应用探析| PIV系统在水处理技术优化中的应用

水处理领域，电絮凝技术因其操作简便、无二次污染、高效低成本的特点在水处理、河道清淤领域成为研究热点。但气泡运动与流场扰动对絮凝效果的影响机制尚缺乏系统性研究。

近期，青海大学与清华大学联合研究团队，开展了一项基于粒子图像测速系统（PIV系统）的实验研究，揭示了电絮凝过程中气泡动力学行为与流场演化的耦合规律。详见论文《电絮凝流场及泥沙沉降效果特性与控制因素》。

1. 实验准备与设计

图2 9组电流密度下电解15s时气泡影像

2.3 PIV流场计算与可视化研究，基于互相关算法，通过快速傅里叶变换FFT计算窗口内粒子平均位移及速度。进一步采用千眼狼Revealer RFlow4流场测量软件，基于Omega准则计算流场中的涡结构分布，以Ω=0.52识别旋涡边界，绘制涡量云图，精确量化涡旋数量与强度分布，详见图3。

图3  9组电流密度下Omega分布云图

实验测得不同电流密度下泥沙粒径及溶液浊度变化。在电流密度为40 A/m2时，D/V（平均粒径与平均速度之比）达到最大，去除效率最高，表明此条件下絮团形成和稳定性最佳。气浮夹带和絮凝沉降是影响浊度减小的主要因素，分界粒径为37.2 μm。小于该粒径的泥沙颗粒主要通过气浮夹带去除，大于该粒径的颗粒则主要通过絮凝沉降去除。

千眼狼Revealer PIV系统的高速连续观测能力和粒子图像处理能力为深入研究电絮凝过程提供有力支持。通过精准捕捉气泡运动原始图像到处理呈现涡量云图，为优化电絮凝效果提供了科学依据，助力解决复杂流场问题，推动环保、化工等领域的技术创新。