教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-06-0120)
- 作品数：11 被引量：90H指数：7
- 相关作者：王毅力魏科技石宝友张桐卢佳更多>>
- 相关机构：北京林业大学中国科学院生态环境研究中心更多>>
- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金北京市科技新星计划更多>>
- 相关领域：环境科学与工程更多>>
- 污泥的分形维数与粒度随统计样本的变化特征被引量：2
- 2009年
- 研究了厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥和某污水处理厂回流、厌氧、曝气、消化4个单元中絮状污泥的一维、二维分形维数(D1、D2、D2′)及平均粒径在不同统计样本数下的变化规律。结果表明,当统计样本数达到200以上时,ABR中成熟颗粒污泥的D1、D2、D2′值趋于稳定;当样本数达到300以上时,某污水处理厂4个单元中絮状污泥的D1、D2、D2′值也分别趋于稳定。此外,1#ABR中的颗粒污泥在统计样本数达到350以上时其中位直径趋于稳定,而2#ABR和某污水处理厂4个处理单元中的污泥,在试验样本数下并未达到稳定。基于研究的结果和相关文献的结论,研究认为,如果需要得到稳定的平均粒径结果,可能需要大量的统计样本数,该样本数至少要大于600。
- 张桐王毅力魏科技宣科佳卢佳
- 关键词：污泥分形维数平均粒径
- 改性蒙脱土颗粒吸附直接染料的分形特征被引量：9
- 2010年
- 研究了改性蒙脱土颗粒(050823和MMT35)吸附2种直接染料(直接耐晒黑G和直接大红4BE)的吸附特性,并从类分形动力学规律、颗粒吸附染料前后的表面分形特征变化等方面对上述吸附过程进行了探讨.结果表明,颗粒对染料的吸附可分为快速的边缘覆盖和缓慢的晶层吸附2个过程.整个吸附过程符合准-二级反应动力学方程,并且染料进入晶层的吸附阶段具有类分形特征.除MMT35-直接大红4BE染料吸附体系外,Freundlich、Langmuir吸附等温模型的非线性方程、不同形式的线性方程及分形Langmuir模型对其余3个吸附体系(050823-直接耐晒黑G、050823-直接大红4BE、MMT35-直接耐晒黑G)等温线数据的模拟均取得了较好的效果,其中,非线性方程是获得统一模型参数较好的方法.此外,染料分子主要通过静电引力/斥力和范德华引力的综合作用吸附在颗粒上,并通过晶层膨胀和开孔作用,使颗粒表面粗糙度增加,相应的表面分形维数Ds升高.
- 胡康博王毅力李春荣郑雅芹
- 关键词：改性蒙脱土直接染料分形维数
- 絮凝调理对消化污泥的脱水性能及絮体理化特性的影响研究被引量：6
- 2011年
- 通过研究厌氧消化污泥(ADS)的絮凝调理过程,分析了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)投药量对ADS的脱水性能与絮体理化特性的影响.结果表明,絮凝调理极大地改善了ADS的脱水性能,毛细吸水时间(CST)从原始污泥的(193.6±0.00)s下降到了最佳投药量下的(5.75±0.21)s,离心上清液粘度从原始污泥的(1.47±0.00)mPa·s下降到最佳投药量下的(1.14±0.00)mPa·s.污泥离心上清液中胶体的Zeta电位与表面电荷密度在最佳投药量下均上升到零值附近.污泥絮体粒径大部分随着投药量的增加呈增大趋势,中位直径和体积平均粒径分别从原始污泥的0.13mm和0.25mm上升到了最佳投药量下的1.17mm和1.99mm,其一维分形维数(D1)与二维分形维数(D2)随着投药量的上升而上下波动,在最佳投药量时均达到最大值(D1=1.19,D2=1.41),表明污泥絮体表面更加粗糙,结构更加密实,相应的污泥絮体呈现出了较好的强度和耐剥离效果.此外,不同投药量下污泥内的束缚水主要在30～150℃范围内吸热汽化.
