传统的混合设备主要有水力和机械两种形式,漏斗形涡流反应器是一种利用水力混合进行水处理的新型设备,其在冶金时的铁水预处理中已经应用,对铁水的预处理效果好,由于铁水的密度远大于水,高效混合难度也远大于水,因此存在将这种漏斗形涡流反应器运用于水处理领域的可能性。本文按照FLUENT软件模拟出的漏斗式涡流反应器的最优几何尺寸进行了试验验证,旨在提高药剂与水的混合效率和改善水处理的效果,并对采用水力混合方式的漏斗式涡流反应器的水力特性与混合效果进行了研究。以NaCl作为示踪剂进行示踪试验,研究了反应器内的水力流态分布情况;通过混合效果和絮凝效果试验,进一步研究了反应器的混合效果,并确定了最佳混合效果时反应器的流态分布及水力参数。以下为本论文的主要研究结论:1.漏斗式涡流反应器的水力流态介于完全混合式和推流式之间,并且反应器内存在真空区,最佳的水力条件为:反应器的串联级数是2~3,有3%~4%的真空区。反应器的水力流态和空间利用率受进水流速影响大,进水流速为0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s时,反应器的空间利用率差,水流未能充满整个反应器;进水流速为0.4m/s、0.5m/s、0.6m/s时,反应器的空间得到充分利用,水流充满整个反应器。同时反应器只需通过水泵控制,大大节省了耗能。2.漏斗式涡流反应器依靠切向进水和进出水口的高差可使反应器内水流形成稳定涡旋,依靠喉口可强化返混作用,在喉口下部产生回流,使得药剂在水中快速扩散,与水快速均匀的混合。进水流速为0.1m/s时,药剂与水混合效果最差,其余进水流速均优于烧杯试验。其中,进水流速为0.4m/s时,返混作用最强,药剂可以在水中快速的扩散,混合效果最好,有利于后续水处理工艺。并且混合效果不受原水水质的影响,进水流速是唯一的影响因素。3.将反应器混合后的出水再次回流至反应器内,可延长水流在反应器内的水力停留时间,有助于药剂与水的继续混合;并且流速减小,有利于絮凝反应的发生。最佳条件为:第一次进水流速为0.4m/s,回流进水流速为0.2m/s。4.漏斗式涡流反应器具有水力停留时间短,混合效果好的特点,为后续水处理工艺提供了前提条件。由于反应器的混合效果好,故在反应器外增设絮凝区,药剂与水经过快速混合后,固液分离效果好,且反应器在相同水力停留时间下的出水浊度明显小于烧杯试验。