含沙高浊水架桥絮体的质量分形

处理含沙量在20～30kg/m3以上的高浊水时须采用高分子絮凝剂,然而对架桥絮体的构造特征却知之甚少,为此采用沉降及图像分析技术,探讨了含沙高浊水架桥絮体的分形结构特征。结果表明,稳态絮体具有多孔、开放的分形结构,渗透率较大。这种分形构造对絮体的混凝及沉降性能影响显著,质量分维值不同则沉速差异较大。

絮凝条件对絮体分形结构的影响

在85kg/m3的含沙高浊水中投加阳离子高分子聚合物,借助图像分析技术与沉降技术分析探讨了不同絮凝条件下泥沙絮凝形态学参数:絮体粒径、絮体有效质量密度、絮体自由沉速、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律.利用表征参数“分维”定量控制不同絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等)对含沙高浊水絮体结构分形特性的影响.实验证明,不合适的絮凝条件将导致絮体分形构造疏松脆弱,分维值低.絮凝条件合适时(快速絮凝强度为:r1=300r/min,t1=10s;慢速絮凝强度:r2=120r/min,t2=180s;CP浓度:0.1%),絮体分形结构处于最佳状态.该状态下的絮体具有粒径较大、沉速快、有效质量密度高、粒度分布均匀,分维值最高(D3=2.16)的特点.而且,由静沉实验测得浑液面沉速高,上清液余浊也低.泥沙絮体分形结构达最佳时的混凝性能、沉降性能与结构密实性均较理想.

水力紊动条件对泥沙絮体分形结构的影响

在含沙量为85 kg/m3的悬浊液中投加阳型高分子聚合物,改变水力紊动条件:剪切速率(r)或速度梯度(G)与剪切时间(t),借助沉降技术、图像分析技术及分形特性定量表征参数“分维”探讨了架桥絮体结构的演变规律,得出分形结构达最佳状态时的水力紊动强度(Gt)值存在两个临界值:快速絮凝阶段和慢速絮凝阶段。实验发现,不同含沙量架桥絮体分形结构致密度最高时所需的最佳Gt值相近。含沙量越低,r或G值应降低,t值增加,分维值降低。另外,相同含沙量无机混凝剂絮体与高分子架桥絮体分形结构达最佳时,前者所需Gt值高,对应的G值低,t需延长,絮体平均质量分维(D3)值高,但絮体结构脆弱。

水力紊动条件对含沙高浊水絮体分形结构的影响

在含沙量为85 kg/m3的悬浊液中投加阳离子高分子聚合物,改变水力紊动条件:速度梯度G与剪切絮凝时间t,借助沉降技术、图像分析技术及分形特性定量表征参数"分维"探讨了架桥絮体结构的动态演变特性,得出:①絮体分形结构从快速混合阶段疏松多孔、开放的分枝状DLCA模式逐步向慢速絮凝阶段密实的RLCA模式演变,在絮凝时间为180 s时出现最佳构型,随后结构密实性有微小降低的趋势;②絮体的最佳分形结构只能维持一段时间;③分形结构达最佳状态时的水力紊动强度Gt值存在两个临界值:快速混合阶段G1t1=2 350±100,慢速絮凝阶段G2t2=12 420±100;④不同含沙量架桥絮体分形结构致密度最高时所需的最佳Gt值相近.但含沙量越低,搅拌速率r或速度梯度G值应降低,絮凝时间t值需增加,絮团内部孔隙率增加,分维值下降.

含沙高浊水最佳絮凝条件的确定

在含沙量为85kg/m3的悬浊液中投加阳离子高分子聚合物,研究不同絮凝条件下絮体的自由沉速、结构密实程度、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律。利用“分维”作为定量控制参数研究含沙高浊水絮凝效果达最佳时的絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等),探讨了最佳絮凝条件下不同原始泥沙浓度对絮体分形结构的影响规律。实验得出85kg/m3泥沙絮体结构密实性达最佳时的水力剪切强度Gt值存在两个临界值:快速絮凝阶段G1t1=2350,慢速絮凝阶段G2t2=12420。