- 冯晶王毅力杨梦龙
- 关键词：CPAM脱水性能形态学特征
- HRT对ABR处理低浓度废水的效果和颗粒污泥特征的影响被引量：23
- 2009年
- 采用效果检测、粒度分布与分形等方法,研究了ABR处理低浓度废水时水力停留时间(HRT)对其运行状况和颗粒污泥特征的影响.结果表明,随着HRT从24h逐渐缩短到5h,反应器保持了较高的有机物去除效果,运行稳定阶段的COD去除率多在90%以上,主要承担COD去除的格室由反应器的前2格逐渐过渡到中间3格室;反应器后面格室颗粒污泥的MLSS值随着HRT的缩短总体也呈增加趋势,MLVSS/MLSS值先降低后升高,前3个格室的MLVSS/MLSS值高于后2个格室的趋势越来越明显.分形维数和粒度的变化表明,HRT为24h和18h时,ABR中颗粒污泥呈现表面光滑、结构密实和粒径逐渐增大的特点;HRT为12h和8h时,形成大而中空、表面相对不规则的疏松颗粒污泥;HRT为5h时,水力扰动破碎、筛分以及微生物修补作用的综合影响导致颗粒污泥粒径减小、表面光滑、结构密实.在同一HRT下,ABR不同格室中颗粒污泥D1和D2呈现出相反的变化趋势,显示了沿着ABR格室,颗粒污泥表面变得光滑时对应的结构比较密实的特征.
- 杜接弟王毅力李炯徐昕照魏科技
- 关键词：ABR低浓度废水水力停留时间
- 好氧污泥絮体与厌氧颗粒污泥的剪切稳定性分析被引量：7
- 2009年
- 通过标准的剪切实验装置检测了好氧污泥絮体和厌氧颗粒污泥在不同剪切条件下剥离的分散胶体浓度的变化.结果表明,厌氧颗粒污泥的剪切敏感性(KSS)比好氧活性污泥高1个数量级,证明了好氧活性污泥的剪切稳定性更好.好氧活性污泥絮体在剪切下剥离的分散胶体平衡浓度(md,∞)分别随着污泥悬浊液的固体浓度(mT)和剪切强度(G)的增加而增加.AE模型的模拟结果显示,好氧活性污泥絮体样品1在剪切作用下粘附-剥离的平衡常数(Km)比样品2的高,相应的ΔG0adh/RT值更小,证明其在剪切作用下的粘附过程更易发生.修正AE模型可以更好地模拟不同剪切强度下污泥絮体上分散胶体的剥离过程,其不仅能够给出未施加剪切的稳定状态时因布朗运动而导致的分散胶体浓度,而且能确定与污泥絮体上分散胶体的剥离能量相关的ΔH/R值.模拟结果表明,好氧活性污泥絮体样品1上分散胶体的剥离需要更多的能量,剪切强度的升高对样品2的影响更加明显.活性污泥剪切稳定性的差异证明了其与污泥结构、性质以及污水处理厂运行效果之间的关系比较复杂.
