本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)器視覺的水處理絮凝過(guò)程中絮體檢測(cè)與絮體性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)的飲用水處理工藝主要包括混凝(含混合和絮凝)、沉淀、過(guò)濾和消毒等階段,絮凝是其中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分,絮凝效果的好壞對(duì)后續(xù)的沉淀、過(guò)濾等工藝有著重要的影響,其過(guò)程具有非線性和大時(shí)滯等特點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)有水廠大多數(shù)是通過(guò)檢測(cè)沉后水的濁度、高錳酸鉀指數(shù)和氨氮等指標(biāo)來(lái)表征絮凝效果和控制混凝劑投藥量,這在時(shí)間和反饋上具有時(shí)滯性,不能快速反映絮凝效果和反饋調(diào)節(jié)控制投藥量。本課題應(yīng)用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微渦流絮凝技術(shù),首先通過(guò)混凝沉淀燒杯試驗(yàn)優(yōu)出混凝劑及確定最佳投藥量,然后基于機(jī)器視覺系統(tǒng),采用工業(yè)數(shù)字相機(jī)對(duì)過(guò)渡段處的絮體進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別獲取絮體的性能參數(shù)(數(shù)量、等效粒徑和分形維數(shù))。在不同的絮凝時(shí)間和混凝劑投藥量的工況下,考察了絮凝時(shí)間和投藥量對(duì)絮體的數(shù)量、等效粒徑和分形維數(shù)的影響;研究了絮體的數(shù)量、等效粒徑、分形維數(shù)與沉后水水質(zhì)(濁度和ξ電位)之間的相關(guān)性;以及分析了絮體的分形維數(shù)與等效粒徑之間的關(guān)聯(lián)性。試驗(yàn)結(jié)果為水廠混凝投藥控制過(guò)程中的時(shí)滯性和投藥量精準(zhǔn)性等問題的解決提供數(shù)據(jù)參考。試驗(yàn)期間原水取自華東交通大學(xué)孔目湖湖水,因受到校園生活污水一定的污染,其氨氮、總磷指標(biāo)偏高,水質(zhì)情況:水溫為8~26℃、p H值為6.37~7.15、ξ電位為-32.08~-23.12m V、濁度為8.812~28.165 NTU、高錳酸鉀指數(shù)(CODMn)為5.220~23.560 mg/L、氨氮(NH3-N)為4.560~12.050 mg/L和總磷(TP)為0.250~2.760 mg/L。試驗(yàn)主要結(jié)果與結(jié)論如下:1、混凝沉淀燒杯試驗(yàn)通過(guò)混凝沉淀燒杯試驗(yàn),研究聚合氯化鋁(PAC)、三氯化鐵(Fe Cl3)、硫酸鋁(Al2(SO4)3)三種混凝劑對(duì)絮凝過(guò)程水中濁度、CODMn、NH3-N和TP等去除效果,優(yōu)選出PAC為最佳混凝劑,確定最佳投藥量為18 mg/L。2、基于機(jī)器視覺的絮凝過(guò)程中絮體檢測(cè)的試驗(yàn)研究采用工業(yè)數(shù)字相機(jī)對(duì)過(guò)渡段處的絮體進(jìn)行圖像采集,利用計(jì)算機(jī)及軟件Floc Processor-Microsoft Visual Studio對(duì)絮體圖像進(jìn)行預(yù)處理、目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別等處理,有效地獲取了絮體的數(shù)量、等效粒徑和分形維數(shù),且各參數(shù)值均在正常值范圍內(nèi),說(shuō)明采用機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)絮體特征提取具有良好的可行性和實(shí)操性,為后續(xù)絮凝過(guò)程中絮體性能參數(shù)的研究提供技術(shù)支持。3、絮凝控制條件對(duì)絮體性能參數(shù)的影響本階段試驗(yàn)是考察不同的絮凝時(shí)間、混凝劑投藥量對(duì)絮體性能參數(shù)的影響:(1)當(dāng)PAC投藥量為18 mg/L時(shí),考察不同的絮凝時(shí)間對(duì)絮體的數(shù)量、等效粒徑和分形維數(shù)的影響:隨著絮凝時(shí)間的減少,絮體的數(shù)量是先增加后減少、再增加的趨勢(shì),等效粒徑和分形維數(shù)值的變化趨勢(shì)均是先以較大幅度地增大再減小。(2)當(dāng)絮凝時(shí)間為17.1 min時(shí),考察不同的PAC投藥量對(duì)絮體數(shù)量、等效粒徑和分形維數(shù)的影響:隨著投藥量的增加,絮體的數(shù)量是逐漸增加的趨勢(shì),等效粒徑是先逐漸增大后減小的變化趨勢(shì),分形維數(shù)值是先變大后減小的趨勢(shì)。4、絮體性能參數(shù)與沉后水水質(zhì)之間的關(guān)系本階段試驗(yàn)是在絮凝時(shí)間為17.1 min時(shí),通過(guò)改變PAC投藥量,研究絮體的數(shù)量、等效粒徑和分形維數(shù)與沉后水水質(zhì)(濁度和ξ電位)之間的相關(guān)性:(1)隨著PAC投藥量增大至最佳投藥量的過(guò)程中,沉后水濁度隨著絮體數(shù)量的增多而下降,兩者變化趨勢(shì)呈負(fù)相關(guān)性,當(dāng)投藥量繼續(xù)增加,沉后水濁度隨著絮體數(shù)量增多而上升,二者變化趨勢(shì)呈正相關(guān)性,關(guān)系式為2 xxy(10)-(28)42522.5195076.000444.0,相關(guān)系數(shù)R2為0.982;隨著投藥量的增加,絮體的等效粒徑和分形維數(shù)與沉后水濁度的變化趨勢(shì)基本均呈現(xiàn)為負(fù)相關(guān),關(guān)系式分別為2 xxy(10)-(28)11547.784602.1042369.4和2 xxy(10)-(28)43912.3801026.4473575.12,相關(guān)系數(shù)R2分別為0.851和0.875,當(dāng)絮體的等效粒徑、分形維數(shù)不斷增大時(shí),沉后水濁度隨之降低。(2)隨著PAC投藥量的增加,絮體數(shù)量與沉后水ξ電位值的變化趨勢(shì)呈正相關(guān),關(guān)系式是2 xxy(10)-(28)88725.29208.100858.0,相關(guān)系數(shù)R2值為0.868,隨著絮體數(shù)量的增加,沉后水ξ電位從負(fù)值逐漸變?yōu)檎?