基于絮体分形结构的污泥调质及作用机理研究

污泥絮体结构与其脱水性能密切相关，了解污泥表面基本信息，探究污泥絮体形态结构特征，可为改善污泥调质效果提供新的信息和视角。目前，探讨污泥调质的作用效果基本上是沿用传统的絮凝作用机理，对于污泥的调质机理的讨论较多地停留在宏观指标的定性分析和控制上，很少定量地研究污泥调质作用下，其形态结构与脱水性能的关系。本课题从污泥絮体的分形结构出发，应用现代结构表征技术，结合分形理论，可以更接近真实地刻画絮凝体结构及其生长模式。通过探讨不同调质方法和作用条件下，污泥絮体的结构形态、强度、密实性等与脱水效率之间的关系，建立污泥脱水的分形结构模型，为指导污泥调质方法的选择和过程控制提供理论依据。

为明确酸碱调质过程中污泥颗粒形态结构变化，研究选取分维作为表征污泥颗粒形态的重要参数，考查了三种测量方法——图像法、小角度光散射法和沉降法在污泥分维测量中的应用。比较这三种测量方法得出：在污泥分维测量中小角度光散射法具有较好的适用性研究了不同酸碱调质条件下，污泥粒径（d0.5）、比表面积（SSA）、表面Zeta电位、剪切敏感性（KSS）、絮体强度（FS）、絮凝能力（FA）等特性的变化从污泥比阻、分形维数及污泥粒径等方面，研究冰冻解冻、微波、磁化三种物理调质方法对污泥脱水性能的改善以及污泥结构的变化，并分析了其作用机理。微波处理不需投加任何药剂，并具有杀菌作用，泥饼和滤液的处置都很方便，并且经济可行，是一种值得进一步研究和应用的新型工艺。将微波与CPAM联用可大幅度改善污泥结构及脱水性能。.研究分析了污泥调质过程中污泥结构参数的改变对污泥脱水性能的影响。微波调质过程中，污泥比阻(SRF)及滤饼含水率随着d0.5、D3、FS的增大而减小。微波与CPAM联合调质过程中，SRF及滤饼含水率在一定范围内随d0.5和FS的增大而减小，而当d0.5与FS持续增大时，SRF与含水率有增大的趋势，SRF及含水率随D3的减小而减小。.通过分别建立了这两种调质方法下的污泥比阻特性模型，从污泥结构上判断污泥脱水性能提供了依据，同时也说明降低SRF的途径包括：提高粒径，增大分维，提高絮体强度。获得大而密实且强度高的絮体是污泥调质的最终目标。