高分子絮凝剂质量浓度对泥沙絮体分形结构的影响

在黄河泥沙高质量浓度悬浊液中投加阳离子高分子聚合物,采用沉降技术与图像分析技术,探讨了聚合物的架桥絮凝机理以及不同质量浓度聚合物下架桥絮体粒径发展变化趋势,利用分形特性表征参数“分维”定量分析了不同质量浓度对絮体分形结构的影响,得出:①阳离子聚合物对泥沙颗粒的絮凝作用以架桥絮凝机理为主,电性中和机理为辅;②不同高分子质量浓度下泥沙架桥絮体粒径分布均呈广义的正态分布,不同絮凝阶段絮体存在3个粒径分布区域;③高分子质量浓度存在一个最佳值.合适浓度下的高分子架桥絮体结构密实、沉速快,静沉实验中上清液余浊低,分维值高,絮凝效果好.     

基于SEM图像的细颗粒泥沙絮体3维分形研究及其应用

具有分形特征是细颗粒泥沙絮体的重要特性,为了解决目前主要是通过絮体SEM图像研究其2维分形特性的问题,利用SEM图像灰度值重建细颗粒泥沙絮体3维图像,通过MATLAB编程用盒计数法计算絮体3维分形维数;然后基于絮体3维分形维数,推导出细颗粒泥沙静水沉降时清浑交界面的沉降公式,并将其应用在滇池底泥清混交界面的沉降计算中,其计算误差在5%以内。结果表明,直接利用絮体SEM图像计算絮体3维分形维数是可行的,避免了图像处理中人为误差的引入,且通过其推导的沉降公式可用于计算清混交界面的沉速。     

粘性泥沙动水絮凝沉降数值模拟及影响因素

基于扩散受限絮团聚集模型(DLCA模型),将絮凝沉降模型和水动力学结合,从三维的角度对动水中粘性细颗粒的絮凝沉降过程进行了计算机模拟.在此基础上,分析了有效碰撞系数、泥沙初始浓度和粒径对均匀沙和非均匀沙的落淤距离与分布的影响,初步研究了粘性细颗粒泥沙的絮凝沉降分形生长过程,并对絮凝体进行了图像处理.研究成果对黄河等高浊度细颗粒含沙水流的治理与处理有一定的理论和实际应用价值.     

分形维数作为废水絮凝处理效果的表征指标及其影响因素

通过编写MATLAB的二维扩散限制凝聚（DLA）模型程序,对絮体进行模拟仿真,模拟结果表明：絮体呈现内部致密、外部疏松及多孔的结构,用盒子法计算模拟絮体获得的分形维数在1.450～1.725之间。以硫酸铝为絮凝剂处理模拟高岭土废水,利用显微拍摄技术观察絮体结构,并用盒子法计算获得的絮体分形维数在1.36～1.50之间。同时实验考察pH值、絮凝剂用量、混凝温度对絮凝效果的影响,通过单因素实验与正交实验,获得了最佳工艺条件：pH值为6.5,絮凝剂用量为25 mg/L,混凝温度为25℃,在此条件下,高岭土废水经处理后浊度为4.26,絮体的分形维数为1.497。结果表明：絮体的分形维数越大,处理后废水浊度越小。分形维数可作为废水絮凝处理效果的表征指标之一。     

不同离子浓度下泥沙浓度对絮凝沉降的影响

应用静态沉降实验方法中的移液管法,初步研究了泥沙浓度在不同的水质条件下对絮凝沉降过程的影响.实验结果表明:随着泥沙浓度的增加,絮凝沉速先增加后减小,变化曲线存在一个最大值.不同的离子浓度条件下,这种变化趋势是相同的,但絮凝沉降所能达到的最大值是不同的,达到最大值时的泥沙浓度也是不同的.随着泥沙浓度增加絮凝沉降速度先增后减的根本原因是絮凝过程的变化,即絮网结构的出现,絮网结构出现是泥沙浓度因素和离子浓度因素共同作用的结果.     

淤泥絮体孔隙分形特性的提出、验证及应用

由于淤泥中细颗粒泥沙的絮凝作用造成淤泥含水率较高且水分较难去除,淤泥絮体性质的研究逐渐成为淤泥处理研究中的重要内容.在前人研究的基础上,提出淤泥絮体孔隙具有分形特征的假设.以武汉沙湖淤泥为例,使用图像分析法检验这一假设的存在性,接着通过室内实验探讨了淤泥絮体孔隙分形维数的应用.实验结果表明:淤泥絮体孔隙具有统计意义上的分形特征,其二维分形维数越大,絮体孔隙总面积越大、等效孔径相差越大,淤泥沉降速度越小.     

