文档介绍：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
过滤是给水处理工艺不可缺少的一个环节,其效能好坏直接影响饮用水的安
全性及稳定性。从过滤单元本身进行强化具有一定的局限性,而混凝作为水处理
的基础环节对后续工艺的处理效能具有显著的影响。微絮凝阶段是混凝开始的最
初阶段,在该阶段脱稳颗粒迅速变化,其絮体形态对混凝效果及后续沉淀过滤环
节影响较大。
本文以混凝-沉淀-过滤试验为基本的研究手段,颗粒计数仪、浊度仪及压力计
在线监测水质和滤层水头变化情况。通过研究原水微絮凝直接过滤工艺滤前进水
的微絮体形态对过滤效能的影响。在此基础之上,研究常规混凝-沉淀-过滤工艺微
絮凝阶段的絮体形态对过滤效能的影响,并引入硅藻土及碳酸钙粉末改变初始颗
粒分布使试验结论得到更充分的证实。利用前两种工艺情况下的研究,将结论应
用到低温低浊水的处理过程,通过强化微絮凝阶段使过滤效能提高。
研究结果表明:原水微絮凝直接过滤,滤前进水絮体颗粒的分形维数越大,
滤后出水的颗粒数越少且变化越平稳,过滤初始压力越小,滤层上水头升高速率
越慢;滤后剩余颗粒总数及过滤始末时刻滤层上压力差值与滤前进水絮体分形维
数呈线性负相关关系,相关系数在 以上。
本试验条件下的常规工艺中,混凝开始的 内满足微絮凝阶段颗粒快速
变化的特征,定义微絮凝阶段为混凝开始的 0~。改变 PAC 投量、硅藻土投
量和碳酸钙投量的情况下,沉后水剩余颗粒数、沉后水剩余浊度、滤后出水颗粒
总数、滤后出水影响过滤显著的颗粒数之和、滤层上压力变化值均与微絮凝阶段
分形维数变化速率呈负相关关系,相关系数在 以上。投加硅藻土或碳酸钙能够
显著改善滤后出水水质及降低滤层上的压力值,当 PAC 投量为 20mg/L 及硅藻土
投量为 20mg/L 时,滤后出水颗粒数控制在 200 个/mL 以下,PAC 投量相同碳酸钙
粉末投量为 20mg/L 时滤后出水颗粒数控制在 100 个/mL 以下。
低温及低浊对水处理的影响表现在混凝过程中脱稳颗粒形成较大絮体颗粒的
速率低,混凝结束时终止于形成中等粒径的絮体悬浮于水中不能沉降,其微絮凝
阶段时间较长,分形维数开始变化的时间较晚且变化速率较低,导致滤后出水颗
粒数及滤层上压力值偏高。从强化微絮凝阶段絮体形态的角度提出三种有效处理
低温低浊水的措施,分别为采用适合低温低浊水处理的水力条件、选用合理的絮
凝剂及改变初始颗粒的方式。本试验条件下,快搅时间 1min,快搅强度 400rpm,氯
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
化铁投量 12mg/L 及硅藻土投量 10mg/L 时,微絮凝阶段粒度变化更迅速,分形维
数开始变化的时间较早且变化的速率更大,为低温低浊水处理的最佳工况,过滤
5min 稳定后滤后颗粒总数控制在 100 个/mL 以下,滤层上压力值也较低,滤层水
头损失增长较慢,过滤周期更长,节省运行成本及管理费用。
关键词:微絮凝阶段;絮体形态;过滤效能;低温低浊水
-II-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Filtration is a indispensable link in water treatment, its efficiency has direct impact
on safety and stability of drinking water. It has certain limitations to strengthen from
filtration itself, coagulation which is a basic part of water treatment has remarkable
effect on the efficiency of follow-up processing. Micro-ulation stage is the initial
stage of coagulation, in stage paricles change rapidly and its floc morphological
characteristics have great effect on coagulation and follow-up processing.
There was significant correlation between the floc morphological characteristics of
filtration inflow and filtration efficiency throug