絮凝体形态学和密度的探讨——Ⅰ.从絮凝体分形构造谈起

常规混凝操作条件下形成的随机型絮凝体具有分形的特征，其分形维数Ｄｆ和絮凝体密度函数ｐｅ∝ｄｐ－Ｋｐ的指数Ｋｐ之间具有Ｄｆ＝３－Ｋｐ的关系。通过建立分布成长絮凝体模型，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的影响。模型参数的分析结果进上步证明了分布成长的絮凝体是一个典型的分形，其分形，其分形维数取决于颗粒间空隙比ε和颗粒结合个数ｍ，降低ε或提高ｍ均有利于提高Ｄｆ，使絮凝体由松散同致密     

气浮絮体分形研究

经过理论推理建立了理想化的气浮絮体分形模型：ρm-1=βdm 1-^3ln(1-ε)ln(n 1/1-ε),其分形维数为：Df=3 31n(1-ε)ln(n-1/1-ε)，提高结合气浮絮粒的个数n有利于提高分维Df和气浮效率；将无机高分子和有机高分子絮凝剂复合使用，通过CAF气浮机叶轮或涡轮的长时间高强度机械搅拌使气浮絮体发生脱水收缩，促进致密型气浮絮体的生成，气浮效果更好。     

腐殖酸絮凝体的形态学特征和混凝化学条件

以腐殖酸为混凝去除对象 ,通过图像法观察腐殖酸絮凝体的形态 ,研究了在混凝过程中以及不同化学条件下絮凝体分形维数的变化规律 .实验结果表明 ,在弱酸性 (pH =5 .0 )条件下形成的絮凝体比在中性 (pH =7.0 )条件下形成的絮凝体分形维数高 ,具有较密实的构造 .在该条件下 ,随搅拌历时的延长 ,絮凝体的分形维数有下降的趋势 .当铝盐投药量很高时 ,形成的絮凝体分形维数也降低 ,说明网扫絮凝为主要混凝机理时 ,絮凝体构造比较松散     

腐殖酸絮凝体形成过程中初期搅拌条件对其形态结构的影响

以腐殖酸为研究对象,采用硫酸铝为混凝剂进行混凝杯罐实验,借助PDA在线监测系统、图像解析法及粒子图像测速技术分析评价絮凝体的构造特征,着重探讨了混凝过程中初期快速搅拌条件对絮凝体形态结构的影响.结果表明,快速搅拌条件对腐殖酸絮凝体的形成过程及形态结构有着显著影响.最佳快速搅拌条件为:搅拌历时l min,搅拌强度300 r·min-,此时形成的絮凝体结构密实,抗剪切能力强,整体性能最优,絮凝体分形维数、强度及平均粒径分别为1.8842、0.164 N·m-2、0.43 mm.腐殖酸絮凝体的形成包括不溶性微粒的产生及初期颗粒的形成与结合等过程,其中,不溶性微粒的形成及初期颗粒的致密化过程是决定最终絮凝体形态构造的重要环节,而快速搅拌条件影响着混凝剂扩散混合效果和初期颗粒的形成速率与致密化程度,这也是初期快速搅拌条件对于腐殖酸混凝过程有显著影响的一个重要因素.     

模拟三甘醇附着对黑碳气溶胶吸湿性的影响

为研究黑碳气溶胶粒子在附着三甘醇后吸湿性的变化,通过采用反向扩散燃烧器制取黑碳气溶胶,并运用自主搭建的吸湿性串联差分电迁移率分析仪对黑碳气溶胶进行粒径筛选、热消解和三甘醇附着,同时结合扫描电镜仪和气溶胶质量分析仪观察分析黑碳气溶胶在附着三甘醇前后形态结构和吸湿性的变化.分别筛选粒径为100,200,300nm的黑碳气溶胶粒子进行了三甘醇附着模拟实验.实验结果表明,三甘醇附着能够改变黑碳气溶胶粒径和吸湿特性,在相同条件下黑碳气溶胶附着少量三甘醇后就能出现显著的粒径变化.甶于三甘醇具有一定的吸水性且其表面张力小于相同室温条件下水的表面张力,因此附着了三甘醇的黑碳气溶胶在不同相对湿度条件下将会发生进一步的粒径变化.因而,大气中少量存在的三甘醇能够在一定程度上促进黑碳气溶胶微物理特性的改变,进而改变黑碳气溶胶对大气环境的影响.     

