絮凝是水处理过程中的关键环节之一,其效果的好坏直接关系到后续流程中的运行工况、出水质量以及成本费用,因此它始终是水处理工程中重要的研究领域。絮凝过程中,絮体结构与后期的固液分离密切相关,因而它一直是人们关注的热点。形成密度大、沉降性能好的絮体一直是水处理工作者的共同目的,然而在实际的水处理过程中,我们经常会碰到絮体破碎的情况,破碎后,絮体的结构会发生较大的变化。本课题以聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、水中腐殖酸有机物和高岭土悬浮颗粒为去除对象,通过高像素数字摄像机对反应器内不断运动的絮体颗粒进行原位实时拍摄,研究在絮凝-破碎-再絮凝这一过程中,水力条件变化对絮体结构形态的影响及絮体分形结构的演变过程。研究结果表明,絮体破碎后,如果施加一定的水力搅动,絮体会有不同程度的恢复。高投药量下形成的絮体破碎后,经过再絮凝过程,絮体强度增强。较低的絮凝速度梯度和较高的再絮凝速度梯度,均有助于形成结构密实的絮体。基于扩散限制聚集(DLA)模型,通过改变总运动粒子数、运动路径以及粘结方式等条件,对絮体的成长过程进行了二维仿真模拟,并得到了一系列虚拟絮体图片。分析不同模拟条件下的虚拟絮体,可以计算其分形结构特征参数。研究表明,虚拟絮体与实际观察的絮体一样也具有分形结构特征。其分形维数和数密度随着总凝聚粒子数的增加呈现出下降的趋势,回转半径和空隙率随着总凝聚粒子数的增加呈现出逐渐上升的趋势。增加运动粒子的逃逸半径(k值较大时)或者采用最近邻(NN)粘结方式均有助于形成结构相对致密的絮体。对模拟得到的数据运用数理统计的方法进行了单因素和双因素方差分析,结果表明,粘结方式与总凝聚粒子数之间的交互作用对分形维数、数密度以及空隙率均没有显著的影响,而对絮体的回转半径有显著的影响。运动路径与总凝聚粒子数这两个因素之间没有交互作用。粘结方式对絮体的回转半径、分形维数、数密度以及空隙率均有显著的影响。总凝聚粒子数对絮体的回转半径、数密度以及空隙率均有显著的影响,而对絮体的分形维数没有显著的影响。粒子的运动路径对絮体的分形维数、数密度以及空隙率均没有显著的影响,而对絮体的回转半径影响显著。