高岭土颗粒在聚丙烯酰胺作用下的动态絮凝过程

在不同絮凝剂质量浓度和絮凝环境温度条件下,运用马尔文激光粒度仪和聚集光束反射测量仪研究有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(CPAM)对高岭土悬浮液颗粒的动态絮凝过程。结合显微摄像仪和浊度仪,同时运用图像处理技术并基于分形理论考察了絮凝过程中絮体分形维数随外部条件改变所发生的变化。实验结果表明:随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的升高,絮凝体系中的絮体平均弦长和平均粒径都逐渐增加;当平均粒径达到极大值后,继续增加絮凝剂质量浓度或升高环境温度,体系浊度降低,絮体分形维数增大,在絮凝剂质量浓度为6mg/L和环境温度为60℃时絮凝效果较好;而后随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的上升,体系浊度略微升高,絮体分形维数略微减小。体系浊度和絮体分形维数呈现出良好的相关性。     

电絮凝处理压裂返排液中絮体及气泡的分形成长特征

利用絮体分形理论阐述了电絮凝处理胍胶压裂返排液中颗粒絮体和气泡的分形成长特征,研究了电絮凝时间对其形成的影响,用分形维数表征了处理时间对二者的影响及变化规律。结果表明,絮体形态、气泡粒径与其分形维数之间呈良好的正相关性,絮体分形维数Df达到1. 90后稳定,絮体聚集更加紧实,易于沉降;气泡的分形维数Df快速达到2. 0后不随处理时间延长而变化,其当量圆直径为36. 1～49. 9μm,产生微气浮作用,强化了絮体的快速分离。     

基于絮凝体分形控制的絮凝动力学指标研究

针对目前絮凝工艺的动力学控制指标和絮凝体形态学研究的不足,基于分形理论,应用分形维数描述絮凝体的形成和成长,进行了絮凝动力学指标的研究.利用数学分析方法,推求絮凝体的密度和强度的表达式,得出絮凝体的密度和强度是分形维数的函数,同时絮凝体的强度与水体的能耗成反比.通过量纲分析方法,得出絮凝体分形维数是能耗GT与剪切强度Fr的函数,进而确立絮凝动力学控制指标为G、GT和Fr,以期为工艺设计和运行提供了科学依据,为实际工程应用提供了合理的指导.通过形态学和动力学两方面的研究表明,高效的絮凝过程需要控制一定的G、GT和Fr的递减梯度,并保证絮凝体达到一定的分形维数Df.     

不同形态藻类的混凝效果及絮体特性

采用氯化铁和硫酸铝作为混凝剂，分别研究了不同形态结构的铜绿微囊藻、针杆藻和水华鱼腥藻的混凝效果及絮体特性。结果表明：在铁盐、铝盐混凝剂不同投加量下，铁盐对3种藻的混凝去除效果优于铝盐；3种藻在铁盐和铝盐各自达到最佳混凝效果时的混凝剂投加量：铁盐>铝盐。铜绿微囊藻的整体混凝效果最差，针杆藻的最好。相比于铝盐，3种藻在采用铁盐混凝时形成絮体的分形维数值更大；针杆藻絮体的整体分形维数最大（最大值：1.72），铜绿微囊藻的最小（最大值：1.17），表明藻种形态对混凝絮体结构的影响。3种藻在采用铁盐混凝时的絮体粒径（d50）均大于铝盐絮体，絮体强度和恢复因子小于铝盐絮体的对应值。当采用铁盐混凝剂时，铜绿微囊藻絮体d50的最大值（632μm）小于针杆藻（765μm）和水华鱼腥藻（777μm）；针杆藻絮体的恢复因子最大（26.54%），水华鱼腥藻的恢复因子最小（11.04%）。3种藻絮体到达等电点的铁盐投加量大于铝盐投加量，藻絮体Zeta电位可用于分析藻类混凝时最佳去除率对应的投加量。铜绿微囊藻以电性中和混凝机制为主，吸附架桥和网捕卷扫机制则可能对水华鱼腥藻和针杆藻的絮凝作用更重要。     

高铁基硅混凝剂形成铅絮体的分形维数分析

利用高铁基硅混凝剂及聚磷硫酸铁(PPFS)对含铅工业废水进行处理,考察含铅工业废水处理过程中分形维数对铅絮体的影响以及与铅离子去除率的关系。结果表明:对于模拟的含铅工业废水,高铁基硅混凝剂的最佳投药量(体积分数)为3.5×10-3,最佳的pH值为9.5,在此最佳条件下,铅絮体的分形维数最大,铅絮体最为密实,铅离子的去除率也最高,分形维数与铅离子去除率之间有良好的相关性;对于实际含铅工业废水,高铁基硅混凝剂的最佳投量为8×10-3,除率为92.5%,效果要好于PPFS;两种混凝剂的分形维数与铅离子去除率之间同样有良好相关性。     

