(ning)條件。

根據(ju)以(yi)上對絮凝(ning)過程以(yi)及基本假設(she)的(de)分析，我(wo)們(men)就可(ke)以(yi)進而討論絮凝(ning)池合理設(she)計的(de)設(she)想方(fang)案。

如果把單位體積中(zhong)顆粒所占的比例用φ來表示(shi)，即(ji)：

φ=N(π/6)d3　　　　(4)

則參(can)照(zhao)式(shi)(1)及式(shi)(3)，并假定顆(ke)粒的每(mei)一次(ci)碰撞均產生(sheng)聚集，那(nei)么顆(ke)粒濃度的時(shi)間變化率就應為：

dN/dt=-KsN　　　　　　　(5)

式中：Ks取決于G和φ，即Ks=kGφ。

將式(5)積分，可得：

N=N0e-Kst　　　　　　(6)

式(shi)中：N為(wei)絮凝時間為(wei)t時的顆粒總(zong)濃度(du);

No為絮凝開(kai)始時(t=0)的顆粒總濃度。

假(jia)如絮(xu)凝過程(cheng)中密度保持不變，即φ固定，則上式可換(huan)算成粒徑的變化(hua)關(guan)系(xi)。即：

d=d0e(Kst/3)

式中：d及do分(fen)別為時(shi)間t及t=0時(shi)的顆粒(li)粒(li)徑。

也就是說。如(ru)果顆(ke)粒(li)(li)的(de)(de)每(mei)次碰撞均屬有(you)效，則其粒(li)(li)徑的(de)(de)增(zeng)長(chang)(chang)(或(huo)相應沉速的(de)(de)增(zeng)長(chang)(chang))理論上應如(ru)圖1所示的(de)(de)形(xing)式。粒(li)(li)徑(或(huo)沉速)隨時間呈(cheng)指數關系增(zeng)加(jia)。其增(zeng)長(chang)(chang)的(de)(de)速率取決于ks值。即Ks越(yue)大增(zeng)長(chang)(chang)速率越(yue)快。ks與水流的(de)(de)速度梯(ti)度及原水顆(ke)粒(li)(li)體積比(bi)成(cheng)正比(bi)。因(yin)此(ci)當G值增(zeng)加(jia)。或(huo)者顆(ke)粒(li)(li)濃度增(zeng)加(jia)時，粒(li)(li)徑(或(huo)沉速)的(de)(de)增(zeng)長(chang)(chang)就迅速。

圖(tu)1所(suo)示為理論(lun)曲線，然(ran)而(er)，根(gen)據(ju)一般攪拌(ban)(ban)試(shi)驗的(de)結果，所(suo)得(de)圖(tu)形(xing)與圖(tu)1有(you)(you)很大(da)出(chu)入，大(da)致(zhi)得(de)到象圖(tu)2實線所(suo)示的(de)曲線。也就是說(shuo)，在維持(chi)G值不(bu)變(bian)情況下(xia)，沉(chen)(chen)速(su)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)的(de)速(su)率不(bu)一定是隨時間(jian)(jian)增(zeng)(zeng)加(jia)而(er)加(jia)速(su)。在開(kai)始(shi)時或開(kai)始(shi)以后(hou)(hou)較短時間(jian)(jian)，沉(chen)(chen)速(su)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)形(xing)式與理論(lun)曲線大(da)致(zhi)相(xiang)似。但以后(hou)(hou)其增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)率不(bu)僅不(bu)是逐(zhu)步(bu)增(zeng)(zeng)加(jia)，相(xiang)反(fan)出(chu)現逐(zhu)步(bu)減小，最(zui)后(hou)(hou)趨向(xiang)于某一極(ji)值Vmax。我(wo)們不(bu)妨稱Vmax為某一G值時的(de)極(ji)限沉(chen)(chen)速(su)。例如，在作一般反(fan)應的(de)攪拌(ban)(ban)試(shi)驗時，最(zui)初5～10分(fen)鐘效果增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)較明(ming)(ming)顯。然(ran)而(er)超過10分(fen)鐘以后(hou)(hou)其反(fan)應效果一般很少有(you)(you)明(ming)(ming)顯增(zeng)(zeng)加(jia)。如果不(bu)改變(bian)攪拌(ban)(ban)速(su)度，那么即(ji)使攪拌(ban)(ban)20分(fen)鐘或30分(fen)鐘，其結果往往不(bu)會有(you)(you)什么變(bian)化。

產(chan)生(sheng)理論曲(qu)線與試驗曲(qu)線不(bu)一(yi)(yi)致的(de)(de)原(yuan)因，很容易得到介釋(shi)。理論曲(qu)線假定顆粒的(de)(de)每一(yi)(yi)次碰撞都產(chan)生(sheng)聚集，實際上顆粒碰撞時不(bu)僅(jin)不(bu)一(yi)(yi)定聚集，而(er)且還可能被破碎。圖2中陰(yin)影部分實際上代表了碰撞中的(de)(de)無效(xiao)和破碎部分。由(you)于V與絮凝結果的(de)(de)沉速相比是微小(xiao)的(de)(de)，故一(yi)(yi)般(ban)可略(lve)而(er)不(bu)計(ji)。

但是(shi)圖2的(de)試(shi)驗曲線是(shi)用(yong)同(tong)一水質、同(tong)一G值(zhi)試(shi)驗的(de)結(jie)果(guo)。如果(guo)改變G值(zhi)，情況就會(hui)不同(tong)。實際(ji)上在進(jin)行攪(jiao)拌試(shi)驗時(shi)，用(yong)肉眼也可發(fa)現。在經(jing)一定時(shi)間(jian)攪(jiao)拌后，停止漿板(ban)的(de)轉(zhuan)動，由(you)于(yu)水流的(de)慣性，液體仍在旋轉(zhuan)。但G值(zhi)顯(xian)然逐(zhu)漸減小，此(ci)時(shi)所看到(dao)的(de)絮(xu)凝體往往明顯(xian)地(di)優于(yu)攪(jiao)拌時(shi)的(de)絮(xu)凝體。其原因也較清(qing)楚，由(you)于(yu)G值(zhi)減小，其極(ji)限沉速就相應(ying)增大，雖然此(ci)時(shi)的(de)絮(xu)凝時(shi)間(jian)尚達不到(dao)相應(ying)的(de)極(ji)限沉速，但顆粒還是(shi)向加大的(de)方向 發(fa)展 。