絮體等效粒徑與沉后水ξ電位值的變化趨勢(shì)呈正相關(guān),關(guān)系式為2 xxy-(10)(28)75676.1409273.681045.3,相關(guān)系數(shù)R2為0.879,隨著等效粒徑的增大,沉后水ξ電位從負(fù)值變?yōu)檎?當(dāng)沉后水ξ電位從負(fù)值變?yōu)檎档倪^(guò)程,分形維數(shù)與沉后水ξ電位的變化趨勢(shì)呈線性正相關(guān),此時(shí)關(guān)系式為xy-(28)68.33598.17,相關(guān)系數(shù)為0.942,分形維數(shù)值在增大;當(dāng)沉后水ξ電位為正值增大的過(guò)程中,分形維數(shù)與沉后水ξ電位的變化趨勢(shì)呈線性負(fù)相關(guān),此時(shí)關(guān)系式為xy(10)-(28)432.146.7,相關(guān)系數(shù)為0.954,沉后水ξ電位值在變大,而絮體分形維數(shù)值在減小。5、絮體分形維數(shù)與等效粒徑之間的關(guān)聯(lián)性本階段試驗(yàn)是在絮凝時(shí)間為17.1 min,PAC投藥量為20 mg/L時(shí),研究絮體的分形維數(shù)與等效粒徑之間的關(guān)聯(lián)性。試驗(yàn)期間絮體的等效粒徑變化范圍是0.417~2.989mm,平均值為1.345 mm;絮體的分形維數(shù)值變化范圍為1.05~1.96,平均值為1.66。試驗(yàn)結(jié)果分析表明,絮體的分形維數(shù)與等效粒徑之間存在著較好的關(guān)聯(lián)性,相關(guān)關(guān)系式為13147.00224.1 d Df?(28),符合冪指數(shù)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R2為0.826。當(dāng)絮體的等效粒徑小于2 mm左右時(shí),隨著等效粒徑的增大,分形維數(shù)值也隨之增大,當(dāng)絮體等效粒徑大于2 mm左右時(shí),隨著等效粒徑的增大,分形維數(shù)值逐步減小。
【關(guān)鍵詞】：微渦流絮凝 機(jī)器視覺 絮體 等效粒徑 分形維數(shù)
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU991.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.2 課題來(lái)源、目的和意義11-12
• 1.2.1 課題來(lái)源11
• 1.2.2 課題目的11
• 1.2.3 課題意義11-12
• 1.3 研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線12-14
• 1.3.1 研究的主要內(nèi)容12-13
• 1.3.2 主要技術(shù)路線13-14
• 第二章 水處理絮凝技術(shù)及絮體檢測(cè)技術(shù)概述14-25
• 2.1 水處理絮凝技術(shù)概述14-21
• 2.1.1 水處理絮凝機(jī)理14-15
• 2.1.2 絮凝動(dòng)力學(xué)15-17
• 2.1.3 絮凝的影響因素17-19
• 2.1.4 微渦流絮凝技術(shù)19-21
• 2.2 絮體檢測(cè)技術(shù)概述21-25
• 2.2.1 絮體的性能參數(shù)21-22
• 2.2.2 絮體檢測(cè)技術(shù)研究與進(jìn)展22-25
• 第三章 燒杯試驗(yàn)及結(jié)果分析25-38
• 3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>25
• 3.2 試驗(yàn)材料25-26
• 3.2.1 試驗(yàn)混凝劑25
• 3.2.2 試驗(yàn)所需藥劑25-26
• 3.3 試驗(yàn)方法26-28
• 3.3.1 常規(guī)指標(biāo)分析方法26-27
• 3.3.2 主要儀器及設(shè)備27-28
• 3.4 混凝沉淀燒杯試驗(yàn)設(shè)計(jì)28-32
• 3.4.1 試驗(yàn)介紹28-29
• 3.4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理29
• 3.4.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)29-32
• 3.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析32-36
• 3.5.1 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析32-35
• 3.5.2 最佳投藥量的確定35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-38
• 第四章 基于機(jī)器視覺的絮凝過(guò)程中絮體檢測(cè)的研究38-55
• 4.1 試驗(yàn)概述38
• 4.2 試驗(yàn)裝置及儀器設(shè)備38-41
• 4.2.1 取水裝置38-39
• 4.2.2 混凝劑投加裝置39
• 4.2.3 微渦流絮凝裝置39-40
• 4.2.4 斜管沉淀裝置40-41
• 4.3 機(jī)器視覺系統(tǒng)41-53
• 4.3.1 圖像采集系統(tǒng)41-42
• 4.3.2 圖像處理系統(tǒng)42-51
• 4.3.3 數(shù)據(jù)處理軟件51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第五章 基于機(jī)器視覺的絮凝過(guò)程中絮體性能的研究55-74
• 5.1 試驗(yàn)概述55
• 5.2 絮凝控制條件對(duì)絮體性能參數(shù)影響的研究55-63
• 5.2.1 絮凝時(shí)間對(duì)絮體性能參數(shù)的影響56-60
• 5.2.2 投藥量對(duì)絮體性能參數(shù)的影響60-63
• 5.3 絮體性能參數(shù)與沉后水水質(zhì)之間的關(guān)系63-71
• 5.3.1 絮體性能參數(shù)與沉后水濁度之間的關(guān)系63-67
• 5.3.2 絮體性能參數(shù)與沉后水ξ電位之間的關(guān)系67-71
• 5.4 絮體分形維數(shù)與等效粒徑之間的關(guān)聯(lián)性71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-74
• 第六章 結(jié)論與建議74-78
• 6.1 結(jié)果與討論74-75
• 6.2 建議75-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84-86
• 致謝86