新型稀土混凝剂絮体形态的分析研究

以黄河水为处理对象,研究了稀土混凝剂絮凝体形成过程及其形态特征.通过计算形成絮凝体的分形维数、平均粒径和圆度,结果表明,新型稀土混凝剂处理黄河水的最佳pH值为7.5,其絮凝体具有良好的分形构造特征,絮体成长速度很快(4～5 min已稳定),酸性水体中絮体的圆度明显大于碱性水体,吸附电中和是主要的混凝机理,在弱碱性水体中,沉淀物的网捕卷扫也起一定的混凝作用.     

基于DLCA模型的絮凝过程模拟与应用

在二维有限扩散集团凝聚（DLCA）模型基础上,利用Matlab软件建立DLCA模型,模拟絮凝体的生长过程。模拟结果表明：簇团数目与单个粒子数目随着循环步数增加而减小,盒子法计算模拟絮体获得的分形维数在1.341～1.551之间。屏蔽效应的存在使絮体呈现内部致密、外部疏松且高度多孔结构,模拟过程体现了分形的特征。实验采用聚合氯化铝絮凝剂处理模拟洗煤废水,盒子法计算真实絮体获得的分形维数在1.378～1.520之间,且随废水浓度增加而减少,与模拟结果相似性较高。     

淤泥絮凝沉降中清浑界面沉降速度数值模拟

基于DLVO胶体稳定理论和分形理论,通过对絮团中颗粒间相互作用的分析,提出了一种计算絮团极限粒径的方法,在此基础上,分析了絮团的受力情况,从微观的角度提出了一种非均匀沙絮凝形成的清浑界面的初始段沉降速度的计算方法.结合直线段、过渡段和压缩段清浑界面的沉降理论,计算了不加絮凝剂、添加50和100mg/L絮凝剂时清浑界面的沉降速度,利用取自黄河花园口的泥沙样品,进行清浑界面的沉降速度验证试验,试验结果和计算结果较为一致.研究成果对黄河等高浊度细颗粒含沙水流的治理与处理有一定的理论和实际应用价值.     

壳聚糖与皂土复配对莲子心药液絮凝效果影响

在最佳实验温度下,以絮凝率和絮体分形维数为表征,研究壳聚糖与皂土复配对莲子心水提液絮凝效果的影响.温度实验表明:随着温度的升高,絮凝率先升高后降低.在实验温度为38℃时,絮凝率最高,絮凝率为84%.絮凝率对比实验表明:壳聚糖与皂土复配能有效地提高絮凝率,降低成本.当4 m L(0.690 g/L)壳聚糖复配4 m L(7.407 g/L)皂土时絮凝率最高,为93%,比只加壳聚糖实验絮凝率高9%.实验中,必须先投加皂土,再投加壳聚糖,否则药液会更加浑浊.对分形维数分析可以得出:壳聚糖与皂土复配能有效地提高絮体的分形维数,改善絮体的性质.当4 m L(0.690 g/L)壳聚糖复配4 m L(7.407 g/L)皂土时分形维数最高,为1.936,比只加壳聚糖实验分形维数提高了0.484.实验结果表明:壳聚糖与皂土复配絮凝方式优于只加壳聚糖单因素絮凝方式.     

基于分形理论的有机高分子絮凝

在改性天然高分子絮凝剂（CSAX）处理同时含Cu^2＋和高岭土的悬浊液的废水絮凝实验中,显微镜照片研究显示絮凝体的表面和内部具有高度不规则性,絮凝体的形成过程具有分形特征.通过实验研究絮凝体的特性和分形维数之间的关系,分析了絮凝体的分形特征,在原水浊度为100 NTU,pH值为5.0,Cu^2＋的浓度为25 mg/L,CSAX的投加量为30 mg/L的条件下,CSAX的絮凝效果最好,形成絮凝体的分形维数为2.0.证明可以通过监测絮凝体的分形维数来控制絮凝过程.     

