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上次推送,谈了生化试验问题,追求的是“水质处理效果相同”。“试验放大”,已形成系统理论和定量描述的是流体力学,如大家熟悉的“相似准数”Re、Fr等,追求的“放大”效果是几何相似、运动相似与动力相似的统一。而在环境工程中,如何进行小试,首先须弄清试验目的。
1、生化反应器小试:为处理效果相同,首先生化时间(V/Q)和泥龄两参数必须一致;在此前提下,反应器流形(完全混合式、推流式等)对效果也有影响。对于推流式,因为断面水平流速须降低至1/r(r 为实型与模型比),若是水解酸化工艺就很难模拟,因难免发生污泥沉降。反之对于氧化沟,若保持生化时间和沟内平均流速均相等,则污水在模型氧化沟内循环次数将增加至r倍。如某厂三槽式氧化沟总停留时间为10h,氧化沟内平均流速为1.0m/s,氧化沟单边长110米,故污水在单槽兜圈所需时间为220s,污水平均循环次数则为54次。而试验模型为2.2米长,则模型中污水在单槽循环次数为2727次。曾有人想象:在一个循环的过程中,氧化沟属推流式反应器。试问仅有220s的时间,能完成生化反应过程么?从上述计算可知:污水在氧化沟大量循环,在均质方面属完全混合式反应器,小试装置则更为突出。
2、混凝沉淀试验:包括“混合—反应—沉淀”三个单元。对于前二个单元,主要参数是G(速度梯度,1/s)、t(时间,s)及组合Gt,其中G、t值只有时间量纲,因此“小试放大”没大问题(包括上述完全混合反应器)。随便说一句,不少研究生论文中仅用搅拌机转速来表达混合和反应工况,存在严重局限:紊流状态下G值与搅拌桨直径d的2.5次方成正比,是不可忽略的因素。
难点在于“沉淀”单元的放大。显然,表面水力负荷q是试验的最主要参数;又由于脱稳颗粒存在絮凝过程,所以沉淀时间t也有影响;试验中常采用细高的柱状沉淀柱,就是为了得出参数q和t(见下个推送)。正因为有絮凝过程,“流形”(平流、竖流、幅流)的影响不可忽略,但难以模拟。如本世纪初,我们开发了“高效溢流雨水净化装置”,全国第一座溢流雨水净化厂就是按该装置参数进行设计的。处理能力相差很大,设计时对装置中试结果打了七折,调试运行后又对设计值打七折。即:中试装置在水力负荷16m/h时可以稳定运行,而万吨净水厂只能以8.3m/h运行。过去我总以为是设计问题,去年设计院等单位对此进行了对比研究[文献](附表),结果发现:工程与中试装置,其工况参数几乎完全一致。不同的仅为沉淀单元形状L∶H(长高比),中试是1∶2,工程中是2∶1,就是说流形由近竖流式向近平流式过渡,而竖流式有助于脱稳颗粒的絮凝(下个推送论述)。因此,“流形”难以模拟,是试验放大需注意的问题。
文献:
附表:

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