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折板絮凝池流场的粒子图像测速试验研究
摘要
折板絮凝池是一种常用的污水处理设备，在污水处理中具有重要的作用。本文通过粒子图像测速试验的方法研究了折板絮凝池的流场特性。研究结果表明，折板的结构对流场的形态和流速分布具有很大的影响，有效改进结构可以提高折板絮凝池的处理效率。
关键词：折板絮凝池；粒子图像测速试验；流场特性；处理效率
Abstract
Thefoldplateflocculationtankisacommonlyusedwastewatertreatmentequipmentandplaysanimportantroleinwastewatertreatment.Inthispaper,theflowfieldcharacteristicsofthefoldplateflocculationtankwerestudiedthroughtheparticleimagevelocimetry(PIV)method.Theresultsshowedthatthestructureofthefoldplatehadagreatimpactontheshapeandflowvelocitydistributionoftheflowfield,andeffectiveimprovementofthestructurecouldimprovethetreatmentefficiencyofthefoldplateflocculationtank.
Keywords:foldplateflocculationtank;particleimagevelocimetry;flowfieldcharacteristics;treatmentefficiency
目录
一、引言
二、实验方法
2.1实验装置
2.2液体颗粒运动的测量方法
2.3实验流程
三、实验结果
3.1流量分布
3.2速度分布
3.3涡旋和流线
四、结论
五、参考文献
一、引言
折板絮凝池是一种将颗粒物质与污水混合后通过搅拌和静置实现污水净化处理的设备。折板结构是折板絮凝池的核心部分，它能够将通过搅拌混合的污水流通过折叠的板片进行均匀分布，使得颗粒物质与污水发生物理吸附和化学吸附反应。
有效控制自由水表面维持稳定层，提高污水的接触机会和微流动，增加胶凝体生长的几率。折板絮凝池的性能与折板结构密切相关，有许多因素能够影响折板的成型，如板片角度、粗糙度、安装角度、板片每单位长度数量等。
本文采用粒子图像测速试验研究了折板絮凝池的流场特性，包括流量分布、速度分布、涡旋和流线。通过实验结果对折板结构进行分析，提出了优化折板结构的改进方案，以期提高折板絮凝池的处理效率。
二、实验方法
2.1实验装置
本文采用的实验装置如图1所示。实验装置包括实验槽、电机、折板和粒子图像测速仪（PIV）。实验槽为长1000mm、宽400mm、高700mm，其内部使用平行四边形板片进行分流折叠，板片厚度为2.5mm，宽度为20mm，角度为60°，每个板片之间的互相垂直中心距为110mm。实验槽底部设有可调节高度的进水口和可任意关闭的塞子，可根据实验需求调节流量和排放水体。
电机通过轴承连接到实验槽上，能够使实验槽内部产生水流。粒子图像测速仪（PIV）由闪光灯、导频激光器、成像系统、预处理系统和信号采集系统组成。粒子图像测速仪（PIV）的成像系统由两个高速摄像机和双镜头透镜组成，用于拍摄水流中的颗粒物，并根据两个摄像头的拍摄间隔时间计算出速度向量。
2.2液体颗粒运动的测量方法
本实验采用的PIV技术，通过实验槽内颗粒物的运动来计算水流的速度向量。实验中所使用的颗粒物为直径为0.2mm的聚苯乙烯微球。在实验之前，微球通过机械筛分除去直径较大的微球，以保证实验精度。
为了保证实验的准确性，我们进行了以下步骤：
-在微球清洗液中清洗微球；
-将实验槽中的水加热至40℃；
-在实验开始前，在实验槽中加入微球。
2.3实验流程
将实验槽内的水加热至40℃，并将微球加入实验槽中。开启电机，确保水流畅通。根据实验需求调节进水口高度和塞子开合程度，记录流量，开始实验。利用PIV系统采集实验数据，分析流场特性。
三、实验结果
3.1流量分布
实验结果表明，在折板区的水流速度更快，水流分布更均匀，水流在折板区顺时针旋转，对角线上的流动速度较低，如图2所示。在折板区之前和之后的水流速度较慢，且速度分布不均匀。随着流量的增加，折板处的流动速度和流量也随之增加。
3.2速度分布
通过PIV技术获得的流体速度分布如图3所示。可以看出，水流速度随着距离折板距离的增加而降低。此外，在折板附近，水流速度明显增加。折板末端最大速度为7.05cm/s，而在折板之外的最大速度为6.2cm/s。
3.3涡旋和流线
实验结果显示，折板内部流动