因此，為(wei)了探索合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)水流(liu)條件，就(jiu)應該對不(bu)(bu)(bu)同(tong)G值(zhi)(zhi)情(qing)況下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)分別(bie)進行試(shi)驗。圖3所(suo)示為(wei)可(ke)能(neng)獲(huo)(huo)得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)組試(shi)驗結果(guo)。a、b、c分別(bie)代表低、中、高三種不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)，按照理(li)論曲線(虛線)應該出現(xian)G值(zhi)(zhi)越高，增長(chang)越快(kuai)。但(dan)(dan)實際情(qing)況在(zai)(zai)在(zai)(zai)有所(suo)出入。在(zai)(zai)開始階(jie)段無凝(ning)(ning)應該是(shi)G值(zhi)(zhi)越高絮凝(ning)(ning)效(xiao)果(guo)增長(chang)越快(kuai)。因為(wei)此時顆粒(li)尚(shang)屬細(xi)小。碰(peng)撞產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)作用(yong)應是(shi)主要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。但(dan)(dan)是(shi)當(dang)(dang)顆粒(li)增長(chang)到(dao)(dao)某(mou)一(yi)(yi)程度后，顆粒(li)聚(ju)集受(shou)到(dao)(dao)一(yi)(yi)定限(xian)(xian)制，還(huan)將(jiang)(jiang)受(shou)到(dao)(dao)破碎的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 影響(xiang) ，也(ye)就(jiu)是(shi)逐步趨向(xiang)于(yu)(yu)某(mou)一(yi)(yi)極限(xian)(xian)沉(chen)(chen)速。由(you)于(yu)(yu)G值(zhi)(zhi)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，極限(xian)(xian)沉(chen)(chen)速小，而G值(zhi)(zhi)低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，極限(xian)(xian)沉(chen)(chen)速大，因而它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)驗曲線必(bi)然相(xiang)交(jiao)(如(ru)圖2中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)A點(dian)及B點(dian));也(ye)就(jiu)是(shi)說，當(dang)(dang)用(yong)C的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)反應tA時，與用(yong)b的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)反應tA時，將(jiang)(jiang)獲(huo)(huo)得(de)同(tong)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒(li)沉(chen)(chen)速。同(tong)樣(yang)(yang)，對用(yong)c的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)反應tB時，與用(yong)a的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)反應tB時應具同(tong)等效(xiao)果(guo)。然而當(dang)(dang)絮凝(ning)(ning)時間超過交(jiao)點(dian)時，低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)將(jiang)(jiang)可(ke)獲(huo)(huo)得(de)較(jiao)快(kuai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒(li)沉(chen)(chen)速增長(chang)，高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)沉(chen)(chen)速增長(chang)反而減慢(man)，這(zhe)也(ye)就(jiu)是(shi)絮凝(ning)(ning)池設(she)計(ji)(ji)中采用(yong)改變流(liu)速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因。由(you)圖3可(ke)知，如(ru)果(guo)不(bu)(bu)(bu)考慮絮凝(ning)(ning)時間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)短，采用(yong)低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)可(ke)以獲(huo)(huo)得(de)較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)效(xiao)果(guo)。但(dan)(dan)是(shi)這(zhe)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)顯然也(ye)是(shi)不(bu)(bu)(bu)合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。因為(wei)絮凝(ning)(ning)池合理(li)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)要求以最短的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間獲(huo)(huo)得(de)最好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。

圖3所示的試驗結果，對進行絮凝池的合理設計很為有用，后面將(jiang)作進一步討(tao)論。

此(ci)外，如前(qian)所述，絮凝(ning)效果不(bu)僅與水流條件(G值)有關，而(er)且也(ye)與處理水的性質有很大關系(xi)。那(nei)么在這樣的試驗中，水質的差異能否(fou)得到(dao)反映，這是需要考慮的。

從絮凝角度(du)考(kao)慮的(de)(de)水(shui)質特征，主要(yao)應(ying)包(bao)括原水(shui)的(de)(de)顆(ke)(ke)粒濃度(du)，顆(ke)(ke)粒的(de)(de)絮凝能(neng)力(li)以及(ji)顆(ke)(ke)粒的(de)(de)抗(kang)剪(jian)強度(du)。

顆(ke)(ke)(ke)粒(li)濃(nong)度(du)(du)(du)高(gao)，粒(li)間的(de)(de)(de)接觸機(ji)會(hui)多，因(yin)(yin)而(er)就具有(you)較迅(xun)速(su)增大(da)(da)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)的(de)(de)(de)可能(neng)。如果單(dan)體(ti)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)的(de)(de)(de)絮凝能(neng)力和抗剪強度(du)(du)(du)都(dou)一樣，那(nei)么濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)高(gao)低基本(ben)上對(dui)其極限沉(chen)速(su)值不(bu)會(hui)產(chan)生很(hen)大(da)(da)影響(xiang)。但(dan)如果考慮除水流(liu)切應力外，顆(ke)(ke)(ke)粒(li)碰(peng)撞 時(shi)尚(shang) 有(you)其衡量的(de)(de)(de)作用，則可能(neng)出(chu)現(xian)高(gao)濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)極限沉(chen)速(su)略小于低濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)。當然，對(dui)于濃(nong)度(du)(du)(du)高(gao)到某一程度(du)(du)(du)(例如污泥循環(huan)等(deng)類型)，是否尚(shang)有(you)其它(ta)絮凝作用機(ji)理，尚(shang)有(you)待進一步探討(tao)。因(yin)(yin)此圖4a所示的(de)(de)(de)二條曲線大(da)(da)致上反映了其它(ta)條件相同時(shi)濃(nong)度(du)(du)(du)高(gao)低的(de)(de)(de)影響(xiang)。由圖可見(jian)。一般情(qing)況下，達到同一沉(chen)速(su)所需的(de)(de)(de)絮凝時(shi)間隨濃(nong)度(du)(du)(du)增加而(er)減少。

顆粒的(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)能力(li)(li)在絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)過(guo)程中(zhong)起著重要(yao)作(zuo)用。例(li)如由(you)于(yu)混凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)選擇不當或加(jia)(jia)注(zhu)量(liang)不足(zu)，均(jun)可使顆粒缺(que)乏必要(yao)的(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)能力(li)(li)，此時(shi)，即(ji)使接(jie)觸機會很(hen)多，然而其(qi)聚集(ji)效果卻(que)很(hen)差(cha)。對這些絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)能力(li)(li)差(cha)的(de)水質，其(qi)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)進展必然非常緩慢，相應的(de)極限沉(chen)速也(ye)很(hen)低。而要(yao)達(da)到極限沉(chen)速所(suo)需的(de)時(shi)間也(ye)很(hen)長(chang)，實(shi)際生產中(zhong)，往往采(cai)用不斷調整混凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)加(jia)(jia)注(zhu)量(liang)的(de)辦法，來調節(jie)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)效果，其(qi)實(shi)質也(ye)就是(shi)不斷改變顆粒凝(ning)(ning)(ning)絮(xu)(xu)(xu)能力(li)(li)，以滿(man)足(zu)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)的(de)要(yao)求(qiu)。圖(tu)(tu)4b的(de)曲線代表了絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)能力(li)(li)的(de)影響。由(you)圖(tu)(tu)可知(zhi)，對絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)能力(li)(li)弱的(de)處理水，其(qi)無效碰(peng)撞占有重要(yao)比例(li)。

顆粒的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)取(qu)決于(yu)原(yuan)水顆粒性質(zhi)以(yi)及絮凝(ning)(ning)體的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)結構。例如對(dui)于(yu)主(zhu)要由(you)(you)色度(du)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)原(yuan)水，由(you)(you)于(yu)膠體所帶負電荷較強(qiang)(qiang)(qiang)，聚集顆粒組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)結構就與一般濁度(du)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)原(yuan)水不同。相應的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)也有(you)所區(qu)別。顆粒抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)直接影響(xiang)著絮凝(ning)(ning)顆粒的(de)(de)(de)極限(xian)(xian)沉(chen)速(su)，抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)大(da)，允許的(de)(de)(de)極限(xian)(xian)沉(chen)速(su)也大(da)。圖4c曲線(xian)代表了抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)影響(xiang)。由(you)(you)圖可知，如顆粒的(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)能力相同，則(ze)在其開始反應階段，抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)影響(xiang)不顯著。只(zhi)有(you)接近其極限(xian)(xian)沉(chen)速(su)時，將產生明顯的(de)(de)(de)區(qu)別。

以上(shang)只(zhi)是(shi)根據(ju)某(mou)些(xie)理(li)論(lun)以及概念(nian)所(suo)作的分析。事實上(shang)水質(zhi)條件還要復雜得多，除了上(shang)述這(zhe)些(xie)影響因素(su)外，還可能存(cun)在其它(ta)影響絮(xu)凝(ning)的因素(su)。但是(shi)作為絮(xu)凝(ning)過(guo)程(cheng)的實際(ji)試驗，基本上(shang)能綜合反映(ying)這(zhe)些(xie)因素(su)的影響，因而較接近(jin)真(zhen)實絮(xu)凝(ning)池的絮(xu)凝(ning)過(guo)程(cheng)。

試驗和設計

通過以上(shang)這些(xie) 分析 ，我們可以得(de)到這樣(yang)的初步概(gai)念：

(1)用G值相似可以大體模(mo)擬絮凝他(ta)的(de)水流條件(jian);

