(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号3.7(22)申请日2022.09.06(71)申请人中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院地址450000河南省郑州市自贸试验区郑州片区（郑东）明理路56号中原金融产业园13号楼(72)发明人牛犇李嘉晨孙勇徐华伟(74)专利代理机构郑州中鼎万策专利代理事务所(普通合伙)41179专利代理师林新园(51)Int.Cl.C02F1/52(2006.01)(54)发明名称一种机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的调整方法(57)摘要本发明涉及一种机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的调整方法，通过构造满足流体力学的力学相似原理的机械加速搅拌澄清池模型，缩短水质变化后水处理停留时间，提升机械加速搅拌澄清池泥渣浓度变化速率，同时依据原型与模型的重力相似准则，采用透明有机玻璃材质制作模型的池体以及池体内的第一混合反应室、第二混合反应室、分离室、污泥浓缩室，实现对机械加速搅拌澄清池处理状况的观测，在机械加速搅拌澄清池进水水质变化后，投运机械加速搅拌澄清池模型，利用水处理停留时间的缩短及观测分析优势，进而迅速、准确得到机械加速搅拌澄清池模型泥渣浓度的最佳控制值，再通过流体力学的力学相似原理，最终指导机械加速搅拌澄清池原型泥渣浓度的调整。权利要求书3页说明书9页附图1页CN115465927A2022.12.13CN115465927A1.一种机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据流体力学的力学相似原理，制作机械加速搅拌澄清池模型，所述模型与机械加速搅拌澄清池原型满足几何相似、动力相似、运动相似，模型采用透明有机玻璃材质制作，实现对机械加速搅拌澄清池处理状况的观测；(2)当进水水质、水量发生变化时，通过静态混凝模拟试验确定混凝剂剂量、通过石灰处理加药量计算公式得到石灰加药量，静态混凝模拟试验依据GB/T 16881‑2008《水的混凝沉淀试杯试验方法》进行，可以得到混凝剂的最佳剂量；石灰处理加药量依据DL/T 300‑2011《火电厂凝汽器管防腐防垢导则》中石灰处理加药量计算公式，得到石灰加药量的最佳剂量；(3)投运机械加速搅拌澄清池模型，进水量为设计处理水量Q’的1/2～2/3，并增加混凝剂的剂量，混凝剂剂量为混凝剂最佳剂量的1～2倍，石灰加药量为石灰加药量的最佳剂量，逐步提高搅拌机转速，从而逐步提高提升水量；若第一反应室上部取样管、第一反应室下部取样管、下部取样管的样品泥渣浓度，开始逐步提高，即样品的泥渣5min沉降比均增大，则表明泥渣层在逐步形成，维持此时搅拌机转速不变；(4)当泥渣面与上清水分界逐渐清晰，即分离区取样管的样品的泥渣5min沉降比低于2％，监测出水浊度，通过泥渣出口管控制排泥流量，控制泥渣面高度在第二反应室以下，并记录出水浊度达到最低值时泥渣面高度h’；(5)每运行增加一次进水量，每次增加水量不超过设计水量的20％，通过泥渣出口管控制排泥流量，控制泥渣面高度在h’，若机械加速搅拌澄清池原型的实际进水量为Q实，直至进水量达到记录此时排泥流量Qp’；(6)加大搅拌机转速，监测分离区取样管的样品浊度，维持分离区取样管的样品浊度不变的条件下，即分离区取样管的样品浊度变化率低于5％，增大搅拌机转速，记录搅拌机的转速最大值n’。(7)稳定运行后，记录第二反应室上部取样管、第二反应室下部取样管、下部取样管的样品的5min沉降比，分别为C1、C2、C3；(8)调整机械加速搅拌澄清池原型搅拌机转速n，机械加速搅拌澄清池原型的叶轮提升水量Q1为：Q1＝60·BCnd2         (8)式中：B为原型叶轮出水口宽度，m；C为原型叶轮出水口计算系数；n为原型叶轮转速，r/min；d为原型叶轮外径，m。