方孔多孔板与文丘里管组合式水力空化灭活原水中病原微生物的试验研究

发布时间：2020-03-24 02:54

【摘要】：生活饮用水的安全直接关乎人类的生存,作为一种重要的资源,是人类文明不断进步,社会经济不断发展的必要要素。水厂饮用水加氯消毒是最常用的传统消毒方法,氯具有氧化性能好,存储方便,使用简单等优点,这些优点让加氯消毒被广泛认可。然而,近年来发现加氯消毒的种种弊端,氯消毒过程中常常产生一些消毒副产物(如三卤甲烷THMs、卤乙酸HAAs等),这些副产物都对人的健康构成巨大威胁。本文所讨论的水力空化消毒技术则具有无消毒副产物、快速高效、低能耗等特点,越来越受到人们的关注。本文采用浙江工业大学水力学实验室自主研发的方孔多孔板与文丘里管组合式水力空化反应装置,通过变换多孔板与文丘里喉部、文丘里扩散角的不同组合,对取自非饮用水源的原水,以水中菌落总数和大肠杆菌为指示菌,试验研究了空化数、喉部流速、孔口排列、原水初始浓度、水力空化作用时间等参数对灭菌效果的影响。采用先进的三维粒子图像测速仪(PIV)对水力空化工作段的多孔板段、喉部以及扩散段的流动特性进行剖析,得到水力空化流场中各断面流速、紊动强度、雷诺应力的分布情况。即A1(喉部300mm、扩散角为4.3°时)、A2(喉部300mm、扩散角为5.7°时)文丘里管组合水力空化流场中的纵向流速的波动程度、纵向相对紊动强度以及雷诺应力明显大于A3(喉部150mm、扩散角为4.3°时)、A4(喉部150mm、扩散角为5.7°时)文丘里管组合。采用YE6263压力数据采集系统脉动压力数据,得到多孔板和文丘里管组合式水力空化发生装置在运行过程中的两次明显压降将促使空化的初生。双泵工况下,多孔板段、喉部与扩散段的空化数数值远小于单泵工况,故双泵工况的空化效应远好于单泵工况,且多孔板段的空化数明显小于文丘里管段,表明具有更好的空化效果。以菌落总数和大肠杆菌为指示菌,对取自杭州胜利河的原水,稀释成不同初始浓度后在水力空化反应装置中进行处理,用琼脂平板计数法检测菌落总数和大肠杆菌的灭活率。试验结果表明:当组合形式为25孔交错式孔板、喉部300mm、扩散角为4.3°时,对菌落总数和大肠杆菌的灭活率达到最佳效果。同时,降低空化数、提高喉部流速、延长水力空化作用时间、选取适当的原水初始浓度都将有助于提高装置的灭菌效果。
【图文】：

气核,平衡状态

理ation）现象是一种产生于高速液体流动过程中液体内部局部的绝对压力小于当前环境的饱定的气核（空化核），该气核在 20 μm 以下，，为具有一定直径的气泡，这便是空化现象[44]生与发展应显示其可以承受拉应力，因此无法发生空颗粒（如固体微粒和微气泡等），大多数的水被称为“气核”或“空化核”，其直径大约 1体表面分为“表面气核”，和随水流运动的很难观察到）。对于悬浮在液体中的某一气核-1，其内外压强的平衡关系为：

模式图,空泡溃灭,球形,模式

原理；（c）是一种介于上面两种空泡位置之间的情况，空泡不依附于壁面，但又临近壁面。此时，空泡远离壁面的一侧受到扰动后被拉平，最后微射流自上而下穿透泡体射向壁面，这种破裂方式是空化射流冲击固体表面的主要破坏方式，这也是很多船只、水工设施破坏的元凶。空泡溃灭产生的破坏我们也称空蚀作用。(a)为半球形空泡在边壁表面溃灭过程(b)为球形空泡在流体压强梯度区溃灭过程
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.2

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