基于分形维数絮凝检测指标的研究

重庆大学硕士学位论文基于分形维数絮凝检测指标的研究姓名：池年平申请学位级别：硕士专业：市政工程指导教师：王圃20060401中文摘要I摘要絮凝过程在水处理领域具有重要的地位，絮凝过程的完善程度影响着后续工艺的处理效果，传统絮凝理论都是在假设絮体球形的基础上开展的，事实上水中颗粒物和絮凝体的形状特征对絮凝效果有很大的影响，研究这些形体特征对絮凝过程的影响有助于更加准确的了解絮凝过程。本文将分形理论引入絮凝过程研究领域，利用分形维数进行絮凝形态学的定量化研究，取得了以下结论：(1)在不同物理化学条件、不同水力条件情况下，研究絮凝体分形维数和上清液剩余浊度之间的相关性，试验结果表明：①在最佳投药量时，上清液剩余浊度最小，絮凝体的分形维数最大；在投药量不足或过量时，上清液剩余浊度较高，絮凝体的分形维数较小；上清液剩余浊度和絮凝体分形维数有较强的相关性；②慢速搅拌时间和快速搅拌速度都对上清液剩余浊度和絮凝体分形维数都有很大的影响，慢速搅拌时间越长，上清液剩余浊度越低，对应的絮凝体分形维数越大；快速搅拌速度越大，上清液剩余浊度越低，对应的絮凝体分形维数越大；分形维数可以体现物理化学条件和水力条件等因素对絮凝过程的影响；(2)利用中试模型，研究了各影响因素对絮凝体分形维数的影响，结果表明：分形维数对各影响因素的变化较敏感，分形维数可以综合体现各影响因素对絮凝过程的总体效应，用分形维数表示絮凝效果具有可行性；(3)利用生产性实验，研究分形维数作为絮凝效果检测指标的可行性，结果表明：分形维数可以有效反映絮凝条件的变化，可以作为絮凝过程中自动投矾系统的主控参量。(4)对絮凝体的分形特征对絮凝动力学的影响进行了探讨，认为絮凝体具有分形特征和疏松多孔的结构是影响絮凝动力学的重要因素，絮凝体的特征尺度比假设球形中的尺度更接近絮凝体的作用半径，用特征尺度来表示絮凝过程的作用半径更能反映絮凝过程的真实状况，在此基础上得到了基于絮凝体分形特征的同向絮凝动力学模型。关键词：絮凝，分形维数，监测指标，动力学英文摘要IIIABSTRACTTheflocculationhasaveryimportantroleinwatertreatmentprocess，andtheextentofperfectofflocculationprocessdirectlyaffectthetreatmenteffectofthefollowingtreatment.Traditionalflocculationtheorywasbasedonthehypothesisthatcolloidwassphericalinwater,butinfactthecharacteristicofshapeofcolloidandFloc.inwaterhasagreatinfluenceontheflocculationeffect.SostudyoftheeffectofshapecharacteristicofFloc.Onflocculationprocesswillhelptoknowtheflocculationprocessmoreaccurately.Inthepaper,thefractaltheorywasintroducedtoflocculationprocess,andquantitativeresearchofflocculationmorphologywasdoneusingFractaldimension.Detailedworksandmajorconclusionswereasfollows:(1)Withrespecttothevariationinrawwaterdifferentphysico-chemicalconditionandhydraulicconditionincoagulationprocessinvestigatingwasmadeontherelationsbetweenfractaldimensionandsetterwaterturbidity,Theresultsshowed:①thefractaldimensionoffloconthehighsideandtheturbidityoftreatedwaterwerelowwhenPACwasoptimal,whilethefractaldimensionwasonthelowsideandtheturbidityoftreatedwaterwashighwhenPACwerelackorexcessive；②andthefractaldimensionandturbidityoftreatedwaterchangedaccordingtothechangeofvelocitya