- 王毅力黄承贵
- 关键词：厌氧颗粒污泥剪切稳定性
- A^2/O工艺中好氧污泥絮体的分形结构与理化特征分析被引量：10
- 2009年
- 采用图像法和沉降柱法分别研究了A2/O工艺中好氧污泥絮体的形貌、粒度分布、低维分形维数和沉降速率、有效密度、空隙率以及质量分形维数,并尝试探讨了上述相关性质与这些污泥宏观操作性质(沉降、压缩、脱水和稳定性)相关的各种理化指标以及胞外高分子物质(EPS)的含量之间的变化关系.结果表明,污泥絮体呈现不规则的形貌,表面具有空隙.其有效密度一般随着其粒径的增加而降低,而空隙率和沉降速率却呈现与有效密度相反的变化趋势,这些均表明了污泥絮体的分形结构的存在.2次所采集的污泥絮体的中位直径分别为248.81、332.86μm,有效密度的平均值分别为0.0040、0.0072g·cm-3,自由沉降速率的平均值分别为2.67、4.79mm·s-1,空隙率的平均值分别为0.94、0.89,一维分形维数分别为1.03、1.19,二维分形维数分别为1.64、1.84,采用基于Logan经验公式的有效密度-最大直径的双对数关系确定的质量分形维数分别为1.74、2.29.尽管第2次所采集的污泥絮体较为密实,但其表面粗糙程度却比第1次的低.此外,研究中发现絮凝能力较高或负电荷较高的A2/O好氧污泥絮体具有高的SVI和ZSV值;分形维数较低的污泥具有高的剪切敏感性和低絮体强度,相应的污泥稳定性低;EPS总量高的污泥脱水性能差,EPS中蛋白质含量高的污泥其表面电荷也较高.
- 宣科佳王毅力魏科技杜接弟张桐
- 关键词：沉降速率理化特性
- 聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)絮体的不同拓扑空间下分形维数的研究被引量：10
- 2008年
- 通过对PFC混凝去除水中HA过程中所形成的PFC-HA絮体的研究结果表明,原水pH分别为9.0、7.0和5.0时,最佳投药量下形成的絮体的平均沉降速度之间的比值为1.17∶1.00∶0.49,而且所有絮体的水平投影方向的平均直径与垂直投影方向的平均直径的比值均接近0.85.结合Logan公式和有效密度-长轴的双对数关系计算出的絮体三维空间的分形维数Df较为可靠,在本试验中3种pH的原水下形成的PFC-HA絮体的Df均小于2.0.絮体沉降速度的变化是质量分形维数Df、有效密度和粒径等因素的变化综合影响结果,因此,絮体的Df、有效密度各自的变化趋势有可能与沉降速度的不一致.原水pH=7.0时絮体的Df稍大于原水pH=9.0时絮体的Df,但比原水pH=5.0时絮体的Df大11.73%.可见,与原水pH=9.0时形成的絮体相比,原水pH=7.0时形成了稍微密实的小絮体,但原水pH=5.0时却形成了较为疏松的、很小的絮体.在本试验的图像分辨率下,PFC-HA絮体在一维拓扑空间下的分形维数D1比较低,一般都低于1.10.基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2变化趋势为样品3稍大于样品2,样品1最小;然而基于投影面积-周长计算的二维拓扑空间的分形维数D2却呈现不同的变化趋势.另外,尽管PFC-HA絮体的Df小于2,但其与基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2不相等,不符合Meakin的结论,这与本试验中CCD相机的分辨率和絮体样本数量有关.
- 王毅力卢佳杜白雨魏科技石宝友葛小鹏
- 关键词：拓扑空间分形维数沉降速度
- 聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)冷冻干燥絮体的表面微观形貌及其孔表面分形特征被引量：2
- 2008年
- 采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了不同pH(9.0、7.0、5.0)原水在45.89mg·L-1(以Fe3+计,原水pH=9.0)或28.41mg·L-1(以Fe3+计,原水pH=7.0、5.0)投药量下混凝后形成的PFC-HA絮体的粉末样品,研究了它们的表面微观形貌和孔表面分形特征.SEM图像表明,PFC-HA絮体具有不规则的块、片状形貌,而且在原水pH=9.0或pH=7.0时形成絮体也存在簇状结构.3种样品对N2的吸附-脱附等温线上均存在滞后圈,但样品3的形状不同.它们的吸附量、BJH累积吸附孔体积与脱附平均孔径的大小顺序均为:样品3>样品2>样品1,即随原水pH的降低而升高,而且孔尺度分布曲线显示样品3的表面存在大孔.BET比表面积的变化趋势与它们不一致,且样品2的比样品3稍大,样品1的最小.基于分形FHH方程,采用吸附等温线和脱附等温线数据计算出样品1和样品2的孔表面分形维Ds数均在2.94左右,而样品3的均小于2.38.这些Ds值似乎不能完全表示出因孔表面粗糙性而导致的空间填充能力的大小,主要表达了3种样品的中孔甚至大孔的尺度分布引起的不规则性.本试验中采用热力学模型计算出的3个样品Ds值大都超过3,它们已经失去了维数的实际意义;但样品3因其吸附-脱附等温线上的滞后圈接近圆桶式的A类,如果缩小分形标度区间,可以得到与分形FHH方程计算出的Ds接近的值.