市政污泥脱水性能实验研究与形态学分析

本研究将运用微波技术与离心脱水相结合的方法来达到促进污泥中结合水释放及改善脱水特性的目的.通过测定毛细吸水时间、黏度、含水率,采集污泥图像、提取形态学特征进行污泥脱水改性的效果分析及分形维数的分析.离心脱水实验结果表明,适当增加离心转速和温度时,污泥的含水率降低;正交实验结果表明微波功率1000W、微波温度50℃、离心转速2000r/min、离心时间15min的条件下含水率最低达到83.75%,且适当的微波预处理条件有利于污泥的脱水;微波预处理后污泥分形维数在2.4~2.8之间,污泥结构改变.对污泥脱水性能的表征参数与污泥含水率进行拟合,建立污泥脱水性能的模型,为预测和改善污泥脱水性能提供基础性研究.     

A~2/O工艺中好氧污泥絮体的分形结构与理化特征分析

采用图像法和沉降柱法分别研究了A2/O工艺中好氧污泥絮体的形貌、粒度分布、低维分形维数和沉降速率、有效密度、空隙率以及质量分形维数,并尝试探讨了上述相关性质与这些污泥宏观操作性质(沉降、压缩、脱水和稳定性)相关的各种理化指标以及胞外高分子物质(EPS)的含量之间的变化关系.结果表明,污泥絮体呈现不规则的形貌,表面具有空隙.其有效密度一般随着其粒径的增加而降低,而空隙率和沉降速率却呈现与有效密度相反的变化趋势,这些均表明了污泥絮体的分形结构的存在.2次所采集的污泥絮体的中位直径分别为248.81、332.86μm,有效密度的平均值分别为0.0040、0.0072g·cm-3,自由沉降速率的平均值分别为2.67、4.79mm·s-1,空隙率的平均值分别为0.94、0.89,一维分形维数分别为1.03、1.19,二维分形维数分别为1.64、1.84,采用基于Logan经验公式的有效密度-最大直径的双对数关系确定的质量分形维数分别为1.74、2.29.尽管第2次所采集的污泥絮体较为密实,但其表面粗糙程度却比第1次的低.此外,研究中发现絮凝能力较高或负电荷较高的A2/O好氧污泥絮体具有高的SVI和ZSV值;分形维数较低...     

A2/O工艺中好氧污泥絮体的分形结构与理化特征分析

采用图像法和沉降柱法分别研究了A²/O工艺中好氧污泥絮体的形貌、粒度分布、低维分形维数和沉降速率、有效密度、空隙率以及质量分形维数,并尝试探讨了上述相关性质与这些污泥宏观操作性质(沉降、压缩、脱水和稳定性)相关的各种理化指标以及胞外高分子物质(EPS)的含量之间的变化关系.结果表明,污泥絮体呈现不规则的形貌,表面具有空隙.其有效密度一般随着其粒径的增加而降低,而空隙率和沉降速率却呈现与有效密度相反的变化趋势,这些均表明了污泥絮体的分形结构的存在.2次所采集的污泥絮体的中位直径分别为248.81、 332.86 μm,有效密度的平均值分别为0.004 0、 0.007 2 g·cm^-3,自由沉降速率的平均值分别为2.67、 4.79　mm·s^-1,空隙率的平均值分别为0.94、 0.89,一维分形维数分别为1.03、 1.19,二维分形维数分别为1.64、 1.84,采用基于Logan经验公式的有效密度-最大直径的双对数关系确定的质量分形维数分别为1.74、 2.29.尽管第2次所采集的污泥絮体较为密实,但其表面粗糙程度却比第1次的低.此外,研究中发现絮凝能力较高或负电荷较高的A²/O好氧污泥絮体具有高的SVI和ZSV值;分形维数较低的污泥具有高的剪切敏感性和低絮体强度,相应的污泥稳定性低;EPS总量高的污泥脱水性能差,EPS中蛋白质含量高的污泥其表面电荷也较高.     