(2)采(cai)用真實的水樣，基本代表(biao)了處理(li)水的絮凝(ning)特性(xing);

(3)處理水的絮凝特性，能在攪拌試驗結果(guo)中得(de)到綜合反映;

(4)因此，攪拌(ban)試(shi)驗的結果基本(ben)上反映了真實(shi)絮(xu)凝池的絮(xu)凝情況。

。

作為(wei)(wei)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)試(shi)驗(yan)可在(zai)(zai)圖5所示的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)容器內進(jin)行。采用(yong)(yong)機械攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)對于獲得不(bu)同(tong)(tong)G值最為(wei)(wei)方(fang)便。為(wei)(wei)獲得G值的(de)迅速(su)變(bian)化(hua)，攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)的(de)動力應(ying)(ying)創造(zao)無(wu)級(ji)變(bian)速(su)的(de)條件。為(wei)(wei)測(ce)定(ding)絮(xu)凝效果可在(zai)(zai)容器的(de)不(bu)同(tong)(tong)高度(du)設置二個(ge)取(qu)(qu)(qu)樣口。設置二個(ge)取(qu)(qu)(qu)樣口便于分析在(zai)(zai)沉(chen)淀過程中是否有補充絮(xu)凝的(de)情況(kuang)，必要(yao)時(shi)可對于試(shi)驗(yan)結果予以調整。容器應(ying)(ying)有足(zu)夠體(ti)積(ji)，以使取(qu)(qu)(qu)樣后水(shui)面下降不(bu) 影響 測(ce)定(ding)精度(du)。試(shi)驗(yan)的(de)G值可根據轉速(su)推算，而用(yong)(yong)改變(bian)轉速(su)的(de) 方(fang)法 來變(bian)更G值，為(wei)(wei)了加(jia)速(su)試(shi)驗(yan)進(jin)行，必要(yao)時(shi)可將若干攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)容器組成一組同(tong)(tong)時(shi)試(shi)驗(yan)。

試(shi)驗(yan)所(suo)用的原水因具有(you)真實性(xing)(xing)和(he)代表性(xing)(xing)，必(bi)要(yao)時也可取用幾(ji)種(zhong)代表性(xing)(xing)的水樣(例如高(gao)濁(zhuo)度、低濁(zhuo)度及一般(ban)情況(kuang)等)分別進行試(shi)驗(yan)，試(shi)驗(yan)前(qian)應先(xian)用 目前(qian) 常(chang)用的方法，確(que)定混凝劑品種(zhong)和(he)最佳加(jia)注量。

試(shi)驗(yan)(yan)(yan)時(shi)，按規定(ding)(ding)容積將水樣注入容器，并按確定(ding)(ding)的(de)加注量加入混(hun)凝劑。然后迅速以(yi)(yi)G約500～1000秒-1左右的(de)相應(ying)轉(zhuan)速攪(jiao)(jiao)拌5～10秒，以(yi)(yi)作(zuo)為混(hun)和(he)。以(yi)(yi)后即可(ke)(ke)按需要的(de)絮(xu)凝G值(zhi)進(jin)行(xing)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。試(shi)驗(yan)(yan)(yan)可(ke)(ke)先固定(ding)(ding)一個G值(zhi)，分別作(zuo)不同時(shi)間(jian)的(de)攪(jiao)(jiao)拌，相應(ying)可(ke)(ke)得到某一G值(zhi)的(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)曲(qu)線(xian)，然后改(gai)變G值(zhi)再作(zuo)另一G值(zhi)的(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)曲(qu)線(xian)。作(zuo)為試(shi)驗(yan)(yan)(yan)來說。取用(yong)G值(zhi)的(de)范圍(wei)一般(ban)應(ying)寬于設(she)計(ji)可(ke)(ke)以(yi)(yi)選用(yong)的(de)范圍(wei)，以(yi)(yi)便于設(she)計(ji)時(shi)進(jin)行(xing)分析探(tan)討。

由于(yu)直(zhi)接測定(ding)沉速在目(mu)前條件(jian)下(xia)較難辦到(dao)，作為(wei)替代的(de)方法可以(yi)采用測定(ding)沉淀后濁(zhuo)度(du)的(de)去除率(lv)。也(ye)就是(shi)選(xuan)定(ding)某一截流速度(du)Vo作為(wei)標準(zhun)。經靜止沉淀t1=h1/Vo及(ji)t2=h2/Vo，分別自二個取(qu)樣(yang)口(kou)取(qu)樣(yang)，測定(ding)其(qi)沉淀后的(de)濁(zhuo)度(du)，然后 計算 出相應(ying)的(de)去除率(lv)。截流速度(du)Vo的(de)取(qu)值應(ying)接近實際沉淀池的(de)值，一般可取(qu)0.5～1.0毫米/秒。

通過以上試驗(yan)，就可將成果整理成圖6所示的(de)(de)曲線。圖6與圖3相(xiang)比(bi)，僅僅是縱座標(biao)取用(yong)的(de)(de)不(bu)同(tong)而已，有了圖6所示曲線，我們就可選擇合適的(de)(de)設計指(zhi)標(biao)。

圖(tu)中G1、G2、G3、G4分別代表四種不同(tong)速度梯度的(de)試驗結果，而(er)以(yi)(yi)G1為最大，G4為最小。實際試驗時可以(yi)(yi)采用更多(duo)的(de)G值數據(ju)，這里(li)為敘述清楚和方便(bian)起見，先用四種G值加以(yi)(yi)分析。

由圖可知，不同的(de)(de)G值在絮凝的(de)(de)不同階段(duan)各有不同的(de)(de)效果。例如當(dang)(dang)濁度(du)去除率達到20%時，顯然G1所需反應時間最短(t1)，G2、G3次(ci)之(zhi)，G4則最長(chang)(t2)。而當(dang)(dang)達到40%時，G1已超過(guo)允許的(de)(de)極限范(fan)圍。而以(yi)G2為最短，G3次(ci)之(zhi)，G4仍為較長(chang)。當(dang)(dang)濁度(du)去除率需要(yao)達到90%時，唯一的(de)(de)辦法只有采用G4。

那么，是(shi)(shi)否(fou)為了(le)獲得90%那樣的去除率，就(jiu)只能(neng)采用G4反(fan)應(ying)時間(jian)tD呢(ni)?顯然這是(shi)(shi)不合(he)理(li)的。例(li)如，我們假(jia)設(she)先用G1反(fan)應(ying)t1時間(jian)，然后再用G4反(fan)應(ying)(tD—t2)時間(jian)，根(gen)據(ju)前面提(ti)到(dao)的不同(tong)(tong)方式(shi)獲得的絮(xu)凝效果(guo)在進(jin)一步絮(xu)凝時應(ying)具有等同(tong)(tong)結(jie)果(guo)的假(jia)設(she)，同(tong)(tong)樣可以(yi)獲得90%的去除率。而這二個(ge)方法相比，后者絮(xu)凝時間(jian)縮短(duan)了(le)(t2—t1)。這也說(shuo)明選用同(tong)(tong)一G值(zhi)反(fan)應(ying)是(shi)(shi)不合(he)理(li)的。