絮凝时间对混凝-超滤工艺的膜污染特性影响

为了考察混凝条件对混凝-超滤工艺中有机物去除效果和膜污染的影响,采用静态超滤试验装置对引黄水库水进行了试验研究。研究了絮凝时间对有机物去除效果、絮体特性和超滤膜过滤特性的影响,分析了膜污染的影响因素。试验结果表明：溶解性有机污染物质( DOC、UV254)的去除作用主要发生在快速混合和凝聚过程,后续的絮凝反应过程对溶解性有机污染物质的去除效果没有影响。絮凝反应时间对絮体特性和膜污染特性的影响显著,过短或过长的絮凝时间均会产生不利影响,絮凝时间10 min时絮凝指数处于最佳范围,絮体二维分形维数最小,膜比通量最大,膜总阻力最小,滤饼层阻力最小,膜孔阻力趋于稳定。混凝剂投加量为20 mg/L、絮凝10 min时,絮体特性和超滤膜过滤性能均达到最佳。欠投药和过投药都会对混凝效果、絮体特性和膜阻力特性产生显著影响。     

基于动力学与分形分析的絮凝控制新指标

针对以速度梯度为核心的传统絮凝工艺动力学研究存在的理论与应用上的不足,通过对湍流水体中絮凝体的受力分析,表明在絮凝工艺中特征尺度量级的涡旋起重要作用,其离心惯性效应是絮凝体碰撞凝聚的动力学致因;通过对絮凝工艺的动力学传质过程影响因素的分析,利用数学分析方法,确定了絮凝体密度正比于水流的剪切强度;通过对絮凝体的形态分析,确定了絮凝体强度反比于水体剪切强度.进而提出一个基于动力学与形态学分析的新絮凝控制指标Fr0,完善了传统絮凝控制理论,可望为工程设计提供新方法.     

絮凝体的分形特征和致密型絮凝体形成

传统混凝条件下形成的随机型絮凝体具有分形特征．其分形维数Df与其密度函数ρ3∝dp^-Kp的指数Kp之间具有Df=3-K，的关系．通过建立分步成长絮凝体模型．讨论了在絮凝过程中逐次导入颗粒间的空隙率对絮凝体密度和构造的影响．模型参数分析的结果进一步证明了分步成长的絮凝体是一个典型的分形，其分形维数取决于空隙率ε和颗粒结合个数m．降低ε或提高m均有利于提高Df，使絮凝体由松散型向致密型过渡．脱水收缩和逐一附着模式是达到这一目的的两种操作模式．前者可以通过延长机械搅拌时间来实现，而后者通过造粒流化床实现．实验结果表明两种方式均能提高形成的球状颗粒的密度．但是前者所形成的团粒依然具有颗粒密度随粒径增大而降低的特点，其分形维数为2．40～2．47；而逐一附着模式所形成的团粒密度基本上与粒径无关．其分形维数接近于3．通过讨论造粒流化床操作条件．并将试验得到的致密型絮凝体密度和常规絮凝体密度进行比较．说明该方法实现逐一附着型絮凝体操作是促使絮凝体致密化的有效途径．     

Effects of symmetrically alternative rotating flow on flocculation

1　INTRODUCTIONTheflocculationisusuallydefinedasaprocessinwhichthedestabilizedsolidparticlesareaggregatedbythebridgingofpolymericflocculants .Theformationofflocsisdeterminedbytwosteps.Oneistheap proachingandcollision ,theotheristheflocgrowing .Thecollisionisachievedbythreemechanismsinclud ingtheBrownianmotionof particles ,namedasperikineticflocculation ;thedifferencesinsettlingve locityofparticleswithvarioussizes ,socalleddiffer entialsettlingandtheimposedfluidvelocitygradientsfrommixing …     

结合分形理论的水泥絮凝研究

目的对水泥絮凝进行定量化研究,找出其微观结构与宏观性质的联系.方法用“激光颗粒分布测量仪”测试了不同水泥絮凝颗粒的粒度分布,分析了各絮凝颗粒的分形特征,探讨了分形维数与水泥比表面积、净浆流动度的关系.结果水泥絮凝颗粒的粒度分布具有很好的自相似性,属于典型的无规三维分形体;且分形维数越大,比表面积越大,水泥净浆流动度越小.结论用分形维数对抽象的水泥絮凝粒度分布进行定量描述是可行的,从分形维数可以推断出比表面积和净浆流动度等宏观性质的变化趋势.