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2 詹健，高延耀，，周增炎;生物絮體的物理特性調(diào)節(jié)[J];中國(guó)給水排水;1996年01期

3 王麗坤;王啟山;孫曉明;楊健康;劉艷芳;;殼聚糖助凝對(duì)三氯化鐵絮體形態(tài)和強(qiáng)度的影響[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2009年07期

4 李冬梅,金偉如,王和平,梅勝,譚萬(wàn)春,金同軌;高濃度懸濁液絮體分形結(jié)構(gòu)的發(fā)展變化研究[J];環(huán)境科學(xué)研究;2005年03期

5 李冬梅,金同軌,梅勝,譚萬(wàn)春;含沙高濁水架橋絮體的質(zhì)量分形[J];中國(guó)給水排水;2004年11期

6 關(guān)湛;;斜管沉淀池絮體上浮成因及對(duì)策[J];市政技術(shù);2006年04期

7 吳春篤;段明飛;解清杰;;預(yù)臭氧氧化對(duì)聚硅酸鋁鐵絮凝效果及絮體形態(tài)影響研究[J];工業(yè)水處理;2011年06期

8 葉健;吳純德;梁佳莉;黃璐;;硫酸鋁作為混凝劑時(shí)絮體破碎與再絮凝的研究[J];中國(guó)給水排水;2011年07期

9 吳春篤;段明飛;解清杰;;水力條件對(duì)聚硅酸鋁鐵絮體分形結(jié)構(gòu)的影響研究[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2011年12期

10 李繼;呂小梅;張小磊;董曉清;;一體化絮體床過(guò)濾技術(shù)研究[J];中國(guó)給水排水;2012年17期

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2 曹百川;高寶玉;許春華;付英;劉鑫;;pH對(duì)聚合硅酸硫酸鐵和聚合硫酸鐵處理黃河水效果及生成絮體的影響[A];第五屆全國(guó)水處理化學(xué)品行業(yè)年會(huì)論文集[C];2009年

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5 金同軌;張建鋒;高湘;王華軍;張樹德;;黃河泥沙的混凝形態(tài)和絮體構(gòu)造模型問題[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)水工業(yè)分會(huì)第四屆理事會(huì)第一次會(huì)議論文集[C];2002年

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4 阮

本文編號(hào)：490822