那(nei)么(me)，如果(guo)我們在(zai)絮凝(ning)池(chi)設計中采取改(gai)變G值(zhi)的(de)方(fang)(fang)法，先用(yong)G1反(fan)應(ying)tA(對(dui)于用(yong)G1反(fan)應(ying)時(shi)(shi)間(jian)超過tA顯而易見是(shi)(shi)不(bu)合(he)理的(de))。再用(yong)G2反(fan)應(ying)(tB—tA)。然(ran)后(hou)(hou)用(yong)G3反(fan)應(ying)(tc—tB)。最后(hou)(hou)用(yong)G4反(fan)應(ying)(tD—tC)。看來似(si)乎G值(zhi)在(zai)絮凝(ning)過程中不(bu)斷(duan)改(gai)變，其實這(zhe)也(ye)是(shi)(shi)一個不(bu)合(he)理的(de)方(fang)(fang)案(an)，不(bu)難分析，該方(fang)(fang)案(an)的(de)總絮凝(ning)時(shi)(shi)間(jian)仍然(ran)和采用(yong)單一的(de)G4方(fang)(fang)案(an)相同(tong)。因(yin)此，只注(zhu)意到(dao)G值(zhi)的(de)改(gai)變，而不(bu)注(zhu)意G值(zhi)的(de)合(he)理分配，同(tong)樣(yang)難以(yi)獲得最佳的(de)方(fang)(fang)案(an)。在(zai)對(dui)比實際(ji)絮凝(ning)池(chi)效果(guo)時(shi)(shi)，往(wang)往(wang)發現兩者(zhe)的(de)平(ping)均G值(zhi)相差很大(da)，然(ran)而總效果(guo)卻出(chu)入不(bu)大(da)，很可能就是(shi)(shi)這(zhe)類原因(yin)。

為(wei)(wei)了使(shi)絮(xu)凝(ning)總時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)最(zui)短，使(shi)每一(yi)(yi)G值在最(zui)確(que)當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)階段(duan)中發揮(hui)作(zuo)用(yong)(yong)，一(yi)(yi)個合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)設計方案應(ying)(ying)該(gai)采用(yong)(yong)圖6中0—E—F—G—H—L—J—D的(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)。也就(jiu)(jiu)是(shi)用(yong)(yong)G1的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)tE，用(yong)(yong)G2的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)(tG-tF)。用(yong)(yong)G3的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)(tI——tH)。而用(yong)(yong)G4的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)(tD—tJ)。其中E——F、G—H、I—J分別表示G1與(yu)G2曲線(xian);G3與(yu)G2曲線(xian)及G4與(yu)G3曲線(xian)間(jian)(jian)(jian)(jian)水平距離最(zui)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)位置。也就(jiu)(jiu)是(shi)說為(wei)(wei)了獲得同(tong)一(yi)(yi)效(xiao)果(guo)可縮(suo)短的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)多反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)。如按(an)上述過程(cheng)進行反(fan)(fan)應(ying)(ying)，則同(tong)樣達到D點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)濁度去(qu)除率，可縮(suo)短的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)(tF——tE)+(tH—tG)+(tJ——tI)。這(zhe)就(jiu)(jiu)是(shi)我們要(yao)尋求的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)池臺理(li)設計的(de)(de)(de)(de)(de)指標。

圖(tu)(tu)7就是按(an)這一(yi)方(fang)(fang)法，根據試(shi)驗的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)曲(qu)線(xian)確(que)定(ding)的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)過程中G值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)變(bian)化 規律 ，虛線(xian)是假定(ding)由(you)試(shi)驗獲得的(de)(de)(de)不同G值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)曲(qu)線(xian)，實(shi)線(xian)表(biao)示(shi)絮(xu)凝(ning)過程中G的(de)(de)(de)變(bian)化，由(you)求相鄰(lin)G值(zhi)(zhi)曲(qu)線(xian)間(jian)最大水平距離的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法得出。總反應時(shi)間(jian)為T1根據絮(xu)凝(ning)曲(qu)線(xian)和絮(xu)凝(ning)的(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)變(bian)化，不難找(zhao)出反應過程的(de)(de)(de)效果曲(qu)線(xian)。如(ru)圖(tu)(tu)中粗線(xian)所(suo)示(shi)。通過G值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)調整，使總絮(xu)凝(ning)時(shi)間(jian)由(you)T2縮小到了T1，因此是一(yi)個較合理的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)方(fang)(fang)案。

以上(shang)只是(shi)根據某(mou)一(yi)(yi)水(shui)質條(tiao)件所作分(fen)析(xi)，如果(guo)水(shui)源的(de)(de)水(shui)質變(bian)化(hua)很大就需(xu)要對不同時期的(de)(de)代表(biao)性水(shui)樣(yang)，分(fen)別進行類(lei)似的(de)(de)試驗，并分(fen)別用(yong)(yong)上(shang)述方(fang)法(fa)(fa)進行分(fen)析(xi)。由于，絮凝(ning)池提供的(de)(de)水(shui)力條(tiao)件只能(neng)是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(除(chu)個別采用(yong)(yong)特殊(shu)措施外)，因此只能(neng)用(yong)(yong)判斷(duan)的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)，選擇一(yi)(yi)種(zhong)相對較理(li)想(xiang)的(de)(de)方(fang)案。

得到了(le)絮凝池要(yao)求的(de)G值與t的(de)關(guan)系，就可以選(xuan)擇(ze)合適(shi)的(de)絮凝池形式和(he)進行具(ju)體的(de)設計。

設計(ji)中的(de)幾個具體(ti) 問題

1、關于(yu)絮凝(ning)池(chi)的G值范圍：

理論 上絮凝(ning)(ning)池(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)應(ying)該與混和池(chi)和沉淀(dian)池(chi)相銜(xian)接。也就是(shi)從混和出(chu)口的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)逐步(bu)降到沉淀(dian)進口的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)。這樣就可(ke)(ke)在絮凝(ning)(ning)池(chi)內接近完成相當于沉淀(dian)池(chi)G值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)極限沉速的(de)(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)過程(cheng)。此外，由上述分析也可(ke)(ke)知G值(zhi)在絮凝(ning)(ning)過程(cheng)中應(ying)不(bu)斷變(bian)化，以(yi)(yi)得到最(zui)短的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)時間。如果在圖7中我們作(zuo)了更(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)絮凝(ning)(ning)曲線，必(bi)然可(ke)(ke)以(yi)(yi)找到比T1更(geng)短的(de)(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)時間。

但(dan)是(shi)，這(zhe)二個要求(qiu)在絮凝池的具體設計中(zhong)往往難以達到：因為(wei)：

(1)各(ge)種絮(xu)凝形式由于構(gou)造以及其它(ta)原因，一(yi)(yi)般(ban)只能適應一(yi)(yi)定的G值(zhi)范(fan)圍;

(2)如按G值的(de)變化規律布置出來的(de)絮凝池，其形式在實用上往往難以接受。

這也就(jiu)是(shi)(shi)說理論的(de)(de)要(yao)求(qiu)往(wang)往(wang)在(zai)實(shi)用(yong)上遇(yu)到困難(nan)，因為實(shi)際絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)設計還會受到許多其它條件的(de)(de)制約和限止。因此，往(wang)往(wang)可(ke)(ke)(ke)發現不少平流沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)進(jin)口(kou)很短距(ju)離內，絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)體要(yao)比(bi)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)出口(kou)好(hao)得(de)多。這顯(xian)然是(shi)(shi)由(you)于(yu)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)具(ju)有(you)較(jiao)(jiao)小G值(沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)G值僅(jin)10-1～10-3秒-1數量級(ji)范圍(wei)(wei)內)造成的(de)(de)。應(ying)該說在(zai)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內進(jin)行(xing)繼續絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)是(shi)(shi)客觀存在(zai)。也是(shi)(shi)有(you)好(hao)處的(de)(de)。但是(shi)(shi)如果能(neng)在(zai)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)內進(jin)行(xing)更充分(fen)(fen)的(de)(de)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)，看來(lai)要(yao)比(bi)在(zai)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內進(jin)行(xing)有(you)利。因為絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)池(chi)(chi)所需的(de)(de)停留(liu)時間可(ke)(ke)(ke)以較(jiao)(jiao)小。然而由(you)于(yu)排(pai)泥問題無法(fa)解決，往(wang)往(wang)只得(de)把(ba)這部分(fen)(fen)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)由(you)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)來(lai)承擔。圖8列出了常用(yong)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)形式可(ke)(ke)(ke)提(ti)供的(de)(de)G值范圍(wei)(wei)。圖中的(de)(de)范圍(wei)(wei)只是(shi)(shi)就(jiu)形式本(ben)身在(zai)一般指(zhi)標下可(ke)(ke)(ke)能(neng)出現的(de)(de)數值。至于(yu)在(zai)各別條件下(例(li)如某一設計流量)，可(ke)(ke)(ke)以選用(yong)的(de)(de)G值范圍(wei)(wei)只能(neng)是(shi)(shi)上述(shu)范圍(wei)(wei)中的(de)(de)一部分(fen)(fen)。

