絮体强度的研究进展.pdf

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1、技术管理絮体强度的研究进展朱哲（石家庄市环境科学研究院石家庄050022）摘要：絮体强度是水处理工艺中最重要、最基本的操作参数logdmax=logC-γlogG之一，絮体强度的差异将影响后续沉淀、气浮、过滤及浓缩等分离（3）工艺的效率。本文就国外在絮体强度方面的研究成果做一综述，在一特定的容器其中dmax为絮体的最大粒径并对絮体强度不同的测定方法进行了比较。中，逐步加大可控（m）；C为絮体强度系数；G为平关键词：絮体；强度；破碎；粒径的剪切条件，测定均速度梯度(s-1)；γ为稳定絮体一、引言能量的输入及絮体粒径常数，和絮体破碎模式及微絮体强度是水处理固液分离过程的重要

2、控制参数。当加于破碎后的粒径[1]。涡旋的尺度有关。将最大粒度絮体表面的剪切力大于絮体的强度时，絮体将发生破碎。在实际和平均速度梯度作双对数曲线，运行过程中，由于构筑物可能存在局部的强剪切力，絮体破碎很就可获得絮体强度的信息。难避免。这些局部强剪切的区域包括气浮池中溶气释放区、构筑δ-0.78k0.5Δτ物的堰板及泵本身等。絮体破碎成小的絮体后，将大大降低水处=φd-D/3D(dd)

3、理效率。因此，深入研究絮体强度对提高水处理系统效率有着十foyjj→0分重要的意义。(4)在絮体的悬浊液中δ为絮体键强（Jm-2）；φ为每单二、絮体的形成与破碎通入可控超声能絮体的形成首先

4、是通过颗粒间的碰撞，其次是碰撞后的黏附（2）超声位时间内在单位絮体体积上的量，测定絮体的破超声能量（Wm-3s）；Δτ为超声实现的。颗粒碰撞的效率、黏附的几率及被破碎的几率共同决定碎情况[2]。了絮体形成的效率（公式1）。时间（s）；dfo为超声前絮体的粒Rfloc=αRcol-Rbr（1）径(m);k为比例常数；D为絮其中，α为颗粒碰撞导致黏附的系数。体的分形维数；j为超声时间（s）。一般认为，絮体的形成和破碎是同时存在的，并受剪切条件2微观的影响。当剪切力大于絮体结合键强度时，絮体发生破碎，直到方法新的平衡建立起来。因此，絮体最终的聚集状态是破碎与成长达F到平衡的结

5、果。可见，絮体的稳定性取决于絮体间结合键抵御外σ=(4π)d2力的能力，即絮体强度。(5)三、絮体强度的测定σ为絮体的强度（Nm-2）；d为絮目前已有两种最基本的方法用于絮体强度的测定：一种是根在一定的力下，将据某一系统中絮体破碎所需输入的能量大小，宏观的表征絮体的（1）微观体粒度（m）；F为絮体破碎所需单个絮体拉伸裂解机理的力（N）。强度特征；另一种是直接测定单个絮体内颗粒与颗粒间作用力大[3]。F=CsD小的微观表征法。表1对上述的方法进行了总结。由于剪切条(6)件决定了絮体的最终粒径，因此，目前大部分絮体强度的研究还其中C为毛细管的硬度（Nm－是基于剪切条件下的宏

6、观分析技术。s1）。D为毛细管的变形度（m）。表1絮体强度的测定方法测定方用微力传感器对处F=K(Wo-W)，法方法介绍强度计算（7）于光纤维探针和载（2）微观F为絮体破碎力（N）；K为微力1宏观操作玻片间的单个絮体－1传感器的灵敏度（NV）；W为方法施力，直到絮体破[4]输出电压（V）；Wo为微力传感器碎。通过对比在一特定d(2)的电压基线值（V）。Strengthfactor=×100的容器内，因剪切d(1)1.宏观测定方法（1）搅拌条件的增强，絮体（2）（1）搅拌器器破碎前后粒径的变其中d(1)为破碎前絮体成长到絮体强度的宏观测定方法主要是依据絮体的粒径与水动力化

7、来反应絮体的强稳定的平均粒径值，而d(2)为絮条件间的关系。Gregory认为，当在一定的剪切条件下对比不同度[1]。[5]体破碎后的粒径。的絮体时，絮体的粒径就可表征絮体的强度，絮体粒径越大，强度越强。但是，这只能表示在一定剪切条件下已长成的絮体情况，而无法给出在增大的剪切力作用下，絮体变化的具体情况。这些絮体具体变化情况相当重要，经常在水处理系统中发生。比如，溶气气浮及高速过滤中出现的絮体从低剪切水力条件区转移到强水力剪切区。因此，絮体强度可以通过在不断增强的水力剪切下的絮体最大粒径或平均粒径的变化来反映，而这种方法主要882014年3月技术管理的问题在于输入能量总

8、是无法在测试容器中达到均一的耗散。Zhang等研究了显微镜下利用光敏纤维将处于载玻片上的大部分的宏观测定絮体强度的方法主要是利用在一个1～4升的絮体压迫至破碎以测定絮体强度的方法[4]。一根一端平整的容器中，通过控制搅拌速度来达到不同的能量输入，以测定絮体50μm光敏纤维与微力感应器相连，逐渐靠近载玻片上的絮体，在不同能量输入下的粒径变化[1]。直至絮体发生破碎。表1中的公式7用来计算絮体的强度。研究（2）超声中的絮体为非常小的乳胶球聚集体，其平均粒径为2.5μm，而平Wen和Lee建立了基于超声技术测定絮体强度的计算方法均絮体强度为5.