活性污泥的理化性质与絮凝调理投药量的关系

采用烧杯试验研究了活性污泥理化性质与絮凝调理投药量的关系,分析了活性污泥离心上清液黏度及其中胶体的Zeta电位和表面电荷密度、污泥絮体的粒度、分形维数和强度等理化性质指标随调理絮凝剂(CPAM,CZ-8698)投药量的变化规律,探讨了这些指标在确定絮凝调理最佳投药量方面的差异.结果表明,CZ-8698的投药量对污泥的脱水性能和理化性质均可产生明显的影响,基于毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)确定的活性污泥絮凝调理的最佳投药量范围为4.28～7.13g.kg-1,对应的CST与SRF值分别为(12.62±1.39)s、0.56×1012m.kg-1.在此最佳投药量区间,污泥离心上清液中胶体的Zeta电位与表面电荷密度均由负值变为正值,污泥絮体的分形维数分别为1.09(一维)和1.51(二维),其表面不规则程度最低、结构较为密实;污泥絮体的粒径随着絮凝剂投药量的增加持续增大到mm尺度,但其强度在投药量高于4.60 g.kg-1以后逐渐趋于稳定.此外,当絮凝剂投药量低于上述最佳范围时,污泥离心上清液的黏度已经达到了最小值(1.24±0.04)mPa.s.     

水蒸汽流化下煤气化气态污染物释放研究1.污染物生成与脱硫实验研究

在一个连续给煤不排料的实验室规模的流化床煤气化实验台上，对不同煤种、不同温度情况下主要污染物硫化氢、氨、氰化氢的产量进行了测量，分析了各种操作条件对污染物流量的影响，并通过平行实验的比较，考察了在水蒸汽存在的还原气氛中不同温度、不同钙硫比条件下石灰石的脱硫效率．     

生物造粒流化床的微生物群落分布和污染物去除特性研究

通过实验室人工配水试验,考察了生物造拉流化床的徽生物群落分布和污染物去除特性.通过原水预曝气,可保持流化床底部进水溶解氧(DO)浓度达到8mg/L左右.在1mm/s的上升流速下,通过PAC和PAM的化学强化,流化床内可形成良好的颗粒污泥,在稳定运行的条件下,床内污泥的生物量可达到108个/g的数量级.荧光原位杂交分析结果表明,硝化菌和亚硝化菌在总细菌中的含量分别达到13.7%和17.7%.流化床下部50cm高度的比耗氧速率(SOUR)明显高于上部,表明DO主要消耗于流化床下部.COD在流化床中的去除符合一级反应的规律.沿流化床高度,水中氨氮浓度呈沿程降低的趋势,而硝态氮浓度呈增大趋势,表明硝化作用比较明显.实验结果可为生物造粒流化床污水处理工艺的优化提供理论依据.     

焦化废水芬顿深度处理加药策略及流化床应用

针对实际焦化废水生化出水,进行了芬顿氧化深度处理加药策略和流化床工艺应用研究。首先通过单因素实验,确定了3个主要影响因素p H、Fe~(2+)和H_2O_2投加量的取值范围。随后用响应曲面分析方法进行了三因素三水平的加药策略设计及实验,以COD去除率为响应值,建立了加药策略与焦化废水COD去除率间的预测关系模型。发现在最优和最经济条件下,模型预测值与实际值均非常接近,证实模型稳定可靠。并进行了连续式芬顿流化床应用研究,废水中COD去除率(55%)优于传统芬顿方法(40%)。该工艺可同步高效去除溶解性总铁(60%),产生的Fe~(3+)大部分结晶/附着于流化材料表面。结果表明,芬顿流化床是一种经济高效的水处理高级氧化技术,具有较好的应用潜力。     

内循环三相生物流化床反应器的相含率及氧传递特性研究

通过内循环三相生物流化床反应器（ＩＴＦＢ）的清水试验，对其相含率及氧的传递特性进行了研究，结果表明，ＩＴＦＢ与传统三相生物流化床相比具有不同的氧传递条件，当供气量较小时，内筒传质烽ＫＬａｌ大于外的传质系数ＫＬａ２，而当供气量较大时，则ＫＬａ２〉ＫＬａ１，在本试验条件下，当载体投加量大于１．６ｋｇ时，ＫＬａ随Ｃｓ的增加而增加。     

