目前，國內各水廠在處理低溫低濁水時，通常采用合適的混凝劑和助凝劑或者預氧化技術，此方法經濟且易實施，但降濁效果有限，還會帶來用水安全問題；有部分水廠采用泥渣回流技術，該技術經濟效應較好，但存在著廢水對于回流的影響，會造成整體水質問題；也有部分水廠采用提高混凝強度的方法，該措施相對不會產生水質安全問題。有研究指出折板絮凝與隔板絮凝相比，水流條件大大改善，在總的水流能量消耗中，有效耗能比例提高，可以提高絮凝池混凝強度。

小小折板讓絮凝池煥然一新

某水廠一期工程總規模25萬m3/d，共4座絮凝池（1#-4#絮凝池），每座設計規模6.5萬m3/d，凈水工藝采用管道混合-回轉式隔板絮凝池-平流沉淀池-普通快濾池，運行至今已有三十年。水源為水庫水，絮凝劑采用固體聚合氯化鋁鐵，消毒劑采用次氯酸鈉。

選取一期1#回轉式隔板絮凝池進行增設平流式折板改造。在1#絮凝池內先后增設了平流異波折板和平流同波折板，如下圖所示。

前兩圈①②渠道內細線—異波折板-；后三圈③④⑤渠道內粗線-同波折板

《給水排水設計手冊》中關于折板絮凝池的設計參數：第一階段為0.25~0.35m/s（異波折板）；第二階段為0.15~0.25m/s（同波折板）；第三階段為0.10~0.15m/s（直板）?；剞D式隔板絮凝池中的第①②渠道的平均流速為0.38m/s和0.29m/s，滿足第一階段，因此平流異波折板放入絮凝池內的第①②渠道，渠道總長約69m，其結構如下圖所示。

回轉式隔板絮凝池中的第③④⑤渠道的平均流速分別為0.25m/s、0.20m/s和0.16m/s，滿足第二階段，平流同波折板放入絮凝池內的第③④⑤渠道，渠道總長約158m。折板夾角為90°，折板間距為1m，折板板材為304不銹鋼，厚度為1.5mm，折板具體尺寸和數量見下表。

技改也要數學模型來驗證

采用模型與數值方法，對改造后的絮凝池流態進行了分析。選取了絮凝池第一圈初始增設異波折板處，第三圈初始增設同波折板處的剖面，物理模型為三維模型，模型網格選用非結構化四面體網格，網格數約為160萬。。

數值方程使用的是k-wsst模型方程。邊界條件設置：①進口邊界，采用模型左側邊為進口邊界異波折板模型流速為0.376m/s，同波折板流速為0.266m/s。設置模擬溫度為7℃。②出口邊界。采用自由出流，適用于不可壓縮流中完全發展出流的情況。③壁面邊界。固體邊界采用無滲透、無滑移條件的標準壁面函數，流體材料選擇水體(water-liquid)，按照溫度調節水的密度和黏度。

利用Fluent軟件模擬處理后，將模擬結果導出Tecplot格式的數據，然后用Tecplot軟件打開數據，從中提取絮凝池廊道剖面處沿水流方向的速度分布矢量圖和湍流動能分布圖。

改造前，絮凝池內水體流向均為水平方向流動，方向一致；增設折板后，絮凝池內折板附近水流方向發生改變，水流流向變得復雜，使得折板附近存在著大量的渦旋，促進顆粒的擴散和碰撞凝聚，從絮凝動力學機理分析可知，這樣的水流狀態對絮凝是有利的。

從速度分布來看，未增設折板的絮凝池內，絮凝池第①圈開始處（a）流速僅在絮凝池壁速度小，池體內部流速均勻，幾乎無流速差；增設折板的絮凝池內（b、c），折板之間的平均流速>折板附近的平均流速>靠近折板壁處的水流速度，增設異波折板的絮凝池第①圈開始處（b）的流速差為0.50m/s，折板附近流速差較大，使得水與其中固體顆粒產生了相對運動，為不同尺度的顆粒碰撞提供了條件，利于顆粒物碰撞。增設同波折板的絮凝池第③圈開始處（c）的流速差為0.37m/s，比異波折板處的速度差異小，湍流剪切力減少，利于絮體的長大。

上圖可以直觀地表現湍動能k在池體中轉移和耗散的情況。改造前，絮凝池內湍動能分布均勻，湍動能小，絮凝池第①圈開始處（a）k僅為1.8×10-13m2/s2；增設異波折板后，在折板附近水流湍動能較大，絮凝池第①圈開始處（b）折板附近平均k為4.8×10-3m2/s2，利于形成渦流，膠體顆粒間碰撞幾率更大，由此形成的礬花更密實，絮凝效果更佳。絮凝池第③圈開始處（c）同波折板附近平均k為3.2×10-3m2/s2，比異波階段的稍小，利于礬花長大。湍動能和速度矢量云圖在分布上具有相似性，存在內在的相互關聯。由計算流體力學模擬結果得出，增設折板增加了水流渦流數量，改善了水利條件。

工藝參數對比來驗證

對1#絮凝池增設折板改造前后進行了速度梯度G、絮凝時間T值工藝測定，測定時水溫7℃，結果如下表所示。

從表中可以看出，1#絮凝池改造后的各階段絮凝強度均比改造前的大。同比孔室階段，改造后的GT值是改造前的1.3倍；同比第①圈至第②圈結束處，該段改造后的GT值是改造前的3.9倍；同比第③圈至第⑤圈結束處，該段改造后的GT值是改造前的2.2倍。因此，增設折板能夠增大GT值，提高絮凝效果。

小技改，大效果

由于1#（改造）、2#（未改造）回轉式隔板絮凝池對應的1#、2#平流式沉淀池，其結構和尺寸相同，因此，將2#沉淀池作為對比池，同時沉淀池自身影響可忽略，采用沉淀池出水濁度代表絮凝池絮凝效果。改造前后兩周內進水水質穩定，進水量及凈水劑投加不變。增設折板前后實際生產運行的1#、2#沉淀池出水濁度如下圖所示。

改造前，1#沉淀池出水一周內平均濁度為1.68NTU。改造后經兩天左右適應期，出水水質穩定。改造后，1#沉淀池出水一周內平均濁度為1.16NTU，增設折板改造后出水濁度降低31%。改造前，1#沉淀池出水一周內平均濁度比2#的高5.7%；改造后，1#沉淀池出水一周內平均濁度比2#的低24%。絮凝池增設折板能夠有效提高絮凝效果，降低在低溫低濁條件下，水降低沉淀的出水濁度。

1#-4#回轉式絮凝池的設計負荷為2600m3/h，絮凝池增設折板后，水頭損失增加。經實際生產運行實驗，改造后1#絮凝池的最大負荷可達4000m3/h，增設折板后不影響水廠負荷。

技改經驗的小總結

（1）計算流體力學模擬從理論上證實了增設平流折板能夠增加折板附近水流渦流數量，改善回轉式隔板絮凝池內水流狀態。

（2）增設折板能提高回轉式隔板絮凝池的絮凝強度。在絮凝池前兩圈，增設折板的1#絮凝池GT值是未增設折板的3.9倍；在絮凝池后三圈，增設折板的1#絮凝池GT值是未增設折板的2.2倍；

（3）絮凝池增設折板能有效降低冬季低溫低濁情況下的沉淀池出水濁度。實際生產運行效果表明，增設折板后的1#沉淀池出口水濁度降低了31%。

回轉式隔板絮凝池中增設平流折板能有效改善水力條件，該改造方案可為老舊水廠在現有條件下絮凝池提升改造提供借鑒和參考。