聚合氯化铝混凝特性及其集成混凝装置的研究

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中文摘要：本文在全面总结混凝传质理论以及混凝设备研究进展的基础上，依据分形、絮凝动力学及流体力学等基础理论，采用理论与实验相结合的方式，系统研究并优化二次流混合、微涡旋流絮凝以及悬浮污泥床竖流沉淀等技术，并将三者有机结合，构建适合聚合氯化铝(PAC1)混凝特性的高效旋流絮凝集成反应装置，并开展示范试验研究。同时系统研究聚合氯化铝的某些目前尚不明确、但与其混凝设备的设计密切相关的混凝特性，以指导其混凝设备的设计及其高效产品的开发。研究成果包括： 1.系统研究PAC1在不同初始及终了pH值下的混凝效能及其作用机理，水解沉淀物对混凝作用的影响，以及混凝絮体破碎与恢复规律。研究表明，PAC1在终了pH≥7.0时混凝除浊效果最佳，电中和及卷扫混凝效果均非常理想；在初始pH值分别为7.6和9.3时，PAC1的混凝机理主要为电中和；PAC1水解沉淀物的生成及其粒径、Zeta电位对PAC1电中和能力及电中和混凝效果具有显著影响，但对卷扫混凝基本没有影响；絮体破碎及恢复情况因混凝区域不同而异。 2.依据二次流理论，系统研究了螺旋管型二次流混合器的水力学特征及其混合作用影响因素，同时优化其结构参数及操作条件。研究表明，各参数对该混合器的G值、GT值影响的显著性由高到低的顺序为水流速率>曲率>螺距，对混合性能影响的显著性由高到低的顺序为管长>水流速率>曲率>螺距。 3.根据微涡旋理论及旋流流场的特征，提出以扰流球作为微涡发生器的微涡旋流絮凝技术，并优化其主要操作条件。 4.依据非线性絮凝动力学及传统竖流沉淀机理，提出悬浮污泥床竖流沉淀技术，同时通过理论与实验系统研究其性能的主要影响因素，并进行优化。研究表明，该竖流沉淀技术的性能优于传统竖流沉淀技术，是一种成本低廉、效率较高的固液分离技术。 5.在上述各单元技术优化研究的基础上，创建了以二次流混合、微涡旋流絮凝、悬浮污泥床竖流沉淀为核心的高效旋流絮凝集成反应装置，并进行了现场示范试验研究，验证了该装置的高效处理效能。

作者：

张忠国

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关键词：

聚合氯化铝混凝机理二次流混合微涡旋混凝传质水力学特征旋流流场固液分离

授予学位：

博士

学科专业：

环境工程

导师：

栾兆坤

学位年度：

2006

学位授予单位：

中国科学院生态环境研究中心

语种：

中文

中图分类号：