机械加速搅拌澄清池模型的叶轮提升水量Q1’为：Q1＝60·BCnd2         (9)式中：Q1’为模型叶轮提升水量，m3/h；B’为模型叶轮出水口宽度，m；C’为模型叶轮出水口计算系数；n’为模型叶轮转速，r/min；d’为模型叶轮外径，m；权利要求书1/3页2CN115465927A2因故调整机械加速搅拌澄清池原型搅拌机转速n至(9)调整机械加速搅拌澄清池原型排泥流量，当机械加速搅拌澄清池原型的第二反应室上部取样管、第二反应室下部取样管、下部取样管的样品的5min沉降比稳定在C1、C2、C3时，即5min沉降比分别在(0.95～1.05)C1、(0.95～1.05)C2、(0.95～1.05)C3时，控制机械加速搅拌澄清池原型排泥流量为Qp，Qp为：综上，机械加速搅拌澄清池泥渣浓度维持在最佳值。2.根据权利要求1所述的机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的调整方法，其特征在于，所述步骤(1)制作机械加速搅拌澄清池模型时，机械加速搅拌澄清池原型的设计处理水量为Q，机械加速搅拌澄清池实验模型的设计处理水量为Q’， 利澳注册！可得：式中，Q为原型设计处理水量，m3/h；Q为模型设计处理水量，m3/h；υ为原型中水流速度，m/s；υ为模型中水流速度，m/s；A为原型中过流断面面积，m2；A为模型中过流断面面积，m2；l为原型的几何尺寸(长、宽、高)，m；l为模型的几何尺寸(长、宽、高)，m；t为原型水处理停留时间，t’为模型水处理停留时间；又因原型与模型同在重力场中，又满足重力相似准则(弗劳德准则)，因此式中，g为原型的重力加速度，m/s2；g为模型的重力加速度，m/s2；W为原型中介质所受重力，kg·m/s2；W为模型中介质所受重力，kg·m/s2；ρ为原型中介质的密度，kg/m3；ρ为模型中介质的密度，kg/m3；V为原型中介质的体积，m3；V为模型中介质的体积，m3；由公式(1)、(2)、(3)、(4)，得：权利要求书2/3页3CN115465927A3根据公式(5)可得模型的几何尺寸；根据公式(6)可得原型与模型的水处理停留时间之比；根据公式(7)可得原型与模型所承受的重力之比。权利要求书3/3页4CN115465927A4一种机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的调整方法 技术领域 [0001] 本发明涉及水处理工艺技术领域，特别涉及一种机械加速搅拌澄清池最佳泥渣浓 度的调整方法。 背景技术 [0002] 机械加速搅拌澄清池是一种泥渣循环型澄清池。池体主要由第一反应室、第二反 应室和分离室三部分组成，并设置有相应的进出水系统、排泥系统、搅拌机及调流系统，另 外还有加药管、透气管和取样管等。机械加速搅拌澄清池利用机械搅拌机的提升作用来完 成泥渣回流和接触絮凝。因此，泥渣浓度对于机械加速搅拌澄清池水处理效率、运行稳定性 具有极其重要的影响。 [0003] 目前，机械加速搅拌澄清池普遍在澄清区加装了斜管，泥水分界面无法观测，使得 对泥渣浓度控制仅能依赖于控制第二反应区的泥渣5min沉降比。然而，第二反应的泥渣 5min的沉降比所受影响较多，主要有泥渣回流比、排泥周期、悬浮泥渣层高度等。当进水水 质、水量变化时，很难将机械加速搅拌澄清池泥渣浓度调整至最适浓度，造成出水水质恶 化。 [0004] 因此，亟需一种稳定、可靠的机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的调整方法。 发明内容 [0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的 调整方法。 [0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种机械加速搅拌澄清池泥渣浓度的 调整方法，包括以下步骤： [0007] (1)根据流体力学的力学相似原理，制作机械加速搅拌澄清池模型，所述模型与机 械加速搅拌澄清池原型满足几何相似、动力相似恩佐注册-恩佐平台-首选、运动相似，模型采用透明有机玻璃材质制 作，实现对机械加速搅拌澄清池处理状况的观测； [0008] (2)当进水水质、水量发生变化时，即进水浊度变化绝对值大于5NTU或进水水量变 化绝对值大于机械加速搅拌澄清池原型设计处理水量的20％时，通过静态混凝模拟试验确 