絮凝体表面物化特性调理与微气泡作用机制

气浮论文 絮凝体论文 微气泡论文 平衡接触角论文
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气浮工艺在污水处理方面投入使用多年,但较多的研究者将焦点聚集在气浮理论探究、气浮反应器改进以及净水效果提高等方面,且由于技术设备的局限性,并未对气浮反应有较多的微观探究。基于此,本研究在课题组以往臭氧气浮理论及技术研究的基础上,提出了微观观测絮凝体表面物化特性与微气泡作用机制的研究。通过探索微气泡形成的最佳条件、投加混凝剂后气载絮体形成的最佳形态来探究净水效果与气载絮体的关系,并建立了溶气气浮微观观测系统,通过观察气泡、絮体流态且以图像的形式记录,来评估和表征多相混合系统(水/絮体/气泡混合系统)。以高岭土作为研究体系,聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂,在进水流量0.1m3·h-1,停留时间30min时,调节溶气压(0.30MPa、0.40MPa和0.50MPa)和回流比(30%、40%和50%)通过排列组合形成9种工况,分别在9种工况下观察气载絮体和微气泡,并将其的形态特征与对应工况下的浊度去除率进行对照,达到微观探究气浮反应的目的。研究结果表明,在一定限度内随着溶气压的升高和回流比的降低,微气泡尺寸减小。在溶气压为0.40MPa,回流比为30%,混凝剂的投加量为60 mg·L-1的情况下,微气泡平均粒径最小且尺寸分布均匀,气泡的上升不会对水流产生很大扰动,气泡与絮体的结合效果最好。气载絮体平均粒径最大,尺寸分布在0.45mm0.95mm之间,二维分形维数最小,气载絮体结构开放,浊度去除率最高,处理效果最优。此外,研究结果也表明,Zeta电位对气载絮体结合的影响与传统混凝效果不同,传统混凝中在等电点处易形成絮体,而在气浮反应中,由于气泡表面带负电,故Zeta电位为正值时更利于形成最佳气载絮体。当Zeta电位为17mV时,平衡接触角达到最大值,形成的气载絮体最为理想。在此基础上投加高分子助凝剂调理絮体表面特性,强化气泡与絮体的结合特性。
摘要第3-4页
abstract第4-5页
1 绪论第8-19页
    1.1 研究背景第8-17页
        1.1.1 溶气气浮技术的发展第8-11页
        1.1.2 微气泡形成过程第11-12页
        1.1.3 气载絮体的碰撞粘附特性第12-16页
        1.1.4 气载絮体的运动特性第16页
        1.1.5 气泡和絮体的测量方法第16-17页
    1.2 技术路线及可行性分析第17页
    1.3 研究目的及意义第17-18页
    1.4 研究内容第18-19页
2 溶气气浮微观观测系统构建第19-27页
    2.1 溶气气浮微观观测系统组成及工艺流程第19-21页
        2.1.1 溶气气浮微观观测系统组成第19-21页
        2.1.2 溶气气浮微观观测系统运行流程第21页
        2.1.3 溶气气浮微观观测系统特点第21页
    2.2 实验材料第21-22页
        2.2.1 实验用水第21页
        2.2.2 实验仪器第21-22页
    2.3 分析方法第22-24页
    2.4 工艺运行影响因子第24-27页
        2.4.1 溶气压第24-25页
        2.4.2 混凝剂投加量第25-26页
        2.4.3 回流比第26-27页
3 混凝剂对气载絮体的影响第27-45页
    3.1 微气泡的影响因素第27-30页
        3.1.1 溶气压对微气泡的影响第27-29页
        3.1.2 回流比对微气泡的影响第29-30页
    3.2 不同脱稳状态对气载絮体的影响第30-43页
        3.2.1 混凝剂不同投加量下形成的絮体的Zeta电位第30-31页
        3.2.2 Zeta电位对气载絮体平衡接触角的影响第31-33页
        3.2.3 混凝剂不同投加量的浊度去除率第33-34页
        3.2.4 混凝剂不同投加量下气载絮体的尺寸的影响因素第34-41页
        3.2.5 混凝剂不同投加量下气载絮体结构的影响因素第41-43页
    3.3 本章小结第43-45页
4 高分子助凝剂对气载絮体的影响第45-52页
    4.1 高分子助凝剂的种类优化第45-46页
    4.2 高分子助凝剂的优化作用第46-48页
    4.3 高分子助凝剂加量优化第48-52页
5 结论第52-54页
致谢第54-56页
参考文献第56-62页
附录:攻读硕士期间论文发表情况第62页
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