基于颗粒形态控制的混凝沉淀工艺强化技术研究

摘要

目前，我国大多数水厂仍然采用常规的混凝-沉淀-过滤-消毒水处理工艺。混凝沉淀工艺是常规水处理工艺重要的组成部分，对水中颗粒物的迁移、转化和去除起着重要作用。因此，对混凝沉淀过程的研究仍具有重要的应用价值。现阶段对混凝沉淀过程的研究，大多采用静态试验的形式，仅以出水浊度对混凝沉淀效果进行评价。由于忽略了中间过程中颗粒粒度分布和形态特征的变化，大多数的试验只适用于理论研究和分析，研究结果与实际工艺偏差较大。
　　为解决以上问题，本课题建立了一套混凝沉淀连续流反应器来模拟实际水处理工艺过程。对反应器运行参数和运行条件进行了优化，使其能够准确地反映实际混凝沉淀过程中絮体颗粒的变化过程。试验中利用粒度分形维数、平均粒径、几何分形维数等分析指标，研究混凝沉淀过程中颗粒形态的变化规律，及其变化对沉淀出水水质的影响。
　　利用机械破碎的方式对絮体颗粒的粒度组成和形态特征进行控制，研究絮体颗粒的破碎再絮凝过程，及其对沉淀出水水质的影响。研究发现，在较低的破碎强度范围内（200~300rpm），破碎后的絮体能够发生再絮凝，部分甚至全部恢复到破碎前的水平，形成具有良好沉淀性能的絮体，进而导致沉淀出水浊度和颗粒总数显著降低，达到强化混凝沉淀效果的目的。但是，如果破碎强度超过一定限度（300rpm），在相同的停留时间内，破碎后的絮体难以恢复到破碎前的状态，导致出水浊度和颗粒总数上升，从而降低了混凝沉淀效果。机械破碎试验确定的最优机械破碎强度为250rpm。利用水力破碎对絮体颗粒进行控制，得出的结论与机械破碎试验的结论一致，水力破碎试验确定的最优破碎强度为18.9-18.9×10-3m/s。
　　证明了通过破碎强化混凝沉淀过程，其前提条件是控制破碎强度在一定的范围内，并且保证破碎后的絮体颗粒能够再絮凝恢复到破碎前的粒度分布和形态特征。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 水中絮体颗粒检测技术

1.3 混凝形态学研究进展

1.4 絮体破碎再絮凝理论研究进展

1.5 研究意义和主要研究内容

第2章 试验设备及研究方法

2.1 试验试剂和仪器设备

2.2 试验监测手段

2.3 试验分析指标及计算方法

2.4 试验方法

第3章 连续流混凝沉淀过程优化

3.1 引言

3.2 反应器运行参数

3.3 混凝沉淀过程分析

3.4 本章小结

第4章 机械破碎强化混凝沉淀效果

4.1 引言

4.2 不同机械破碎强度下絮体变化过程研究

4.3 不同机械破碎强度下沉淀出水水质变化研究

4.4 机械絮凝对混凝沉淀过程的强化

4.5 本章小结

第5章 水力破碎强化混凝沉淀效果

5.1 引言

5.2 不同水力破碎强度下絮体变化过程研究

5.3 不同水力破碎强度下沉淀出水水质变化研究

5.4 水力破碎对混凝沉淀过程的强化

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