分形理论在混凝中的应用

介绍了分形理论基本要点,探讨了分形理论在混凝形态学和絮凝动力学中的应用,论述了在经典Smoluchowski方程基础上引入分形维数建立的聚合分形球体模型及其基本方程,探讨了水量、反应时间、搅拌速率、pH值、混凝剂投加量、助凝剂投加量对分形维数值的影响,     

异波扰流折板絮凝器对薄荷水提液的絮凝效果研究

为了优化折板絮凝器结构以及提升折板絮凝器对薄荷水提液的絮凝效果,在普通异波折板絮凝器的基础上设计了一种异波扰流折板絮凝器。利用FLUENT对异波扰流折板絮凝器的内部流场进行模拟,分析异波扰流折板絮凝器流场内的涡旋分布,并以壳聚糖为絮凝剂,采用异波扰流折板絮凝器对薄荷水提液进行絮凝处理,以澄清层高度、沉降速度、吸光度以及絮体分形维数为指标,考察异波扰流折板絮凝器在不同进口流速下对薄荷水提液的絮凝效果。结果表明：异波扰流折板絮凝器产生的涡旋主要分布在扰流圆柱后方以及折板两侧,当进口流速为0.041 m.s^-1时,异波扰流折板絮凝器对薄荷水提液的絮凝效果最好,絮体密实度最高。     

疏浚泥浆的混凝沉降特性及絮体形态

疏浚工程中会产生大量的疏浚泥浆,其浓度低、颗粒细小、长期悬浮难以沉降,占用大量土地。利用聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂加速泥浆泥水分离,通过沉降界面高度、沉降速率及沉降后上覆水的浊度,确定混凝剂的最佳投加量,利用激光粒度仪和显微镜对絮体粒径及絮体形态进行分析,探究疏浚泥浆的混凝沉降特性及混凝机制,并提出混凝沉降模式。结果表明,在PAM作用下,疏浚泥浆在高混合强度、短时间内即形成较大、较密实的絮体,5 min内基本处于沉降稳定状态;PAM最佳投加量与泥浆含固量有关,为0.8wt%,此时沉降高度最高、沉降速度最快、上覆水浊度最低、絮体粒径基本保持不变、絮体分形维数为最大值。疏浚泥浆的混凝沉降过程经历快速沉降、缓慢沉降、稳定三个阶段,即絮团的沉降、压缩、自重固结过程。     

蛭石絮凝剂在养猪废水一级强化絮凝预处理中的絮凝机理

使用蛭石絮凝剂和阳离子聚丙烯酰胺(C-PAM)对养猪废水进行一级强化絮凝预处理,考察蛭石絮凝剂的絮凝机理以及与C-PAM的协同效应．研究发现：在一级强化絮凝预处理中,蛭石絮凝剂对养猪废水有很好的絮凝效果;在投加量为8 g/L的条件下,废水的浊度、化学需氧量(COD)和总磷去除率分别达到81.9%、54.4%和93.5%;助凝剂CPAM的投加有助于污染物的去除,在蛭石絮凝剂和C-PAM投加量分别为4 g/L和24 mg/L的条件下,废水浊度、COD和总磷去除率分别达到95.3%、66.1%和85.5%．絮凝机理研究表明：蛭石絮凝剂依赖自身中溶解态物质和颗粒态物质发挥絮凝作用;溶解态物质以电中和为主导,迫使胶体脱稳,在脱稳粒子之间的范德华力和颗粒态物质与脱稳粒子之间的质量力的双重作用下,脱稳后的胶体相互吸附,形成不同大小的絮体,然后在密度大的颗粒态物质作用下快速沉降,所以溶解态物质和颗粒态物质缺一不可．C-PAM与蛭石絮凝剂的协同效应依赖于C-PAM的阳离子基团和长链高分子聚合物的亲油基团,这些基团促进蛭石絮凝剂的絮凝效果,对仍然带有负电荷的胶粒进一步压缩脱稳,同时聚合物亲油基团对絮体和有...     

沉淀池污泥回流工艺强化低浊水处理效能研究

通过动态试验考察了高锰酸钾、PAM、回流污泥组合应用强化低浊水处理的效能,并探讨了组合工艺对水中污染物的的去除机制.与投加三氯化铁相比,单纯将沉淀污泥回流不能有效改善低浊水处理效果;将回流污泥和PAM同时投加可以改善处理效果;在投加回流污泥和PAM时,投加KMnO4可进一步改善混凝效果,KMnO4最佳投加量为0.4 mg/L.电镜扫描结果显示单纯三氯化铁絮凝所形成的絮体粒径小且结合松散,而PAM、KMnO4、回流污泥组合应用可以使许多细小颗粒彼此聚合,絮体粒径增大并且结合致密.从理论上论证了回流污泥、PAM、KMnO4组合应用主要是通过絮凝核心、聚合体架桥、颗粒碰撞等的协同作用来改善混凝效果.     