生物滴滤器净化甲苯废气研究

为探索气态挥发性有机污染物（ＶＯＣｓ）高负荷生物滴滤器（ＢＴＦ）处理的可能性，采用筛选出的纤维附着活性载体材料，用经以甲苯为唯一碳源驯化而得的微生物菌种，进行了甲苯废气的净化实验。结果表明：采用ＡＣＯＦ的ＢＴＦ最大消除能力值可达２８０ｇ／ｍ＾２．ｈ。在甲七小于２８０ｇ／ｍ＾３．ｈ，停留时间１５．７ｓ的条件下，表观气速２３０ｍ／ｈ时间可保持９０％以上的净化效率。闲置恢复实验表明：数地的停运闲置对设备     

超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析

为探究利于空化效应的超声条件及超声波破碎絮体机理,基于Matlab平台建立空化气泡模型及2种简化的有限扩散聚集(DLA)絮体破碎模型,进行计算机仿真,并通过试验分析得到实际絮体破碎模式.结果表明:随着超声频率的增加,空化效应减弱;声能密度的增加导致空化气泡振幅增大,声能密度为7W/mL时气泡振幅可达初始半径的200倍,空化效果较好.低声能密(0.03~3W/mL)和低超声频率(25~40kHz)处理絮体时,剥蚀作用为主导作用,超声后絮体粒径减小,分形维数增大;声能密度超过3W/mL或频率大于40kHz,大规模破碎占主导作用,实际絮体粒径减幅小且结构散.40kHz的超声频率更利于絮体的破碎,作用10min后,絮体粒径减幅达9.8%,分形维数为1.394,结构更加密实.     

利用冻结融解法进行污泥脱水的研究

本文对给水厂污泥，通过加药脱水和冻结融解脱水的两种实验，比较得知：污泥经冻结融解处理，粒子粗大化；过滤比阻比真空脱水污泥的比阻降一个数量级，过滤速度是真空脱水污泥的３—４倍，比添加助剂脱水污泥降两个数量级；脱水性能显著提高，可获得含水率较低的泥饼．特别是１０％以上的高浓度污泥，自然固液分离很困难，经冻结融解处理，沉降性提高，固液分离容易，再浓缩效果更好．     

窄脉冲电晕放电烟气脱硫产物粒分分析的实验研究

对了便于脱硫产物的收集和应用，用沉降法采样，用电子显微镜对产物气溶胶进行粒径分析，实验在民晕放电装置上，模拟含硫烟气在工况条件下，进行，电子显微镜的观测结果显示，脱硫产物粉尘结构疏松，颗粒形态不规则。根据电镜照片的统计结果，得出产物粉尘的数目中粒径ＮＭＤ为０．４０μｍ，几何标准偏差σ＝５．２１；质量中位么ＭＭＤ为２．８２μdisplay status     

超滤的预处理工艺对比研究:化学混凝与电絮凝

对比研究了化学混凝(chemical coagulation,CC)与电絮凝(electrocoagulation,EC)作为超滤膜分离的预处理工艺,在死端过滤条件下与超滤膜的作用机制以及对膜污染的减缓效果.主要研究了Al3+投加量对膜通量、絮体性质(粒径、强度系数、恢复系数、分形维数)、以及滤饼层性质的影响.结果表明,EC作为预处理时,生成的絮体强度大且结构紧实,在膜表面堆积形成的滤饼层具有疏松多孔、亲水性强的性质;而CC作为预处理时,生成的絮体强度低且比较松散,在膜过滤过程中容易被压力压碎压实,导致滤饼层比较密实、亲水性低.因此,EC作为预处理工艺对膜污染的减缓效果好,在运行过程中可以保持较高的膜通量,膜通量较CC高约5.57%.     

水蒸汽流化下煤气化气态污染物释放研究1.污染物生成与脱硫实验研究

在一个连续给煤下排料的实验室规划的流化床煤气化实验台上，对不同煤种，不同温度情况下主要污染物硫化氢，氨，氰化氢的产量进行了测量，分析了各种操作条件对污染物流量的影响，并通过平行实验的比较，考察了在水蒸汽存在的还原气氛中不同温度，不同钙硫比条件下石灰石的脱硫效率。     

生物－非生物煤炭脱硫新技术的研究

对生物－非生物煤炭脱硫的原理、菌种及操作条件等问题进行了探讨和实验研究。实验结果表明非生物－乳化技术与生物脱硫技术结合应用，大大提高了脱硫效率。在２—３ｄ内煤炭黄铁矿硫去除率为５３．２％，总硫去除率为３２．７％。而且改变煤粒度或反应条件均会改变总硫去除率，最高可达４７％（２ｄ）。