隔(ge)板(ban)反(fan)應(ying)槽(cao)內的G值主要(yao)受二(er)個因素的約束，一(yi)是斷(duan)面構(gou)造的限制(zhi)，另(ling)一(yi)是流(liu)速(su)的限制(zhi)。斷(duan)面尺寸過(guo)(guo)小對(dui)清洗和施工都(dou)較困(kun)難(nan);流(liu)速(su)過(guo)(guo)大(da)勢必造成轉折處過(guo)(guo)高的G值，流(liu)速(su)過(guo)(guo)小又將在(zai)反(fan)應(ying)槽(cao)內產生沉淀。

看來機械反(fan)應(ying)可以適應(ying)的G值范圍較(jiao)廣，這是(shi)由(you)于漿板的轉速可得(de)到較(jiao)大(da)幅度的調整(zheng)。同時由(you)于漿板靠近池底因(yin)而對積泥的影響也可減少(shao)。但是(shi)機械反(fan)應(ying)的布置也還(huan)會(hui)遇到種種條件的限制(zhi)，致使實(shi)際上也可能選(xuan)用其中(zhong)一部分范圍，這在下面(mian)還(huan)將討(tao)論。但采用機械反(fan)應(ying)必須注意的是(shi)防止短流。

絮凝(ning)池的形(xing)式(shi)(shi)尚有很多(duo)，這里只是(shi)例舉了一部分(fen)，目的只是(shi)便于(yu)根據試驗要(yao)求(qiu)的G值選用相(xiang)應(ying)的絮凝(ning)形(xing)式(shi)(shi)。

(2)隔(ge)板反(fan)應的(de)布置問題(ti)：

隔板(ban)(ban)反(fan)應(ying)槽(cao)結合(he)來回(hui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折或回(hui)流(liu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折是(shi)(shi)(shi)(shi)反(fan)應(ying)池布置最常(chang)用的(de)形式。從上面分(fen)析(xi)來看，它所提供的(de)G值(zhi)范圍(wei)還(huan)是(shi)(shi)(shi)(shi)較廣的(de)，但(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi)它有一(yi)個(ge)明顯的(de)特點，就(jiu)是(shi)(shi)(shi)(shi)G值(zhi)變化的(de)突(tu)變性(xing)。在反(fan)應(ying)過(guo)程中(zhong)，槽(cao)內的(de)G值(zhi)是(shi)(shi)(shi)(shi)較低的(de)，而在轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折處(chu)卻產生較高的(de)G值(zhi)，然后又回(hui)到(dao)原來的(de)G值(zhi)。對(dui)于(yu)來回(hui)隔板(ban)(ban)的(de)布置，二者G值(zhi)的(de)相(xiang)差(cha)約(yue)7～10倍(bei);對(dui)于(yu)回(hui)流(liu)隔板(ban)(ban)的(de)布置，其相(xiang)差(cha)約(yue)5～8倍(bei)。因此(ci)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折的(de)布置究竟在絮(xu)凝過(guo)程中(zhong)起怎(zen)樣的(de)作(zuo)用，是(shi)(shi)(shi)(shi)大(da)家關(guan)心的(de)問題(ti)。我們認(ren)為，結合(he)攪拌試驗(yan)的(de)分(fen)析(xi)，這個(ge)問題(ti)也(ye)是(shi)(shi)(shi)(shi)可以得到(dao)解決的(de)。

為(wei)(wei)了(le)確定反應槽內(nei)的(de)(de)(de)(de)G值(zhi)以及(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)折處(chu)的(de)(de)(de)(de)G值(zhi)。可以利用(yong)圖(tu)9和圖(tu)10的(de)(de)(de)(de)成果(guo)。圖(tu)9是根據粗(cu)糙系數n=0.014采用(yong)滿寧公式計算水頭損(sun)失(shi)而得(de)的(de)(de)(de)(de)。圖(tu)10所(suo)示為(wei)(wei)轉(zhuan)(zhuan)折處(chu)的(de)(de)(de)(de)G值(zhi)，實線表示來(lai)回轉(zhuan)(zhuan)折，虛線表示回流(liu)轉(zhuan)(zhuan)折。它們是按轉(zhuan)(zhuan)折的(de)(de)(de)(de)局部能(neng)量損(sun)失(shi)平均作(zuo)(zuo)用(yong)于轉(zhuan)(zhuan)折及(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)折后一倍槽寬范圍內(nei)求(qiu)得(de)的(de)(de)(de)(de)。由(you)于轉(zhuan)(zhuan)折處(chu)的(de)(de)(de)(de)水流(liu)較為(wei)(wei)復(fu)什(shen)，假定的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)范圍也可能(neng)有所(suo)出入，故其G值(zhi)只能(neng)作(zuo)(zuo)一般的(de)(de)(de)(de) 參考(kao) 。

為了說明隔板(ban)反(fan)(fan)應(ying)中絮凝(ning)效(xiao)果的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)，我(wo)們(men)設(she)想某一(yi)絮凝(ning)池(chi)布置的(de)(de)(de)G值變化(hua)(hua)如圖11點劃線(xian)所示(shi)。即反(fan)(fan)應(ying)槽流速按6次遞減，共設(she)來回轉折17處，總反(fan)(fan)應(ying)時(shi)(shi)間為20分鐘，整個(ge)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)的(de)(de)(de)平均G值為47秒-1。我(wo)們(men)又假(jia)設(she)按前面(mian)所述方(fang)法獲得的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)G時(shi)(shi)的(de)(de)(de)絮凝(ning)效(xiao)果曲線(xian)如圖中虛線(xian)所示(shi)。于是我(wo)們(men)就可分析隔板(ban)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)中效(xiao)果的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(包括轉折處的(de)(de)(de)影響)。圖中實線(xian)即為理論的(de)(de)(de)絮凝(ning)池(chi)絮凝(ning)效(xiao)果曲線(xian)。

由圖不(bu)難(nan)看出(chu)，絮(xu)凝(ning)(ning)開始(shi)階段(duan)，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)處(chu)(chu)局部能量損失對絮(xu)凝(ning)(ning)效果(guo)起很大(da)促進作用。轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)處(chu)(chu)效果(guo)曲(qu)(qu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)斜率遠較(jiao)(jiao)直槽(cao)段(duan)大(da)，例(li)如1～5的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)。隨(sui)著顆粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)大(da)，相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)G值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)曲(qu)(qu)線(xian)變成(cheng)平緩(huan)，而(er)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)槽(cao)內曲(qu)(qu)線(xian)則(ze)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)增(zeng)陡。于(yu)是二者(zhe)沒有大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)入，也就是反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)槽(cao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)(ning)增(zeng)長(chang)速(su)(su)度大(da)致(zhi)與轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)處(chu)(chu)增(zeng)長(chang)速(su)(su)度相(xiang)仿。例(li)如轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)9～12。但是，隨(sui)著絮(xu)凝(ning)(ning)過(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進展(zhan)，到某一時候，可能會(hui)出(chu)現已經(jing)絮(xu)凝(ning)(ning)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒(li)沉速(su)(su)反(fan)而(er)超(chao)過(guo)了相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)G值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極限沉速(su)(su)。因而(er)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)處(chu)(chu)不(bu)但沒有絮(xu)凝(ning)(ning)效果(guo)，反(fan)而(er)會(hui)降(jiang)低其(qi)(qi)效果(guo)。例(li)如轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)14、15。當然，如果(guo)能及(ji)時改(gai)變轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)速(su)(su)，其(qi)(qi)情況也會(hui)得到相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)改(gai)善。因此說(shuo)，隔板反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)池開始(shi)階段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)往往有助于(yu)絮(xu)凝(ning)(ning)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，而(er)在(zai)后(hou)階段(duan)則(ze)必(bi)須注(zhu)意避免因轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)而(er)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒(li)破碎(sui)(sui)。作為其(qi)(qi)措施，主要應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)通過(guo)對反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)槽(cao)內(同(tong)樣包括轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)速(su)(su)進行(xing)合理(li)分配。此外，目前 應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)用 較(jiao)(jiao)多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)回(hui)流(liu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)，對防止轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒(li)破碎(sui)(sui)也是一種較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法。