- 王毅力杜白雨卢佳张桐石宝友王东升
- 关键词：冷冻干燥表面微观形貌
- 聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)絮体的粒度和分形维数的动态变化被引量：8
- 2008年
- 通过采集PFC-HA絮体的单个样品和拍摄它们的二维图像,研究了在不同混凝条件下絮体的粒度和分形维数的变化.结果表明,原水pH的下降滞后了PFC-HA絮体的出现.原水pH≥7.0时,随着投药量的增加,PFC-HA絮体的分形维数D2(lgA-lgdL)和D3(lgV1-lgdL)随之降低,表明絮体的结构越来越疏松;而原水pH=5.0时,PFC-HA絮体的分形维数存在波动.在PFC的最佳投药量时,水力条件的优化可以提高HA的去除效果,但随着原水pH的下降,HA去除效果的提高程度也随之减小.在最佳水力条件下,PFC-HA絮体的粒度为数百微米,其分形维数值较大,表明絮体的结构较为密实.此外,PFC-HA絮体的粒度分布具有(类)分形特征,最佳水力条件下正的Dp值表明絮体的粒度分布趋向平稳.在整个混凝搅拌过程中,PFC-HA絮体的分形维数的变化是与混凝的溶液化学条件、搅拌时间和分形维数类型有关,其D2具有先上升后下降的趋势,这一过程中絮体结构先趋向密实,然后趋向疏松.而且慢速搅拌过程中絮体的尺度也是先增加后下降.
- 卢佳王毅力杜白雨郑雅芹石宝友王东升
- 关键词：粒度分形维数
- 厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥的分形分析被引量：16
- 2008年
- 研究了ABR反应器启动成功后成熟颗粒污泥的物理性质和不同拓扑空间下的分形维数.结果表明,在反应器启动成功后,各格室中形成了平均粒径为1.70-2.70mm、边界较为清晰的黑色颗粒污泥.它们的SVI值为25-35mL·g^-1,有效密度主要集中在1.02g·mL^-1以下,自由沉降速率主要集中在14.40-86.40m·h^-1之间.在它们的等速自由沉降的过程中,第2格室到第5格室中颗粒污泥水平方向的投影平均直径与垂直投影方向上平均直径的比值接近0.73,而第1格室的这一比值却为0.83.依据沉降速率-当量圆直径的双对数图计算出的各格室中颗粒污泥的质量分形维数Df处于2.097-2.801之间,大小顺序为第5格〉第3格〉第2格≥第1格〉第4格,表明第5格室中形成的颗粒污泥较为密实,而第4格室的密实程度最小,但密实的颗粒污泥并不一定意味着较高的平均沉降速率.此外,依据投影法计算出的ABR各格室中颗粒污泥在低维拓扑空间下的几种分形维数之间的关系与其理论公式之间的关系相符,其中二维拓扑空间的分形维数为1.69-1.84（投影面积-长轴）,大小顺序为第3格室〉第1格室〉第5格室〉第4格室〉第2格室,这些D2不等于2,即不符合Meakin的结论.一维拓扑空间下的分形维数在0.99-1.03之间,各格室之间差异不大,表明颗粒污泥的边界不规则程度小.
- 姜潇王毅力张桐魏科技石宝友王东升
- 关键词：ABR反应器拓扑空间分形维数沉降速率