水处理絮凝动力学模型研究与应用

对Smoluchowski模型、层流模型、各向同性紊流模型、颗粒直线与曲线模型和絮凝体破碎模型等絮凝动力学模型及其特点、适用条件与应用情况进行分析;提出随着分形理论在絮凝过程中研究与应用的深入,絮凝动力学模型将在研究絮凝体密度测定和水流紊动强度影响、絮凝体成长与破碎过程关系、絮凝体形成和密实结构的工艺条件等方面有新的突破.     

水处理絮凝过程动力学的分形成长模型

为探究絮凝体微观形态结构、混凝机理及动力学过程,分析了传统絮凝模型的假设与试验结果相矛盾的问题,阐述了絮凝体分形生长模型、絮凝动力学模型和分形絮凝体破碎模型等典型絮凝分形模型的特点与应用条件.絮凝体分形生长模型是研究形成结构致密絮凝体途径的基础;絮凝动力学模型的研究使颗粒碰撞频率函数更适于数值模拟;絮凝体破碎模型对混凝工艺运行条件控制,以及絮凝剂优选和絮凝设备优化等有实际指导意义.絮凝模型拓展研究应以定量描述絮凝体的形态和结构为重点.     

基于MATLAB图像处理技术预测絮凝效果

针对现阶段大多数水厂絮凝效果检测时间较长的问题,提出一个新方案：用电子摄像头采集水厂絮凝过程中不同时段水样絮凝状况图片,利用MATLAB软件进行相关地图像处理与分析,寻找出最终絮凝效果与不同时段絮凝状况之间存在地统计相关规律,并以此来提前预知絮凝效果。以华北某水厂实际运行中栅条絮凝池为研究对象,水样中矾花个数在50～500个／mL,总面积在600～4000,平均粒径在160～190um。本方法检测絮凝效果比传统的检测方法在时间上提前了58％。     

化学生物絮凝工艺中化学、生物作用的抑制作用分析

化学生物絮凝工艺是利用化学和生物的协同作用对污水进行强化一级处理的深度集成工艺。由于化学絮凝、沉淀和生物絮凝、吸附、降解的共同作用,化学生物絮凝工艺对污水的处理效果优于单独的化学絮凝效果。但一些研究表明,投加量小时,二者的协同性能比投加量大时较佳,表明二者的协同作用不是简单的数学叠加,在高投加量时,二者还存在一定的抑制作用。本文对化学生物絮凝工艺中的化学和生物的抑制作用进行了探讨。     

分形理论发展及在混凝过程中的应用

分形是组成部分以某种方式与整体相似的形 ,它研究的对象是具有自相似性的无序系统 ,其维数的变化是连续的 .据此总结了分形理论的发展过程 ,特别是在化学领域中的应用进展 ,并介绍了分形理论在混凝技术中的发展趋势 .通过对分形理论在絮体结构研究、混凝机理研究和分形动力学模型研究中的全面综述 ,以期对混凝过程进行深入研究     

表面活性剂与纳米SiO2作用下聚合铝的絮凝特性

在6NTU高岭土原水中,溶入低浓度溶解性有机物-阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠,SDS),投加聚合铝PAC与新型水处理剂-纳米SiO2稳定分散液进行动态混凝实验与静止沉降实验.借助图像分析技术与分形理论,对SDS与纳米SiO2作用下PAC的絮凝特性与絮体分形结构的形态学特征进行研究.结果表明:存在SDS时,高岭土颗粒表面ζ电位增加.SDS在颗粒表面的吸附等温曲线符合Langmiur方程;PAC对无机颗粒的去除效果明显,但对SDS的表观去除率较低.SDS阻碍絮凝初絮体的形成.纳米SiO2使颗粒表面ζ电位增加,对无机颗粒处理效果较差,但对去除有机物有利.絮凝机理主要是吸附架桥;助凝剂纳米SiO2能促进PAC对无机颗粒与SDS絮凝,处理效果显著.悬浊液中絮体粒径大,有效质量密度增加,沉速加快,分维值下降.     

KGMP对高岭土悬浮体的絮凝作用研究（Ⅱ）

对ＫＧＭＰ的絮凝特征作了研究．实验结果表明，ＫＧＭＰ属于阴离子型絮凝剂，用量过多则产生絮凝恶化现象，它适合在弱碱性及碱性条件下处理水．钙离子作为助絮凝剂，有利于ＫＧＭＰ的絮凝作用．温度升高和静置沉降时间延长有利于提高絮凝效果．