矿井水微絮体形成的分形特征及其在过滤中的应用研究

摘要

为深入探讨微絮体形成的有利条件,改进微絮凝深床过滤工艺参数,提高深层滤料含污量,本课题以微污染矿井水中悬浮物为去除对象,采用聚合氯化铝(PAC)絮凝剂,分别进行了混凝实验和微絮凝过滤实验;考察了投药量、水力条件、温度、原水浊度等条件变化时,水中悬浮物的去除情况;通过捕捉微絮体成长过程中的形态变化,引入絮体分形理论,阐述了微絮体形态的分形变化特征随外界影响因素变化的规律;同时以单个微絮体为研究对象,阐述了其在整个工艺过程中的成长模式。实验表明:在一定条件范围内,微絮体形成符合分形特征,其分形维数能够很好的反应其形态的变化;通过对单个微絮体成长过滤模式的研究,提出了通过测量微絮体的分形维数和粒径等参数,控制其开始过滤时间,从而提高整个工艺的除污效果;结合图像发现,微量锰离子可使局部PAC微絮体呈方块形,并对絮凝起到协助作用。

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摘要

Abstract

1 引言

1.1 矿井水特性

1.2 微絮凝原理及应用

1.2.1 胶体性质

1.2.2 微絮凝原理及其应用实例

1.3 分形理论

1.3.1 概述

1.3.2 分形理论在混凝中的应用

1.3.3 分形维数的计算方法

1.4 主要研究内容

1.4.1 主要内容和课题来源

1.4.2 研究技术路线图

1.4.3 目的和意义

2 实验方案

2.1 整体实验概述

2.1.1 絮凝剂的选择

2.1.2 实验流程

2.2 混凝沉淀实验

2.2.1 最佳投药量的确定

2.2.2 最佳水力条件确定

2.2.3 pH 值对悬浮物去除效果的影响

2.2.4 原水浊度对悬浮物去除效果的影响

2.2.5 铁离子含量对悬浮物去除效果的影响

2.2.6 温度对悬浮物去除效果的影响

2.3 本章小结

3 微絮凝过滤实验

3.1 实验说明

3.2 微絮体图像处理与分维计算

3.3 实验数据

3.4 微絮体形态影响因素探讨

3.4.1 投药量

3.4.2 搅拌条件

3.4.3 Fe~(2+)的影响

3.4.4 Mn~(2+)的影响

3.4.5 温度影响

3.4.6 原水浊度

3.5 本章小结

4 基于微絮凝的过滤机理探讨

4.1 滤料的选择

4.2 微絮凝条件确定

4.3 微絮凝-深床过滤过程描述

4.3.1 微絮体的成长

4.3.2 微絮体的过滤

4.3.3 机理探讨

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者简历

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