涡流澄清技术在污水处理中的应用
摘要：介绍了微涡流混凝工艺的核心一涡流反应器的特点及其微涡流凝聚与立体接触絮凝的混凝反应机理。同时介绍了它在上海宝钢某污水回用处理工程中的应用情况：设计时调整澄清池进水装置及部分内部结构，增大反应室体积，在反应室中加入涡流反应器，沉淀区加设斜管。经 1 年多运行，效果显著，涡流澄清池处理规模增大／水力负荷增大，澄清池出水浊度稳定在3NTU以下，经V型滤池过滤后出水浊度小于1NTU，涡流吨水投资在35元以下。
关键词：混凝；涡流反应器；涡流澄清池
混凝是水处理工艺中最重要也是最难管理的一个环节。经理论分析和大量工程实践证明，在混凝工艺环节中使用涡流反应器(专利号：CN002490 81)，能大大提高反应池的混凝效率，进而提高出水水质，达到节能、省药、降低运行费用的目的。笔者曾主持及参与了多项工程，将澄清池反应区改造为微涡流反应，沉淀区加斜管，改造后产水量提高，而沉淀出水浊度更低也更稳定。
1 涡流反应器
1.1涡流反应器特点
微涡流混凝工艺的核心是涡流反应器，涡流反应器是以ABS塑料为主材制成的多孔空心球体，球体内外表面制成糙面，表面开有小孔，孔径和开孔率根据处理水水质情况确定。它有以下特性[1]：(1) 过孔水流流速及流向变化，加之内外壁面的磨擦阻力，使水流产生微涡旋流动；(2) 工程施工简单，安装时无需固定，无方向性要求，直接投入池中即可；(3) 材料强度好，无毒性，耐腐蚀，抗老化，使用寿命数十年；(4) 结构简单， 管理方便，运行维护简单，在上向流水流中会浮动和旋转，不易被漂浮物堵塞。
1.2涡流反应器原理
涡流反应器充分考虑到影响混凝效果的各种水力内在要素，为混凝创造出较优的水力条件，使混凝达到较优的效果。涡流反应器的絮凝机理主要是微涡流凝聚和立体接触絮凝。
1.2.1微涡流凝聚
当水流穿过涡流反应器壁面的大量孔洞时，在形成一部分小涡旋的同时也形成无数的微小旋涡。根据 kolmogoroff局部各向同性紊流理论可知，紊流中存在各种尺度不等的涡旋。大涡旋将能量输送给小涡旋，小涡旋又将能量输送给更小的涡旋。大涡旋往往使颗粒作整体移动而不会相互碰撞，而尺度过小的涡旋其强度往往不足以推动颗粒碰撞，只有涡旋尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗粒间相互碰撞[2]。与传统网格工艺相比，涡流反应器是在球面上形成网格的，具有多方位、多角度的特点，单位体积网格数远大于传统网格工艺。因涡流形成流层之间较大的流速差，造成了流层中携带微粒的相对运动，同时涡流的旋转作用形成离心惯性力，造成微粒的沿旋涡径向运动，因此水中脱稳胶体在微涡流
作用下具有更多碰撞机会，获得更高的凝聚效率。
1.2.2立体接触絮凝
微涡流反应器为空心壳体，当水流通过涡流反应器时，其外部流速大于其内部流速，这样就使其内部积累大量矾花絮状体，形成对水流中脱稳胶体产生吸附絮凝作用的泥渣层。与传统接触絮凝澄清池相比涡流澄清池具有更高的絮凝效果。传统澄清池内的悬浮絮体内只有一层，而涡流澄清池反应区中每个涡流反应器内都有悬浮絮体，总体积大，形成立体接触絮凝；涡流反应器内絮体成长质量更高，成长过大的絮体在微涡流的作用下会破碎成较小絮体从而保持絮凝能力，密实度较低的絮体在微涡流的作用下会破碎并重新絮凝成密实度较高的絮体，有利于沉淀分离。
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