混凝沉淀工艺作为常规给水处理中的重要单元,其处理效果的好坏直接决定了后续工艺的运行负荷、处理效果和运行成本,所以对混凝沉淀过程的研究具有十分重要的意义。目前,传统的研究方法通常采用静态的烧杯试验作为基础研究手段,但该研究方法局限性较大,不能满足实际工艺的需要,所以本课题采用仿真模拟与混凝沉淀连续流试验相结合的方法对混凝沉淀过程进行研究,用数值计算结果指导试验设备设计和操作条件优化,同时用试验结果来进一步验证数值模拟的正确性。首先对不同搅拌桨型式、不同搅拌桨安装高度组合和不同破碎强度下的连续流机械搅拌絮凝池进行了三维流场的数值计算,得到不同水力条件下絮凝池的流速分布、湍动能、湍动耗散率、循环时间和搅拌功率,研究不同水力条件下反应器的水流状态与絮体颗粒粒度分布和絮体成长的协同作用关系。仿真结果表明,合适的搅拌桨叶形状和合理的操作条件可以有效的改善反应器的水流状态,增加颗粒相互碰撞的频率,促进絮体成长。同时对变速度双层斜板沉淀池二维流场进行数值计算,研究沉淀池内的水流流场状况,为后续的试验研究奠定理论基础。研究发现,该沉淀池相对普通双层斜板沉淀池不仅具备形成动态悬浮层的水力条件,而且可以有效地改善布水均匀性。且与单口进水相比,双口进水不仅增加了悬浮层浓度,进一步的强化接触絮凝,还提高了沉淀池的布水均匀性,对沉淀池整体的水流状况有了很好的改善。本课题采用改进的连续流混凝沉淀设备,包括机械絮凝池和变速度双层斜板沉淀池两部分,以高岭土和少量腐殖酸的混合液模拟原水,以聚合氯化铝为絮凝剂,采用浊度仪、颗粒计数仪等在线监测设备对混凝沉淀过程颗粒分布和浊度变化进行了实时监测,并得到了与数值模拟的结果相同的结论。研究结果表明,该絮凝沉淀设备在上、下层斜板之间的过渡区形成悬浮层,提高了对小颗粒的去除效率,且适宜的运行条件可以增加悬浮层的厚度,如适宜的投药量、破碎条件等。除此之外,缩短沉淀池的停留时间,出水水质并无明显恶化,表明该沉淀池对水量的抗冲击负荷能力较强。