最优浊度水絮体成长协同作用机制研究

摘要

絮凝过程是给水处理工艺中应用最普遍的关键环节之一，它在很大程度上影响着后续流程的运行工况、最终出水质量和成本费用，因而成为环境工程中重要的科技研究开发领域。2006年国家卫生部颁布了新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），其中对水质的要求由国家标准的35项增加到106项，并对国家标准中的项目进行了更严格的要求。尤其是浊度由国家标准的不超过3度调整为不超过1度，大部分水厂的解决办法是通过增加絮凝剂的投加量从而来降低出水的浊度，使其进入最优浊度水范围以达到国家标准。但是在最优浊度水范围内絮体的形成及诸影响因素之间的协同作用规律目前还少有研究，单纯的增加絮凝剂的投加量不仅不能够降低出水浊度有时反而会影响絮凝效果，导致出水水质恶化。
　　本课题以硫酸铝为混凝剂，水中高岭土颗粒为去除对象，采用流动电流检测器、在线光学影像设备，在确定实验的最佳水力条件基础上对铝盐絮体的动态絮凝形态变化过程进行了在线检测和分析。实验研究表明：胶体表面电位的变化对混凝过程中絮体形态变化影响很大，而絮体形态变化是影响絮凝效果的主要因素。对不同浊度原水，流动电流值，颗粒总数以及分形维数值可以有效地，准确地评价絮凝的效果，在原水属低浊范围内时相对于沉后水浊度能更加准确的反映絮凝效果的变化。
　　同时应用静态和动态影像法对絮体形态进行了研究，并选取了多种不同的计算方法对絮体分形维数值进行了计算，通过比较最终确定面积—周长法是能够准确计算絮体分形维数值的方法。首次提出了最优浊度水范围的概念并通过实验证明最优浊度水范围的存在。研究表明，在流动电流，分形维数值等絮凝检测指标随投药量变化的过程中，某一特定的范围内絮凝检测指标会有不同程度的波动，在这个范围之外絮凝检测指标随着投药量的不同有着明显的变化规律，我们定义这个范围为最优浊度水范围。

目录

最优浊度水絮体成长协同作用机制研究

RESEARCH ON INTERACTIONAL RELATIONSHIP OF GROWING FLOC WITHIN THE BEST AREA OF THE TURBIDITY OF WATER

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 絮凝效果检测技术

1.3 国内外絮凝效果检测技术的研究现状及发展趋势

1.4 主要研究内容、目的及意义

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究目的及意义

1.4.3 课题来源

第2章 实验仪器及主要检测方法

2.1 实验仪器及技术参数

2.1.1 实验设备及仪器

2.1.2 主要实验仪器技术参数

2.2 实验中应用的检测方法

2.2.1 流动电流检测技术

2.2.2 颗粒检测分析技术

2.3 实验流程

2.3.1 流程简介

2.3.2 最佳投药量的确定

2.3.3 最佳水力条件的确定

2.3.4 颗粒计数器各粒径段的设置

2.4 试验数据有效性的判别及数据处理

2.4.1 实验数据的误差分析

2.4.2 实验数据的处理

2.5 本章小结

第3章 絮体分形维数的确立

3.1 分形理论

3.1.1 分形理论的概述

3.1.2 分形理论在絮凝过程中的应用

3.2 分形维数计算方法

3.2.1 分形维数计算方法一：面积—长轴法

3.2.2 分形维数计算方法二：面积—周长法

3.2.3 分形维数计算方法三：当量椭圆体积—当量椭圆周长法

3.2.4 分形维数计算方法四：当量椭圆体积—当量椭圆长轴法

3.3 动态与静态影像法研究

3.3.1 相同浊度原水相同投药量情况下动态与静态影像法比较

3.3.2 相同浊度原水不同投药量情况下动态与静态影像法比较

3.4 本章小结

第4章 不同浊度原水絮凝动态过程研究

4.1 不同浊度原水投药量与沉后水浊度之间的关系

4.2 不同浊度原水投药量与流动电流之间的关系

4.3 不同浊度原水投药量与分形维数值之间的关系

4.4 不同浊度原水投药量与颗粒数量之间的关系

4.5 本章小结

第5章 絮体成长影响因素协同作用关系研究

5.1 胶体电位对絮体形态的影响

5.1.1 流动电流值与分形维数值之间的关系

5.1.2 流动电流值与颗粒总数之间的关系

5.2 絮体形态对絮凝效果的影响

5.2.1 分形维数值与沉后水浊度之间的关系

5.2.2 颗粒总数与沉后水浊度之间的关系

5.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