应用停留时间分布评价絮凝池整体运行状况的探讨

给水排水�Vol.35�增刊�200983��应用停留时间分布评价絮凝池整体运行状况的探讨梅�钦1�张金松2�刘丽君2�齐玉玲2(1宁波给排水工程设计研究院,宁波�315012;2深圳市水务(集团)有限公司,深圳�518031)摘要�分别对栅条絮凝池和折板絮凝池进行示踪试验,从反应器角度出发,借助轴向扩散模型,利用反应器工作原理中的停留时间分布,诊断出两者流动状况的差异。从而论证了应用停留时间分布评价絮凝池运行状况的方法是可行的,也为今后水处理絮凝池运行管理提供了新的思路。关键词�絮凝池�停留时间分布�反应器工作原理�评价ThediscussionontheapplicationofresidencetimedistributiontoevaluatetheoveralloperationabouttheflocculationreactorMeiQin1,ZhangJinsong2,LiuLijun2,QiYuling2(1�NingboWater&WastewaterEngineeringDesign&ResearchInstitute,Ningbo315012,China;2�ShenzhenWater(Group)Co.Ltd,Shenzhen518031,China)Abstract:Thedifferentcurrentpositionbetweenthegridandbaffleflocculationreactor,whichwasobtainedrespectivelybytracertests,wasanalyzedbyresidencetimedistributionfromtheperspectiveofreactor,associatingwithaxialdispersionmodel.Theresultsshowthatitisfeasibletoevaluatetheoperationalstatusofflocculationreactorbyresidencetimedistributionanditalsoprovidesusanewwayfortheoperationandmanagementofflocculationreactors.Keywords:flocculationreactor;residencetimedistribution;thereactoroperationalprinciple;evaluate��完成絮凝过程的构筑物为絮凝池,习惯上也称为反应池[1]。在20世纪70年代以后,自从水处理领域引入了反应器理论以来,在水处理工程中,能进行水处理效应的单元构筑物、设备和容器都可以称为反应器[2],水处理设备与池子也都可作为反应器来进行分析[3]。而在化学反应工程学中,通过停留时间分布的测定,可了解实际反应器内的流动状况及设备性能,从而确定反应器是否符合工艺要求[4]。因此,本文主要从反应器角度出发,对停留时间分布应用于分析水处理絮凝池的运行状况进行研究。1�反应器工作原理1�1�非理想流动反应器完全混合间歇式反应器(CMB)、完全混合连续式反应器(CSTR)和推流式反应器(PF)是三种理想反应器。在实际反应器中,由于在反应器内部存在着液体不流动或流动极缓慢的死角,降低了反应器的有效容积。反应器中液流未经主体流动而发生的短路流以及在推流式活塞流中由于涡流等引起的返混现象,均使得实际反应器情况复杂化。通过研究反应器中的返混程度,可以衡量实际反应器偏离理想反应器的程度,从而可以了解反应器中的流体型态,判断该反应器接近哪一种型式的理想反应器。返混程度可以用停留时间分布来衡量[4~8]。1�2�停留时间分布的定义和数学统计分析公式考察停留时间分布一般可采用两种统计方法:一种是年龄分布,即粒子在反应器内已经停留的时间;一种是寿命分布,即t=0时进入的粒子,经出口离开的时间。通常,所谓停留时间分布指寿命分布[4~8]。(1)出口寿命分布密度函数E(t)定义为E(t)84�给水排水�Vol.35�增刊�2009dt等于单位时间流出的寿命在t到t+dt之间的粒子数所占的百分率,即E(t)=C(t)��0C(t)dt=C(t)��0C(t)�t(1)式中C(t)���t时刻反应器出口处物料的浓度。E(t)按定义满足归一化条件,即��0E(t)dt=1(2)此式可用来检验示踪试验数据的准确性。(2)平均停留时间t-=�C(t)ti�C(t)(3)统计分析值可以判断实际工作与V/Q理论值差别。(3)累积停留时间分布函数定义为F(t)=�t0E(t)dt(4)其值范围为0�F(t)�1。(4)�2t是描述停留时间点与分布中心t-的离散程度,即�2t=�t2C(t)�C(t)-t-2(5)对其