基于分形理論的再生水混凝處理試驗研究.pdf

1、近年來,隨著計算機技術的飛速發(fā)展和各種檢測手段的日益完善,分形理論應用于混凝過程的研究逐漸引起該領域的廣泛關注并成為前沿熱點,為混凝機理研究和參數優(yōu)化提供了新的契機。
　　本文以天津市某再生水廠總進水為原水,結合小試試驗和中試試驗,利用顯微攝像裝置和圖像處理軟件對絮凝體形態(tài)特征進行拍攝分析,進行了以下幾方面的試驗研究。
　　(1)通過小試單因素試驗分析聚合氯化鋁(PAC)加藥量、pH和前加氯濃度對絮體分形維數的影響。結果表明

2、,PAC最佳投加量為12mg/L,最佳pH范圍為6.5到7.5之間,最佳前加氯濃度為4mg/L。由圖像分析可知,絮凝體的lnA與lnL具有良好的線性關系,說明PAC的絮凝體具有良好的分形特性,是典型的分形體系。且絮凝體的分形維數與出水濁度之間總是具有良好的相關性。
　　(2)通過中試系統正交試驗分析混合攪拌強度和四級絮凝攪拌強度對絮體分形維數的影響。結果表明最佳絮凝攪拌強度組合為:混合攪拌G值350s-1、四級絮凝攪拌的G值分別為

3、57.5s-1、47.5s-1、25s-1、15s-1。混合攪拌時間為1min,絮凝攪拌時間為15min,則得出混合攪拌階段GT值為2.1×104,絮凝階段平均G值為40s-1,GT值為3.6×104。各個因素對絮體分形維數的綜合影響大小排序為:混合攪拌強度>四級絮凝攪拌強度>一、二、三級絮凝攪拌強度。試驗中,絮凝體分形維數與濁度去除率之間存在良好的相關性。
　　(3)動態(tài)絮凝過程監(jiān)測發(fā)現,四級絮凝池中絮體分形維數逐漸減小而平均粒

4、徑逐漸增加。隨著絮凝時間的增加,絮凝體的分形維數由2.1645降低到1.7228,呈現隨著絮凝時間延長而遞減的趨勢,并在一定時間(12min)后趨于相對穩(wěn)定狀態(tài);絮凝體平均粒徑的變化趨勢與分形維數恰恰相反,平均粒徑在整個混凝過程中持續(xù)增長,由原水的68μm增加到890μm,增長趨勢十分顯著,與宏觀觀察到的絮體形態(tài)變化情況相吻合。
　　(4)利用中試系統試驗數據,建立絮體分形維數與原水濁度、pH、PAC投加量和前加氯濃度之間的數學模