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混凝渾液面沉速與混凝劑投加量的關(guān)系研究

摘要：探討了黃河高濁度水混凝沉淀渾液面沉迷與自然沉迷之間的相關(guān)性，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸提出了混凝過(guò)程中渾液面沉速與自然沉速、含沙量、pam投加量之間的經(jīng)驗(yàn)公式。運(yùn)用該經(jīng)驗(yàn)公式得出的渾液面沉速計(jì)算值與實(shí)測(cè)相對(duì)誤差在0.43％－12.27％之間。

關(guān)鍵詞：黃河 給水處理 高濁度水 混凝 沉淀

a study of relationship between precipitating rate of cloudy liquid levelduring coagulation and dose of coagulant

abstract:the relationship between the preeipitating rate of the high-turbidity water of the yellow river caused by coagulation and the natural precipitating rate of the water is discussed and an empirical formula of relationship between the precipitating rate of cloudy liquid level during coagulation and the natural precipitating rate, sand content as well as dosage of pam is proposed through linear regression of the experimental data. the relative errors between the calculated values of precipitation of the cloud

key words: yellow river; feed water treatment; high-turbidity water; coagulation; precipitation

混凝沉淀是黃河高濁度水處理常用的方法。提高渾液面沉速，節(jié)約藥劑（pam）的投加量達(dá)到多出清水是高濁度水處理的主要目標(biāo)。然而混凝過(guò)程極其復(fù)雜，影響渾液面沉速的因素有高濁度水的性質(zhì)、pam投加量、速度梯度c、攪拌時(shí)間t等。因?yàn)楦邼岫人匀怀恋沓了倥c原水的性質(zhì)密切相關(guān)。在實(shí)際處理一定組成的高濁度水時(shí)，可以借助實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，根據(jù)渾液面的自然沉速以及所希望達(dá)到的渾液面沉速來(lái)確定pam的投加量。本文先采用正交實(shí)驗(yàn)的方法確定混凝過(guò)程的混合、反應(yīng)的最佳水力條件，然后在此基礎(chǔ)上研究渾液面沉速與pam投加量及高濁度自然沉速之間的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 自然沉降實(shí)驗(yàn) 高濁度水采用鄭州上街段黃河泥沙配制而成。試驗(yàn)過(guò)程中所有水樣水溫15±1℃。用nsy－1光電顆分儀測(cè)泥沙粒度，其當(dāng)量直徑dm由下式計(jì)算： 　dm=1／（∑（△pi／di）） 式中di——顆粒粒徑，pi——粒徑di顆粒占所有顆粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。選出dm相近的幾組水樣用比重瓶測(cè)定其含沙量，以cw（kg／m3）表示。然后用直徑62mm，高500mm，有效體積1500ml的自制沉降筒做靜置沉降實(shí)驗(yàn)，根據(jù)沉降曲線求得等速沉降段混液面沉降速度作為自然沉速，以從（mm／s）表示。 試樣的含沙量cw，渾液面自然沉速u0，當(dāng)量直徑dm，見(jiàn)表1：

試樣編號(hào) uo/（mm.s-1) cw/(kg.m-3) d/(mg.l-1) u/(mm.s-1) u計(jì)算/(mm.s-1) 相對(duì)誤差/%

1 0.0157 46.5 7.5 0.202 0.214 -6.01

2 0.0175 79.5 15 0.351 0.342 2.59

3 0.0161 84.2 20 0.465 0.481 -3.50

4 0.0130 101.5 25 0.459 0.446 2.74

5 0.0385 58 10 0.498 0.524 -5.26

6 0.099 35.5 2.5 0.209 0.219 -4.61

7 0.099 35.5 4.5 0.624 0.605 3.03

8 0.099 35.5 6.5 1.149 1.144 0.43

9 0.099 35.5 8.5 1.721 1.821 -5.79

10 0.099 35.5 10.5 2.604 2.625 -0.82

11 0.0492 67.5 12 0.702 0.697 0.75

12 0.0381

13 0.0345 94.7 20 0.716 0.751 -4.89

14 0.011 46 10 0.273 0.268 1.95

15 0.011 46 15 0.584 0.540 7.49

16 0.011 46 20 0.0878 0.889 -1.27

17 0.011 46 25 1.295 1.309 -1.06

18 0.011 46 5 0.0742 0.081 -8.59

19 0.0955 55.3 10 1.223 1.188 2.88

20 0.079 64 10 0.724 0.813 -12.27

21 0.0645 79.5 12.5 0.668 0.727 -8.78

22 0.086 69.8 10 0.786 0.763 2.93

23 0.0467 125.5 20 0.588 0.625 -6.35

1.2 加藥混凝實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)所選的藥劑為江蘇南天生產(chǎn)的陽(yáng)離子型pam，陽(yáng)離子度30％，配制成0.5％溶液。 取1.5l上述配制的水樣置于2l的燒杯中，以600r/s的轉(zhuǎn)速攪拌5min，然后投加pam，再調(diào)整轉(zhuǎn)速和時(shí)間確定混凝的水力條件：筆者通過(guò)對(duì)攪拌速度。攪拌時(shí)間、pam投加量做正交實(shí)驗(yàn)得出具有最大渾液面沉速時(shí)的最佳的速度梯度與攪拌時(shí)間乘積，即（ct）umax為2180，這與崔俊華驗(yàn)證的（ct）umax為1900－2000[1]相近。在此基礎(chǔ)上每次取1.5l上述配制的水樣置于2l的燒杯中，先以600r/s轉(zhuǎn)速攪拌5min，然后投加不同量pam，以d（mg／l）表示pam投加量，達(dá)到要求的ct值（2180）混凝后，緩慢注入沉降筒做沉淀實(shí)驗(yàn)，測(cè)定渾液面沉速（同自然沉速測(cè)定方法），以u(píng)（mm/s）表示。同時(shí)把擬合的渾液面的沉速以u(píng)計(jì)算（mm/s）表示，結(jié)果如表2。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

研究表明

綜合含沙量和u0于是可以假定logu=k1loguo k2logc k3logd k4進(jìn)行線性回歸，求得經(jīng)驗(yàn)式。 通過(guò)matlab編程運(yùn)算，得出k1=0.82，k2= -1.532，k3=1.732,k4＝1.849 總偏差s總=2.245，s回＝2.228，s殘=0.198，f=71.12，當(dāng)置信度α=0.01時(shí)，查f分布表，f0.01（3，19）＝5.01[2]。而f＝71.12＞f0.01（3，19）＝5.01，可見(jiàn)回歸方程是顯著的。計(jì)算得出的渾液面沉速和相對(duì)誤差見(jiàn)表2。

3 結(jié)論

在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)卜進(jìn)行回歸分析，得出在黃河高濁度水處理中混凝渾液面沉速由下式計(jì)算： logu＝0.821loguo 1.732logd－1.532logc 1.849，具有較高的置信度。這可為高濁度水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)和參數(shù)選取提供一定的依據(jù)；同樣在給定產(chǎn)水量的情況下，為達(dá)到預(yù)定的渾液面沉速此式也可作為投藥量的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔俊華 高濁度混凝最優(yōu)gt值研究(一)[j]河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，15（4）：