絮凝體沉降特性的試驗研究.pdf

1、絮凝過程在水處理中具有重要的地位，絮凝效果的好壞直接影響到后續(xù)處理工藝。絮凝的效果主要表現(xiàn)在絮凝體的沉降特性，為了了解絮凝體的沉降性能就必須了解絮凝體的空隙率、絮體的質(zhì)量、絮體的沉降速度等這些因素，然而對這些因素的直觀了解比較難?，F(xiàn)在混凝研究在非線性科學領(lǐng)域的研究中取得了迅猛進展，其中，分形理論的研究與發(fā)展揭示了非線性系統(tǒng)中有序與無序的統(tǒng)一、確定性與隨機性的統(tǒng)一，使人們探索這極為復雜的現(xiàn)象背后所存在的規(guī)律性有了可能。因此，運用分形理論能

2、直觀的了解絮凝體的沉降性能，并且分形理倫的運用為混凝理論研究提供了一個嶄新的生長點，成為一個顯著的前沿熱點。 本文以高嶺土懸濁液為原水，以聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合氯化鋁(PAC)作為絮凝劑，通過在不同投藥量、不同pH值條件下的混凝實驗，分別確定出與PAC的最佳投藥量和最佳反應(yīng)pH值范圍并確定絮凝體的分形維數(shù)與沉后水濁度之間有良好的相關(guān)性。 在單因素混凝試驗中，以攪拌試驗所產(chǎn)生絮體為分析對象，計算絮體的分形維數(shù)以及測

3、定沉后水濁度，然后以絮凝劑的投加量為變化因子，分別描述分維數(shù)、沉后水濁度與投加量的相互關(guān)系。從試驗中可以看出，以PAFC作為絮凝劑時，最佳投藥量為7mg/l；以PAC作為絮凝劑時，最佳投藥量為10mg/l；但是不論用哪種類型的絮凝劑，分形維數(shù)均與沉后水濁度呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，即分形維數(shù)隨著投藥量的增加先增后減，而沉后水濁度隨著投藥量的增加先減少后增大。 為找到影響混凝沉降性能好壞因素的顯著性順序，在單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，以單因素

4、中確定的最佳pH值、最佳投藥量等13個影響因素做正交實驗。結(jié)果表明：①影響混凝效果的主要因素有混凝劑種類及混凝劑投加量；②混凝過程的最優(yōu)水平組合為原水pH=5.8、PAFC投藥量大致為7mg/l、n1=400(r/min)，t1=60s、n2=300(r/min)，t2=10s、n3=180(r/min)，t3=200s、n4=100(r/min)，t4=180s、n5=40(r/min)，t5=240s。 通過單因素實驗得到絮

5、凝體分形維數(shù)能夠反映絮凝體的沉降性能。最后引入分形理論進行絮凝形態(tài)學的研究，引入表示絮凝體各種參數(shù)的分形表示方法，主要有絮凝體的質(zhì)量、體積、密度、絮凝體空隙率、絮凝體的粒徑分布、絮凝體強度、絮凝體沉降速率等。推導的理論公式證實了本單因素實驗中的結(jié)論的正確性，然后結(jié)合正交試驗得到的最優(yōu)混凝條件推導出適合于本實驗條件按的沉降速度與分形維數(shù)之間的數(shù)學模型：u=0.068×(3×10-7×1300df-1.56×10-3×1.59df)1/3。