水處理絮凝過程絮體分形成長特性研究.pdf

1、絮凝過程是給水和廢水處理工藝中應(yīng)用最普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，它在很大程度上影響著后續(xù)流程的運(yùn)行工況、最終出水質(zhì)量和成本費(fèi)用，因而成為環(huán)境工程中重要的科技研究開發(fā)領(lǐng)域。絮凝過程中，絮體的結(jié)構(gòu)一直是人們研究的熱點(diǎn)。實(shí)際操作過程中常常出現(xiàn)松散不易沉降或易于破碎的絮體，致使絮凝整體過程呈現(xiàn)紛繁復(fù)雜性以及具有混沌性，迄今為止人們對于絮凝過程中絮體形成及多項(xiàng)影響因子在動態(tài)平衡過程中的相互作用關(guān)系仍然缺乏足夠認(rèn)識。分形理論的出現(xiàn)使人們對絮凝過程中無序現(xiàn)象

2、和無規(guī)形態(tài)取得更清楚認(rèn)識逐漸成為可能，這為改進(jìn)絮凝工藝和研究絮凝機(jī)理提供了強(qiáng)有力的工具。
　　本課題以聚合氯化鋁（PAC）為絮凝劑、水中腐殖酸有機(jī)物和高嶺土懸浮顆粒為去除對象，以自主開發(fā)的水中絮體形態(tài)原位識別技術(shù)為基礎(chǔ)，通過高像素數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對反應(yīng)器內(nèi)動態(tài)絮凝過程不斷運(yùn)動的絮體粒子進(jìn)行原位實(shí)時拍攝，研究水力條件變化對絮體結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響及絮體分形結(jié)構(gòu)的演變過程，把微觀的絮體形態(tài)與宏觀的絮凝效果分析結(jié)合起來，以期更準(zhǔn)確地定量描述與解釋絮

3、凝過程、預(yù)測絮凝效果。研究結(jié)果表明，絮體在一定范圍內(nèi)具有自相似性和標(biāo)度不變性，其結(jié)構(gòu)及其形成過程具有分形特征。采用速度梯度遞減，慢攪時間遞增的三階段變速慢攪水力條件有利于絮體的生成和成長，可以提高絮凝效果。
　　針對水處理工藝機(jī)械絮凝池雖然G值可進(jìn)行較寬范圍調(diào)整，對水量水質(zhì)適應(yīng)較好，但目前設(shè)計運(yùn)行僅憑規(guī)范或設(shè)計手冊規(guī)定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，無法準(zhǔn)確有效調(diào)整不同絮凝階段的攪拌轉(zhuǎn)速問題，本課題結(jié)合絮凝過程中絮體分形成長特性，通過對變速慢攪絮凝進(jìn)

4、行優(yōu)化試驗(yàn)分析得出：三階段變速慢攪的Ⅰ檔轉(zhuǎn)速和Ⅱ檔慢攪時間為影響絮凝效果的顯著因素，在設(shè)計和運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制。并研究了停留時間及水質(zhì)條件變化對絮凝效果的影響，為縮短絮凝時間、優(yōu)化絮凝工藝設(shè)計尋求科學(xué)有效的方法。
　　針對常規(guī)圖像法獲得的絮體分形維數(shù)值代表性差、數(shù)據(jù)規(guī)律模糊等問題，首次提出成長分形維數(shù)的概念，對該指標(biāo)用于表征絮凝效果的可行性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明絮體成長分形維數(shù)可以準(zhǔn)確表述不同絮凝條件下絮體的分形聚集變化特征，并在不同