谈混凝沉淀烧杯试验标准的编制

谈《混凝沉淀烧杯试验》标准的编制谈《混凝沉淀烧杯试验》标准的编制武道吉1李圭白1谭风训2张华2（1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨1500092.山东建筑工程学院环境工程系，济南250014）摘要摘要混凝沉淀试验是水的物化处理研究及进行实际生产指导的主要手段，文章介绍混凝沉淀试验标准编制宗旨、主要内容及有关问题的说明。关键词关键词混凝沉淀标准1前言前言对混凝沉淀过程的研究和控制有混凝沉淀试验法、电泳和流动电流检测法、胶体滴定法、颗粒分析法、电镜法和X衍射法等，其中混凝沉淀试验应用最为普遍。由于它能简便地模拟净水厂中混合、絮凝，沉淀等净水过程，因而它广泛应用于净水厂的日常运行管理、技术改造、产品开发和科学研究。40年代人们已认识到该试验能够模拟生产中的混凝沉淀过程，并注意到对试验操作的要求，1964年美国材料试验学会（ASTM）把它列为暂行的标准试验，从1983年的ASTM标准年鉴开始，混凝沉淀试验已被正式列为一个标准试验。同时日本工业标准委员会（JIS）也已正式将其列为水处理标准试验方法。混凝沉淀试验在设备和操作都很简单的条件下，能够反映出混凝过程中很多因素间的错综复杂关系，所以一直是用来研究或控制混凝沉淀过程的最重要方法，例如，美国调查的45个净水厂中，42个水厂单用改试验方法控制混凝过程，3个厂用改试验和电泳淌度试验结合控制混凝过程，在单用烧杯试验的净水厂中，由22个厂每班或每天作一次，9个厂每周作一次，其余的则按需要不定期地进行试验。调查表明，我国大多数水厂在日常生产管理中也采用该方法指导混凝剂的投加和处理工况的判断。但由于试验不规范，试验结果往往与生产实际相差甚远，不能起到指导生产的作用。为促进混凝沉淀试验技术的发展，更好地指导净水厂工程建设及生产管理，1997年6月建设部中国工程建设标准化协会（97）建标协字第16号“关于下达1997年推荐性标准编制的涵”，正式下达编制混凝沉淀试验标准（简称标准）的任务，并于2000年12月通过了审查验收，填补了国内空白，达到国内领先水平，近日将颁布实施，标准号：CECS130:2001。标准全文共分：总则、术语、技术要求和试验规程4章。2标准名称标准名称该试验方法最初始于1921年，称为搅拌试验，定义为：利用搅拌时间、搅拌速度的快慢档和转速都可变化的多叶片搅拌装置，对两个以上的水样试验结果进行比较，以确定混凝剂投加量的试验；目前国内外现有的文献资料中一般称其为：混凝试验、烧杯搅拌试验、烧杯试验或搅拌试验；而ASTM规定其标准名称为《standardpracticeforcoagulation-flocculationjartestofwater》。在标准编制过程中考虑到该试验方法已是模拟混合、絮凝和沉淀三个净水工艺过程的试验手段，因此在征求意见稿中将此标准名称定为《混凝沉淀试验标准》。有专家在对征求意见稿评议时指出，虽然标准中所称盛水样的搅拌杯，已非实验室常用的烧杯，应考虑到标准名称与现行文献资料中的名称衔接，因此将标准名称修订为定为《混凝沉淀烧杯试验》。3主要技术指标主要技术指标主要就试验中所用搅拌器、搅拌杯的技术指标以及搅拌功率的计算方法进行了规定。3.1搅拌器搅拌器搅拌器是混凝沉淀试验中的关键设备，为使试验能够模拟实际的生产运行效果，所谓混凝效果相似是指形成的絮体尺度和密度相同。絮体在形成过程中，一方面受到颗粒间相互聚集的粘结作用，另一方面也http://www.chinacitywater.org中国城镇水网受到流体紊动对絮体的破碎作用，限制了絮体继续增大。在一定的水流条件下，若输入水体的能耗不变，经过一定的絮凝时间就会达到絮体聚结与破碎的动态平衡，絮体粒径将保持不变。根据各国的大量研究，都得出了当相同的原水和凝聚条件下，达到絮凝平衡时，絮体粒径主要取决于速度梯度G，根据这一原理，阿格曼等人提出了絮体平衡粒径d与速度梯度G的关系：d=C/G(1)式中：C为与原水絮凝性质有关的系数。丹保宪仁利用沉降管和摄影的方法，对絮体粒径、有效密度和沉速进行了测定，并建立了絮体的密度公式为：ρe＝ρs-ρ＝a/dkρ⑵式中：ρe为絮体的有效密度，g/cm3；ρs为絮体密度，g/cm3；ρ为水的密度，g/cm3；a为常速，随混凝剂品种和加注量而定，g/cm3；kρ为指数常数，随混凝剂品种和加注量而定。由此可以看出，絮体尺度及其密度取决于混凝过程中的速度梯度G，因此要使混凝效果相似，速度梯度G须对应相等。实际工程中混合阶段G=1000～500s-1，絮凝阶段G=100～20s-1，为使试验能够模拟实际生产中的混合、絮凝过程，标准规定搅拌器产生的速度梯度G应在1000～20s-1范围可调。另外，实际生产工艺中混合强度大多为一档，絮凝强度一般为3～4档，所以标准规定搅拌器转速至少可预设置五