(3)關于機械反應問題：

機(ji)械反(fan)(fan)應(ying)是一種(zhong)較理想(xiang)的(de)(de)絮凝形(xing)式，不僅它(ta)的(de)(de)速度梯度不受水量的(de)(de)影響，而且(qie)它(ta)的(de)(de)G值適應(ying)性也相當大。在(zai)國外機(ji)械反(fan)(fan)應(ying)被作為(wei)主要的(de)(de)絮凝形(xing)式，在(zai)國內則由于(yu)設備以及(ji)維修等(deng)方(fang)面的(de)(de)原(yuan)因(yin)，還應(ying)用不多。對于(yu)機(ji)械反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)布(bu)置，同(tong)樣也還存(cun)在(zai)著一定問(wen)題，需要加以探討。例如(ru)，機(ji)械反(fan)(fan)應(ying)如(ru)何合(he)理分級，以及(ji)如(ru)與(yu)其(qi)它(ta)形(xing)式結合(he)時，機(ji)械反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)設置位置等(deng)等(deng)。

對于全部(bu)采(cai)用機(ji)(ji)械(xie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)池，往(wang)往(wang)其串(chuan)聯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)級(ji)數設置(zhi)(zhi)不多，一(yi)(yi)般(ban)只考(kao)慮(lv)3～4級(ji)。這(zhe)(zhe)就造成了在機(ji)(ji)械(xie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)全過(guo)(guo)程(cheng)中，G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)次數很(hen)少。在一(yi)(yi)個攪(jiao)拌(ban)漿板范(fan)圍(wei)內，其G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)大(da)體上可以(yi)認為(wei)相(xiang)同(tong)(tong)。因此(ci)，由于絮(xu)凝(ning)過(guo)(guo)程(cheng)中G的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)只有(you)(you)3～4次，這(zhe)(zhe)就要求設計(ji)時(shi)(shi)特別注(zhu)意(yi)G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選取。目前不少機(ji)(ji)械(xie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)布置(zhi)(zhi)，最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)最小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)一(yi)(yi)般(ban)只相(xiang)差5～6倍。而且(qie)為(wei)了布置(zhi)(zhi)方(fang)便，設計(ji)時(shi)(shi)多將每(mei)個攪(jiao)拌(ban)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用范(fan)圍(wei)布置(zhi)(zhi)成一(yi)(yi)樣(yang)，也(ye)(ye)就是(shi)每(mei)個G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)時(shi)(shi)間是(shi)相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。因此(ci)，從大(da)范(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)角度(du)考(kao)慮(lv)，機(ji)(ji)械(xie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)只能(neng)(neng)視作(zuo)集(ji)中了某一(yi)(yi)段G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，而以(yi)較長(chang)時(shi)(shi)間進行絮(xu)凝(ning)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種形式(shi)。這(zhe)(zhe)對加速(su)絮(xu)凝(ning)過(guo)(guo)程(cheng)，就不一(yi)(yi)定(ding)(ding)很(hen)理想，也(ye)(ye)就是(shi)說，實際布置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，與(yu)我們探索方(fang)法所得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求有(you)(you)一(yi)(yi)定(ding)(ding)程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)出入。由于同(tong)(tong)一(yi)(yi)G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)間過(guo)(guo)長(chang)，往(wang)往(wang)容易接近相(xiang)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極限沉(chen)速(su)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(如圖12所示)。從理論上說，較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)時(shi)(shi)間要短，較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)時(shi)(shi)間宜長(chang)，并盡可能(neng)(neng)增(zeng)加G值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)和幅度(du)。應(ying)(ying)該(gai)說機(ji)(ji)械(xie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)是(shi)有(you)(you)這(zhe)(zhe)方(fang)面(mian)條(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，設計(ji)布置(zhi)(zhi)估計(ji)也(ye)(ye)是(shi)可以(yi)辦到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。問(wen)題是(shi)需要用較多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)機(ji)(ji)加以(yi)串(chuan)聯。雖(sui)然這(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)布置(zhi)(zhi)可使達到(dao)同(tong)(tong)樣(yang)效果的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)時(shi)(shi)間縮短，但(dan)從總的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) 經濟 比較考(kao)慮(lv)，可能(neng)(neng)就不一(yi)(yi)定(ding)(ding)合理。

由于機(ji)械反(fan)應(ying)(ying)設備和造價方面的(de)(de)原因，往往與隔板反(fan)應(ying)(ying)等其(qi)它形式(shi)(shi)組(zu)合，我們認為這是(shi)(shi)一個(ge)較好的(de)(de)形式(shi)(shi)，有助于發揮各種形式(shi)(shi)的(de)(de)特長(chang)。但是(shi)(shi)機(ji)械反(fan)應(ying)(ying)究(jiu)竟設于何處(chu)才能充分利(li)甩其(qi)特點，則是(shi)(shi)值得探討的(de)(de)。

從機(ji)械(xie)(xie)(xie)攪拌(ban)本身來(lai)說，由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)它對(dui)(dui)G值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)適應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)范(fan)圍(wei)很廣(guang)，因此無論設(she)在(zai)那里都是(shi)有(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)r目前不少設(she)計是(shi)把機(ji)械(xie)(xie)(xie)攪拌(ban)設(she)置(zhi)在(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)開始階(jie)段(duan)(duan)(duan)。其原因多半(ban)是(shi)由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)開始階(jie)段(duan)(duan)(duan)隔(ge)(ge)板反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)較(jiao)(jiao)難布置(zhi)所致。由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)絮(xu)凝開始階(jie)段(duan)(duan)(duan)要(yao)求(qiu)(qiu)流速大(da)，因而(er)斷(duan)面也就較(jiao)(jiao)小(xiao)。對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)處理水量較(jiao)(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝池往(wang)(wang)(wang)往(wang)(wang)(wang)滿足不了最少斷(duan)面的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)造(zao)尺寸，為(wei)彌補這個缺(que)陷，于(yu)(yu)(yu)(yu)是(shi)在(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)開始階(jie)段(duan)(duan)(duan)布置(zhi)了一(yi)(yi)(yi)部機(ji)械(xie)(xie)(xie)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)。然(ran)而(er)，如(ru)從絮(xu)凝要(yao)求(qiu)(qiu)考慮(lv)，這樣布置(zhi)不一(yi)(yi)(yi)定(ding)是(shi)合(he)宜的(de)(de)(de)(de)(de)。結(jie)(jie)合(he)轉折(zhe)(zhe)布置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)隔(ge)(ge)板反(fan)(fan)(fan)對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)獲得(de)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)，一(yi)(yi)(yi)般并不是(shi)太(tai)困難。至于(yu)(yu)(yu)(yu)斷(duan)面過小(xiao)，如(ru)采(cai)取一(yi)(yi)(yi)定(ding)措施也有(you)可能解決(jue)。然(ran)而(er)對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)絮(xu)凝的(de)(de)(de)(de)(de)后階(jie)段(duan)(duan)(duan)。則往(wang)(wang)(wang)往(wang)(wang)(wang)由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)轉折(zhe)(zhe)處過高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)而(er)影響絮(xu)凝效果。如(ru)為(wei)減小(xiao)G值(zhi)(zhi)(zhi)，就需降低流速，結(jie)(jie)果又將帶來(lai)槽內的(de)(de)(de)(de)(de)積(ji)泥問題。對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)機(ji)械(xie)(xie)(xie)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，就不會出現類(lei)似轉折(zhe)(zhe)處那樣G值(zhi)(zhi)(zhi)突(tu)變。如(ru)果漿(jiang)(jiang)板的(de)(de)(de)(de)(de)回轉半(ban)徑不是(shi)過大(da)，即(ji)使維持(chi)漿(jiang)(jiang)板的(de)(de)(de)(de)(de)轉速在(zai)0.05米/秒時，由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)漿(jiang)(jiang)在(zai)池底的(de)(de)(de)(de)(de)轉動，也不致產生嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)積(ji)泥問題。而(er)此時機(ji)械(xie)(xie)(xie)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)，一(yi)(yi)(yi)般只(zhi)有(you)2—5秒-1，這樣的(de)(de)(de)(de)(de)G值(zhi)(zhi)(zhi)條件，如(ru)采(cai)用(yong)其它反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)方式，往(wang)(wang)(wang)往(wang)(wang)(wang)難以達到。此外，由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)機(ji)械(xie)(xie)(xie)設(she)備費用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)昂貴，一(yi)(yi)(yi)般總想使每(mei)一(yi)(yi)(yi)臺攪拌(ban)機(ji)所作用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)體(ti)積(ji)能大(da)一(yi)(yi)(yi)些(xie)。但是(shi)，在(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)開始階(jie)段(duan)(duan)(duan)，維持(chi)同一(yi)(yi)(yi)G值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)時間過長，往(wang)(wang)(wang)往(wang)(wang)(wang)是(shi)不必要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)。相反(fan)(fan)(fan)，在(zai)其后階(jie)段(duan)(duan)(duan)，由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)絮(xu)凝增長緩(huan)慢，用(yong)同一(yi)(yi)(yi)G值(zhi)(zhi)(zhi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)較(jiao)(jiao)長時間則可能會有(you)好處。所以，對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)機(ji)械(xie)(xie)(xie)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)與隔(ge)(ge)板反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)相結(jie)(jie)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝池設(she)計，其具(ju)體(ti)布置(zhi)還(huan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結(jie)(jie)合(he)絮(xu)凝反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)試(shi)驗，進行(xing)綜合(he)考慮(lv)。如(ru)有(you)條件，在(zai)絮(xu)凝后階(jie)段(duan)(duan)(duan)設(she)置(zhi)一(yi)(yi)(yi)些(xie)機(ji)械(xie)(xie)(xie)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，看來(lai)還(huan)是(shi)有(you)好處。

