分級混凝機制與混凝過程控制研究項目摘要

混凝過程是給水處理工藝中的關鍵環(huán)節(jié)，決定了后續(xù)處理單元的效能和運行工況。本課題針對傳統(tǒng)混凝過程中存在的凝聚階段和絮凝階段重疊、絮體形成與破碎過程共存、混凝過程與混凝劑特性不協(xié)調(diào)等問題，提出分級混凝作用機制，建立基于水力條件和混凝劑特性的分級混凝系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)快速混合強度和混合時間的水力分級方式將凝聚過程和絮凝過程分離為相對獨立的階段，采用混凝劑分級投加方式研究不同特性混凝劑在凝聚和絮凝階段的混凝特性，分別強化凝聚作用和絮凝作用，改善絮體的形態(tài)和沉降分離性能、以及混凝過程的除污染效能；開展基于分級混凝機制的混凝劑適配性研究，對比不同特性混凝劑在分級混凝過程中的效能和影響因素；研究凝聚過程與絮凝過程的協(xié)同性，確定凝聚過程對絮凝過程的影響因素，從水力條件、水質(zhì)條件、混凝劑特性方面進行分級混凝過程控制研究，提出分級混凝過程的調(diào)控方法與技術參數(shù)，為分級混凝技術的應用提供依據(jù)。

本項目優(yōu)化了分級混凝系統(tǒng)的除污染效能，解析了分級混凝作用機制，確定了分級混凝的動力學控制參數(shù)，建立了基于水力條件、水質(zhì)特性及混凝劑特性的分級混凝系統(tǒng)；研究了分級混凝過程中混凝劑與混凝過程、水力條件及投加方式的適配性，研究了不同混凝階段的協(xié)同性；建立了分級混凝過程控制方式。 研究結果表明，分級混凝除濁效果更佳、絮體沉降速率更快、高效除濁范圍更寬?；炷齽┩读肯嗤瑫r，分級混凝效能更佳，絮體沉降性能更加、結構更密實、強度更高、抗剪切能力更強。延長混合時間可提高膠體顆粒去除率，較短混合時間和較低絮凝攪拌強度有利于有機物的去除?；炷齽┨匦?、投藥量及投藥間隔是分級混凝效能的關鍵因素。分級混凝的凝聚和絮凝階段具有相互補償作用和協(xié)同性，凝聚過程欠佳時可通過絮凝階段的優(yōu)化得到改善?；炷齽┖痛欧N投量分別是除濁和絮體強度的關鍵因素，磁種應先于混凝劑0.5 min投加；回流污泥可改善絮凝效果，降低沉后水中溶解性鋁和膠體態(tài)鋁含量。PAM宜投加于絮凝反應的7.5min；殼聚糖的選擇應參照絮凝攪拌強度，在低攪拌強度下殼聚糖分子量對絮體特性無明顯影響，高分子量殼聚糖適用于低絮凝攪拌強度。混凝劑特性是決定分級投加比的關鍵因素，不同混凝劑的最佳投加比有顯著差異，具有明顯的混凝劑適配特性；第一級混凝劑投加應使膠體充分脫穩(wěn)，第二級混凝劑投加點宜在絮凝階段初期（1 min內(nèi)）；絮凝階段宜采用逐級降速的攪拌方式。鋯鹽對小分子有機物（< 10 kDa）去除效果更佳，絮體大且密實，與鋁鹽復配或分級投加可優(yōu)化鋯鹽投量適用范圍。分級混凝的混合強度和混合時間調(diào)控范圍較寬，膠體脫穩(wěn)程度更高，絮體沉降性能更穩(wěn)定；混凝劑分級投加比調(diào)控在4/8?2/10，絮體特性取決于分級投藥間隔調(diào)控范圍（30?60s）。絮凝反應階段初期提高攪拌強度可改善絮體結構，最佳攪拌轉速100~150rpm，第二級投藥可顯著提高混凝效果，分級混凝投藥量減少了32.3%。本項目的研究成果可為混凝機制的發(fā)展以及混凝過程的優(yōu)化提供理論和技術支持。 2100433B

《混凝土凍害研究與防凍施工》內(nèi)容簡介：北方寒冷地區(qū)的混凝土的破壞多數(shù)與凍融作用有關，混凝土結構在凍融循環(huán)作用下的破壞，關系到建筑物使用壽命、工程質(zhì)量、運營安全等方面的問題?！痘炷羶龊ρ芯颗c防凍施工》基于混凝土凍融破壞機理研究分析，介紹了改善抗凍性能各種途徑，對混凝土設計和施工中的防凍措施提出具體要求。全書包括六部分:混凝土凍融破壞機理、混凝土抗凍試驗、混凝土防凍外加劑、摻合料改善混凝土防凍性能、抗凍混凝土設計、混凝土防凍施工?！痘炷羶龊ρ芯颗c防凍施工》有助于混凝土凍融破壞理論研究工作，對在實際工程中進行混凝土抗凍設計和施工具有參考作用。

《混凝土凍害研究與防凍施工》可供從事混凝土結構設計、施工的工程技術人員參考，也可作為大專院校相關專業(yè)師生的參考用書。

瀝青混凝土非飽和滲流是客觀存在的，凍融過程瀝青混凝土滲流/聚冰機制是凍融破壞產(chǎn)生的本源，但目前國內(nèi)外對于凍融過程瀝青混凝土滲流/聚冰機制尚不明確，導致瀝青混凝土凍融破壞缺乏有針對性的研究。本項目采用細觀-宏觀多尺度結合的數(shù)字化技術，研究非冰凍條件下瀝青混凝土非飽和滲流特征與滲透特性，分析凍結過程瀝青混凝土孔隙冰形成與生長過程及其與孔隙特征的關系，明確孔隙冰的存在對瀝青混凝土滲透特性的影響，揭示凍結過程瀝青混凝土滲流/聚冰機制；運用宏觀唯像損傷理論和非平衡統(tǒng)計方法，研究凍融循環(huán)作用下瀝青混凝土損傷擴展特性，建立瀝青混凝土凍融損傷本構模型；結合瀝青混凝土滲流/聚冰機制和凍融損傷擴展特性，研究凍融過程瀝青混凝土細觀變形演變規(guī)律，揭示瀝青混凝土凍融破壞特性。.本研究揭示了瀝青混凝土凍融破壞的本質(zhì)，對冰凍地區(qū)瀝青混凝土損傷評價和預測具有重要的意義，對于滲流力學及材料學科的發(fā)展有一定的推動作用。