基于分形理論的再生水混凝處理試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和各種檢測(cè)手段的日益完善,分形理論應(yīng)用于混凝過(guò)程的研究逐漸引起該領(lǐng)域的廣泛關(guān)注并成為前沿?zé)狳c(diǎn),為混凝機(jī)理研究和參數(shù)優(yōu)化提供了新的契機(jī)。
　　本文以天津市某再生水廠總進(jìn)水為原水,結(jié)合小試試驗(yàn)和中試試驗(yàn),利用顯微攝像裝置和圖像處理軟件對(duì)絮凝體形態(tài)特征進(jìn)行拍攝分析,進(jìn)行了以下幾方面的試驗(yàn)研究。
　　(1)通過(guò)小試單因素試驗(yàn)分析聚合氯化鋁(PAC)加藥量、pH和前加氯濃度對(duì)絮體分形維數(shù)的影響。結(jié)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(guān)系,說(shuō)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(shù)與出水濁度之間總是具有良好的相關(guān)性。
　　(2)通過(guò)中試系統(tǒng)正交試驗(yàn)分析混合攪拌強(qiáng)度和四級(jí)絮凝攪拌強(qiáng)度對(duì)絮體分形維數(shù)的影響。結(jié)果表明最佳絮凝攪拌強(qiáng)度組合為:混合攪拌G值350s-1、四級(jí)絮凝攪拌的G值分別為

3、57.5s-1、47.5s-1、25s-1、15s-1?；旌蠑嚢钑r(shí)間為1min,絮凝攪拌時(shí)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(gè)因素對(duì)絮體分形維數(shù)的綜合影響大小排序?yàn)?混合攪拌強(qiáng)度>四級(jí)絮凝攪拌強(qiáng)度>一、二、三級(jí)絮凝攪拌強(qiáng)度。試驗(yàn)中,絮凝體分形維數(shù)與濁度去除率之間存在良好的相關(guān)性。
　　(3)動(dòng)態(tài)絮凝過(guò)程監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),四級(jí)絮凝池中絮體分形維數(shù)逐漸減小而平均粒

4、徑逐漸增加。隨著絮凝時(shí)間的增加,絮凝體的分形維數(shù)由2.1645降低到1.7228,呈現(xiàn)隨著絮凝時(shí)間延長(zhǎng)而遞減的趨勢(shì),并在一定時(shí)間(12min)后趨于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài);絮凝體平均粒徑的變化趨勢(shì)與分形維數(shù)恰恰相反,平均粒徑在整個(gè)混凝過(guò)程中持續(xù)增長(zhǎng),由原水的68μm增加到890μm,增長(zhǎng)趨勢(shì)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(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立絮體分形維數(shù)與原水濁度、pH、PAC投加量和前加氯濃度之間的數(shù)學(xué)模