4.理(li)想布置的探討：

根據前面介紹，我(wo)們通過攪拌試驗(yan)，得到了(le)圖7所示(shi)的(de)較理想的(de)絮凝池G值分布方案。如果這樣的(de) 分析 是正確的(de)，那么存下的(de) 問題(ti) 就是用什么 方法 實施這一要(yao)求。

通(tong)過對隔板反應(ying)以及機(ji)(ji)械反應(ying)的(de)(de)分析(xi)，二者離開理想方(fang)案的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)都有(you)一定(ding)距離。例(li)如(ru)(ru)，隔板反應(ying)的(de)(de)初始階段，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折的(de)(de)G值起(qi)了主要(yao)作用(yong)(yong)，而反應(ying)槽(cao)本身的(de)(de)絮(xu)凝(ning)(ning)作用(yong)(yong)則不甚明(ming)顯。那么如(ru)(ru)果我們(men)在(zai)初始階段就(jiu)達到轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折的(de)(de)G值，而減去反應(ying)槽(cao)的(de)(de)反應(ying)時間，很(hen)明(ming)顯就(jiu)可使(shi)反應(ying)時間縮短。同樣，隔板反應(ying)的(de)(de)后階段。轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折往(wang)往(wang)對絮(xu)凝(ning)(ning)是(shi)一個不利(li)因素。如(ru)(ru)能避免轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折 影響 ，絮(xu)凝(ning)(ning)時間將又可縮短。對于 目前(qian) 采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)機(ji)(ji)械反應(ying)，由于G值的(de)(de)變化(hua)幅度(du)和級數太少，同樣與理想的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)有(you)所出入(ru)。總之，通(tong)過理想方(fang)案與實際使(shi)用(yong)(yong)絮(xu)凝(ning)(ning)池(chi)的(de)(de)對比，看來要(yao)縮小(xiao)絮(xu)凝(ning)(ning)池(chi)的(de)(de)體積，潛力(li)還是(shi)很(hen)大的(de)(de)。。

但是，要嚴格按照 理(li)論 的(de)方案去進(jin)行(xing)絮凝池的(de)布置，還有不(bu)少困難。也還設想不(bu)出一(yi)個合適的(de)形式。既(ji)要滿足理(li)論的(de)要求，又(you)要在實際上能辦得到(dao)，困難是很多的(de)。因此除(chu)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)對(dui)設計(ji)理(li)論進(jin)行(xing)探(tan)索外，有必要對(dui)高效能的(de)絮凝形式進(jin)行(xing)大膽的(de)設想。

為了(le)彌補(bu)理論要求和(he)實(shi)際可能(neng)之間的(de)(de)差別，目前絮凝池(chi)設計中，也有(you)采用一定措施的(de)(de)例子。采用反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)形式(shi)(shi)(shi)綜(zong)(zong)合(he)布置(zhi)就是其中之一。任何一種反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)形式(shi)(shi)(shi)總是有(you)其一定的(de)(de)最(zui)適用范圍。綜(zong)(zong)臺布置(zhi)的(de)(de)設想，就是把各種形式(shi)(shi)(shi)都設置(zhi)在(zai)與(yu)其相(xiang)適應(ying)的(de)(de)過(guo)程(cheng)中;綜(zong)(zong)合(he)形式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)布置(zhi)方(fang)(fang)式(shi)(shi)(shi)越(yue)來(lai)越(yue)多，例如隔板反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)結合(he)機(ji)械反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)、孔(kong)室反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)結合(he)機(ji)械反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)，孔(kong)室反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)結合(he)隔板反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)等等。嚴格(ge)說來(lai)隔板反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)也是由反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)槽與(yu)轉折相(xiang)組合(he)的(de)(de)綜(zong)(zong)合(he)形式(shi)(shi)(shi)。在(zai)斜管(guan)沉(chen)淀(dian)池(chi)中，有(you)些地(di)方(fang)(fang)還設置(zhi)了(le)斜管(guan)助凝。實(shi)際上也可視(shi)作絮凝的(de)(de)一種形式(shi)(shi)(shi)。為了(le)使絮凝池(chi)的(de)(de)綜(zong)(zong)合(he)，真正能(neng)起到應(ying)有(you)的(de)(de)效(xiao)果(guo)，還需要作詳(xiang)細的(de)(de)分析和(he) 研究 。如果(guo)布置(zhi)的(de)(de)不確(que)當，不一定能(neng)取得予期的(de)(de)效(xiao)果(guo)。

