本文關(guān)鍵詞： 絮凝 初級(jí)絮凝階段 分形維數(shù) 給水工藝運(yùn)行效能 強(qiáng)化控制　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：常規(guī)給水處理的核心操作單元為絮凝、沉淀和過濾，其中絮凝常作為三個(gè)核心單元中的第一個(gè)單元。在絮凝單元中，所形成絮體的粒度、有效密度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等性質(zhì)，對(duì)后續(xù)兩個(gè)單元的運(yùn)行效能，例如沉后水水質(zhì)、濾后水水質(zhì)和濾池反洗周期等，都具有較大的影響。因此，絮凝工藝的關(guān)鍵在于能否形成良好的絮體。絮體的團(tuán)聚是逐步漸進(jìn)的過程，即絮凝初始時(shí)存在大量微小絮體，由微小絮體凝聚成小絮體，再凝聚成中等絮體，最后成長為大絮體。其中，小絮體成長為中等絮體的階段作為絮體成長過程中的初始階段具有重要的研究意義，在本文中，這一階段被稱為初級(jí)絮凝階段。為了研究初級(jí)絮凝階段的特征，進(jìn)行了大量絮凝-靜沉-快速過濾實(shí)驗(yàn)，以聚合氯化鋁為絮凝劑，，高嶺土和腐殖酸的混合懸濁液為原水，通過非連續(xù)流給水處理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)絮凝-靜沉-快速過濾過程中水中的濁度、顆粒數(shù)量和粒度分布、濾池指定位置的壓力。所實(shí)現(xiàn)的初級(jí)絮凝階段的表征，包括劃分方法、顆粒分布特征變化規(guī)律、形態(tài)變化規(guī)律、定義、影響因素，以及與后續(xù)處理工藝間的關(guān)系等。并研究了初級(jí)絮凝階段的強(qiáng)化方法和機(jī)制，這些成果對(duì)絮凝理論和給水處理工藝優(yōu)化控制的研究具有重要意義。 首先，分析了絮凝-沉淀-過濾過程中顆粒分布特征隨絮凝時(shí)間變化規(guī)律，以表征各單元運(yùn)行效能為目的，建立了常規(guī)給水處理工藝過程顆粒分布檢測(cè)方法，得到如下結(jié)論：應(yīng)用沉后水濁度和2~5μm顆粒數(shù)量診斷絮凝-沉淀工藝固液分離效果，應(yīng)用沉淀初期粒度分形維數(shù)下降速度v診斷絮凝出水絮體沉降性能，應(yīng)用RSS0.5診斷濾后水水質(zhì)穩(wěn)定性，應(yīng)用濾層水頭損失上升速率診斷濾層水力參數(shù)，各參數(shù)間均具有較好的相關(guān)性(R20.9)。 其次，通過對(duì)絮凝過程中顆粒分布特征隨絮凝時(shí)間變化規(guī)律的分析，研究了絮凝過程的分段方法、定義和特征。研究結(jié)果表明：粒度分形維數(shù)適合作為絮凝過程分段的依據(jù)，并通過分析其一階導(dǎo)數(shù)隨絮凝時(shí)間變化規(guī)律，將絮凝過程分為準(zhǔn)備階段、初級(jí)絮凝階段、成長階段和穩(wěn)定階段四個(gè)部分。并提出了初級(jí)絮凝階段的定義和分析了其特征，找出了表征初級(jí)絮凝階段絮體變化的方法：應(yīng)用KaG、‘’和Dfg綜合評(píng)價(jià)。并以前面得到的常規(guī)給水處理工藝過程顆粒分布檢測(cè)方法為基礎(chǔ)，定量分析了初級(jí)絮凝階段對(duì)給水處理工藝中各單元的影響，研究了初級(jí)絮凝階段對(duì)給水工藝各單元的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明初級(jí)絮凝階段絮凝速度每增加1%，絮凝效率增加1.7%，沉淀速度增加4.2%，出水水質(zhì)穩(wěn)定性增加0.85%，濾層水頭損失增長速度減少0.17%，即初級(jí)絮凝階段的任何變化在后續(xù)處理單元都能得到體現(xiàn)和放大的結(jié)論，為水廠生產(chǎn)控制及水廠自控研究提供了新的方法。 之后建立起加入時(shí)間參數(shù)的二維DLA模型，模擬研究了絮凝過程中絮體形態(tài)隨時(shí)間變化規(guī)律，動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)初級(jí)絮凝階段形成絮體的形態(tài)的影響，初級(jí)絮凝階段絮體形態(tài)對(duì)絮凝出水絮體形態(tài)的影響，并在前人研究的基礎(chǔ)上改進(jìn)了絮體分步成長模型，并對(duì)模型進(jìn)行分析計(jì)算。研究結(jié)果表明：絮體在成長過程中會(huì)沿某一優(yōu)勢(shì)方向優(yōu)先生長。初級(jí)絮凝階段形成的絮體具有“活性點(diǎn)”(2-4個(gè))，在成長階段絮體只會(huì)在活性點(diǎn)上成長，并根據(jù)活性點(diǎn)的不同成長成不同形態(tài)的絮體。絮體有效密度只與初級(jí)絮凝階段形成絮體的有效密度、粒徑和活性點(diǎn)數(shù)量相關(guān)。 最后，以前面的研究為基礎(chǔ)，提出初級(jí)絮凝階段的強(qiáng)化控制方法，分析了強(qiáng)化方法對(duì)初級(jí)絮凝階段的影響，并通過考察沉淀和過濾階段的運(yùn)行效能，推斷絮凝出水中絮體的沉降性能和粘附性能等性質(zhì)，最終研究得到了初級(jí)絮凝階段強(qiáng)化控制機(jī)制，為實(shí)際中強(qiáng)化絮凝工藝的建設(shè)、管理和研究提供了新的理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:In order to study the characteristics of primary flocculation stage , a great deal of flocculation - static sedimentation - rapid filtration experiments are carried out . First , the characteristics of particle distribution in flocculation - precipitation - filtration process were analyzed with the change of flocculation time to characterize the operating efficiency of each unit . The results show that the particle size fractal dimension is suitable as the basis for the segmentation of the flocculation process . The experimental results show that the flocculation efficiency is increased by 1 % , the flocculation efficiency is increased by 1.7 % , the settling velocity is increased by 4.2 % , the water quality stability of the effluent is increased by 0 . 85 % , that is , any change in the primary flocculation stage can be embodied and amplified in the subsequent processing unit , which provides a new method for the production control of the water plant and the automatic control study of the water plant . The effect of floc formation on the morphology of floc formation in the primary flocculation stage is simulated . The results show that the floc formed in the primary flocculation stage is preferentially grown in a certain dominant direction . The results show that the floc formed in the primary flocculation stage can grow preferentially in a certain dominant direction . The flocs formed in the primary flocculation stage can only grow at the active point and grow into flocs of different forms according to the different growth stages . The effective density of the floc is only related to the effective density , particle size and active point quantity of the floc forming the primary flocculation stage . Finally , based on the previous research , this paper puts forward the strengthening control method of the primary flocculation stage , analyzes the effect of the strengthening method on the primary flocculation stage , and through investigating the operation efficiency of the precipitation and filtration stage , it is concluded that the sedimentation performance and the adhesion property of the floc in the flocculation effluent are studied . Finally , the strengthening control mechanism of the primary flocculation stage is obtained , which provides a new theoretical basis for the construction , management and research of the process of strengthening the flocculation in practice .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU991.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1516795