定混凝剂剂量、通过石灰处理加药量计算公式得到石灰加药量，静态混凝模拟试验依据GB/ T  16881‑2008《水的混凝沉淀试杯试验方法》进行，可以得到混凝剂的最佳剂量；石灰处理 加药量依据DL/T  300‑2011《火电厂凝汽器管防腐防垢导则》中石灰处理加药量计算公式， 得到石灰加药量的最佳剂量； [0009] (3)投运机械加速搅拌澄清池模型，进水量为设计处理水量Q’的1/2～2/3，并增加 混凝剂的剂量，混凝剂剂量为混凝剂最佳剂量的1～2倍，石灰加药量为石灰加药量的最佳 剂量，逐步提高搅拌机转速，从而逐步提高提升水量；若第一反应室上部取样管、第一反应 室下部取样管、下部取样管的样品泥渣浓度，开始逐步提高，即样品的泥渣5min沉降比均增 大，则表明泥渣层在逐步形成，维持此时搅拌机转速不变； 说明书 1/9 页 5 CN 115465927 A 5 [0010] (4)当泥渣面与上清水分界逐渐清晰，即分离区取样管的样品的泥渣5min沉降比 低于2％，监测出水浊度，通过泥渣出口管控制排泥流量，控制泥渣面高度在第二反应室以 下，并记录出水浊度达到最低值时泥渣面高度h’； [0011] (5)每运行 增加一次进水量，每次增加水量不超过设计水量的20％，通过泥渣 出口管控制排泥流量，控制泥渣面高度在h’，若机械加速搅拌澄清池原型的实际进水量为 Q 实 ，直至进水量达到 记录此时排泥流量Q p ’； [0012] (6)加大搅拌机转速，监测分离区取样管的样品浊度，维持分离区取样管的样品浊 度不变的条件下，即分离区取样管的样品浊度变化率低于5％，增大搅拌机转速，记录搅拌 机的转速最大值n’。 [0013] (7)稳定运行 后，记录第二反应室上部取样管、第二反应室下部取样管、下 部取样管的样品的5min沉降比，分别为C 1 、C 2 、C 3 ； [0014] (8)调整机械加速搅拌澄清池原型搅拌机转速n，机械加速搅拌澄清池原型的叶轮 提升水量Q 1 为： [0015] Q 1 ＝60·BCnd 2           (8) [0016] 式中：B为原型叶轮出水口宽度，m；C为原型叶轮出水口计算系数；n为原型叶轮转 速，r/min；d为原型叶轮外径，m。 [0017] 机械加速搅拌澄清池模型的叶轮提升水量Q 1 ’为： [0018] Q 1 ＝60·BCnd 2           (9) [0019] 式中：Q 1 ’为模型叶轮提升水量，m 3 /h；B’为模型叶轮出水口宽度，m；C’为模型叶轮 出水口计算系数；n’为模型叶轮转速，r/min；d’为模型叶轮外径，m； [0020] 因 故 [0021] 调整机械加速搅拌澄清池原型搅拌机转速n至 [0022] (9)调整机械加速搅拌澄清池原型排泥流量，当机械加速搅拌澄清池原型的第二 反应室上部取样管、第二反应室下部取样管、下部取样管的样品的5min沉降比稳定在C 1 、C 2 、 C 3 时，即5min沉降比分别在(0.95～1.05)C 1 、(0.95～1.05)C 2 、(0.95～1.05)C 3 时，控制机械 加速搅拌澄清池原型排泥流量为Q p ，Q p 为： [0023] [0024] 综上，机械加速搅拌澄清池泥渣浓度维持在最佳值。 [0025] 优选的，所述步骤(1)制作机械加速搅拌澄清池模型时，机械加速搅拌澄清池原型 的设计处理水量为Q，机械加速搅拌澄清池实验模型的设计处理水量为Q’，可得： 说明书 2/9 页 6 CN 115465927 A 6 [0026] [0027] [0028] 式中，Q为原型设计处理水量，m 3 /h；Q为模型设计处理水量，m 3 /h；υ为原型中水流 速度，m/s；υ为模型中水流速度，m/s；A为原型中过流断面面积，m 2 ；A为模型中过流断面面 积，m 2 ；l为原型的几何尺寸(长、宽、高)，m；l为模型的几何尺寸(长、宽、高)，m；t为原型水 处理停留时间，t’为模型水处理停留时间； [0029] 又因原型与模型同在重力场中，又满足重力相似准则(弗劳德准则)，因此 [0030] [0031] [0032] 式中，g为原型的重力加速度，m/s 2 ；g 为模型的重力加速度，m/s 2 ；W为原型中介质