此外，理論的分(fen)析(xi)還要求在(zai)(zai)絮(xu)凝(ning)池(chi)(chi)中(zhong)具有G值的足夠(gou)(gou)變化范圍(wei)，最好能與混和(he)、沉(chen)淀的G值相銜接，看來(lai)似乎與沉(chen)淀的銜接更為(wei)重要，與溫和(he)的銜接雖(sui)也可縮短(duan)反應時間，但由于絮(xu)凝(ning)的初始階段效率曲(qu)線上升輕快，因而只要在(zai)(zai)開(kai)始的有一定的G值，時間影響(xiang)的出入不會(hui)在(zai)(zai)后階段，看來(lai)既使用較(jiao)小(xiao)的G值，效果(guo)(guo)增加也不很快，但是這(zhe)(zhe)(zhe)部(bu)(bu)(bu)分(fen)的效果(guo)(guo)往(wang)往(wang)對沉(chen)淀起很大(da)作用，因此不能予(yu)以(yi)忽(hu)視(shi)。目(mu)前這(zhe)(zhe)(zhe)部(bu)(bu)(bu)分(fen)絮(xu)凝(ning)往(wang)往(wang)被放(fang)到沉(chen)淀池(chi)(chi)內(nei)進(jin)行。但是，從總的考慮，若在(zai)(zai)絮(xu)凝(ning)池(chi)(chi)內(nei)能夠(gou)(gou)完(wan)成，當然比在(zai)(zai)沉(chen)淀池(chi)(chi)內(nei)完(wan)成有利。要在(zai)(zai)絮(xu)凝(ning)池(chi)(chi)內(nei)完(wan)成這(zhe)(zhe)(zhe)部(bu)(bu)(bu)分(fen)絮(xu)凝(ning)，最大(da)的困難是積(ji)泥問題(ti)。因此，能否設(she)想在(zai)(zai)絮(xu)凝(ning)與沉(chen)淀之(zhi)間設(she)一中(zhong)間區域(yu)，以(yi)進(jin)行絮(xu)凝(ning)為(wei)主，如(ru)產生(sheng)沉(chen)淀也能使沉(chen)積(ji)物排除，也是一個(ge)值得深入探討的課題(ti)。

斜管(guan)(guan)沉(chen)淀(dian)池(chi)設計中采(cai)用的(de)斜管(guan)(guan)助凝(ning)，作為絮(xu)凝(ning)的(de)一種補充形式。頗受一定啟發。由(you)于斜管(guan)(guan)的(de)水(shui)力半徑很小，一般只有6～10毫米，因此在(zai)較低流速下(xia)也(ye)可獲得一定的(de)G值，以(yi)致創造了一個既在(zai)絮(xu)凝(ning)池(chi)又在(zai)沉(chen)淀(dian)池(chi)都無法達到的(de)G值條件。而且斜管(guan)(guan)的(de)布置又不必擔心(xin)積泥問題的(de)存在(zai)，但是，由(you)于其停留時間過短，以(yi)致效果也(ye)不易被明顯察(cha)覺，相(xiang)反僅被視作配(pei)水(shui)措施。

這種改(gai)變(bian)水力(li)(li)半徑而(er)改(gai)變(bian)G值(zhi)的(de)(de)(de)方(fang)法，對我(wo)們進(jin)行絮(xu)凝(ning)形(xing)式的(de)(de)(de)考慮(lv)會有一定幫助。因為這是(shi)在(zai)流(liu)速不變(bian)的(de)(de)(de)條件下獲得G值(zhi)改(gai)變(bian)的(de)(de)(de)方(fang)法諾(nuo)如斜管(guan)(guan)、多孔(kong)、管(guan)(guan)式等(deng)等(deng)都(dou)可(ke)產生較小的(de)(de)(de)水力(li)(li)半徑，因而(er)可(ke)以(yi)在(zai)較低的(de)(de)(de)流(liu)速下產生較高的(de)(de)(de)G值(zhi)。至于(yu)這種啟發是(shi)否能在(zai)絮(xu)凝(ning)池(chi)設計中(zhong)獲得 應用 。尚有待今(jin)后的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)和(he)實踐。

結語

鑒于(yu)目前絮凝理論的(de)研(yan)究，尚(shang)不能(neng)在實際設(she)計中獲得(de)應(ying)用，而設(she)計又大多依(yi)賴于(yu)經驗數據，對于(yu)設(she)計成果也難以判別。因而認為有必要就反應(ying)池的(de)合理設(she)計問題進行廣泛深入(ru)的(de)探討。

由于(yu)原水(shui)(shui)性(xing)質及其絮(xu)(xu)凝(ning)性(xing)能(neng)，對于(yu)絮(xu)(xu)凝(ning)反應(ying)具有(you)重要的作(zuo)用，因(yin)此作(zuo)為絮(xu)(xu)凝(ning)池的合理設(she)計就(jiu)不能(neng)不考慮處(chu)理水(shui)(shui)的水(shui)(shui)質條件(jian)。對于(yu)水(shui)(shui)質的絮(xu)(xu)凝(ning)性(xing)能(neng)，目前還不可能(neng)通過測定(ding)某些數(shu)據而作(zuo)為設(she)計的控制指標。因(yin)此，只能(neng)借(jie)助(zhu)于(yu)實驗的手段。

 為了能在實(shi)驗中模(mo)(mo)擬(ni)真(zhen)實(shi)絮(xu)凝(ning)(ning)池的(de)效(xiao)果，提出(chu)了：用真(zhen)實(shi)水樣模(mo)(mo)擬(ni)水質條(tiao)件(jian)(jian)，用速度(du)梯度(du)模(mo)(mo)擬(ni)絮(xu)凝(ning)(ning)池的(de)水力條(tiao)件(jian)(jian)這樣二個相似原則，通過分析認為實(shi)驗所得(de)的(de)資料能夠近(jin)似反映實(shi)際(ji)可能出(chu)現的(de)情(qing)況(kuang)。

作為(wei)探索的(de)絮凝(ning)(ning)池合(he)理(li)設(she)計(ji)的(de)方法是以(yi)實驗結果為(wei)依(yi)據，通過(guo)繪制不同速度梯度時(shi)的(de)絮凝(ning)(ning)曲(qu)線(xian)，找出(chu)相鄰曲(qu)線(xian)間最(zui)大水平距離的(de)方法，確定理(li)想絮凝(ning)(ning)過(guo)程(cheng)中速度梯度的(de)變化 規律 。

為了(le)分析目前(qian)常(chang)用的(de)絮凝(ning)形式及(ji)其與理(li)想(xiang)要求之間(jian)的(de)差別，我們例(li)舉了(le)隔板反應池(chi)及(ji)機械反應池(chi)作了(le)分析;對于目前(qian)設計中遇到的(de)一些(xie)(xie)問題，也(ye)結合進行了(le)一些(xie)(xie)討論(lun)。最后，對于如何滿足(zu)理(li)想(xiang)要求來探索合理(li)絮凝(ning)池(chi)的(de)布置也(ye)作了(le)一些(xie)(xie)分析。

正如本(ben)文(wen)開始時所述，編寫的目的僅僅是為了引(yin)起有(you)(you)關同志(zhi)對絮凝池合理設計問(wen)題進行深入的探討。盡管可能(neng)文(wen)中(zhong)的設想(xiang)被完全(quan)否定，但(dan)如能(neng)引(yin)出各種(zhong)不同看法，從而有(you)(you)助于絮凝池合理設計的探索，我們認(ren)為達到了本(ben)文(wen)的目的。

應(ying)該指出，文(wen)中(zhong)(zhong)所述 內容 都(dou)尚(shang)待實(shi)(shi)驗驗證(zheng)。所有絮(xu)(xu)凝曲線及實(shi)(shi)際絮(xu)(xu)凝形式(shi)的(de)效果曲線等，都(dou)是根據分(fen)析而作(zuo)的(de)假設。因(yin)此，本文(wen)只(zhi)能被看作(zuo)是對絮(xu)(xu)凝池設計方法(fa)的(de)一(yi)種(zhong)探索，或(huo)者說是一(yi)種(zhong)設想(xiang)。至于要在實(shi)(shi)踐中(zhong)(zhong)加(jia)以應(ying)用，看來尚(shang)有一(yi)段過程(cheng)。關于文(wen)中(zhong)(zhong)對絮(xu)(xu)凝形式(shi)所作(zuo)的(de)分(fen)析，也(ye)僅(jin)僅(jin)只(zhi)能作(zuo)為設計時的(de) 參考(kao) 而已(yi)，正確與(yu)否(fou)還需實(shi)(shi)踐檢驗。

如果(guo)本文(wen)的設想基本上成立，則擬進行下一步(bu)的試驗工作(zuo)。在(zai)試驗工作(zuo)中(zhong)估(gu)計會(hui)遇到許多新的問(wen)題，那(nei)正是這一課題逐(zhu)步(bu)得到深化的過(guo)程。

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