污泥處理的意義
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污泥處理的意義范文第1篇
一、目前處理工藝存在問題
采油二廠每年用于注水殘渣治理投入的資金達(dá)到200×104元，而且處理工藝只是簡單的回注，不能夠起到降水增油的目的，處理工藝經(jīng)濟(jì)效益差。
二、開展注水殘渣顆粒調(diào)驅(qū)劑研究的意義
1.通過開展注水殘渣研究， 逐步摸索以注水殘渣為主要成分的凝膠顆粒加工工藝，為注水殘渣處理工藝尋求技術(shù)支撐；
2.將注水殘渣顆粒用于水井調(diào)剖試驗，一方面可以解決部分吸水剖面不均井的調(diào)剖，另一方面可以提高注水殘渣處理的經(jīng)濟(jì)效益；
3.通過開展注水殘渣研究，降低調(diào)剖措施成本；
4.通過注水殘渣調(diào)剖技術(shù)的研究，以滿足沙二上2+3油藏調(diào)剖調(diào)驅(qū)開發(fā)需要。
三、注水殘渣組份分析
通過X射線衍射分析方法確定注水殘渣的成分如下。
注水殘渣成分表
注水殘渣中的碳酸鈣、碳酸鎂、硫化鐵、硫酸鈣不會與引發(fā)劑發(fā)生反應(yīng)，對聚合沒有影響，但是氫氧化鈣可能會加快聚合反應(yīng)。
1.注水殘渣粒徑分析
80%注水殘渣粒徑為40μm左右，與鈣基膨潤土（20-35μm）粒徑相當(dāng)，能夠?qū)崿F(xiàn)注水殘渣顆粒在高聚物三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的填充。
2.注水殘渣溶液懸浮性
2.1注水殘渣分散性能實(shí)驗
將注水殘渣添加到清水中攪拌，進(jìn)行分散性試驗。實(shí)驗得出，當(dāng)注水殘渣溶液比重到1.3g/cm3出現(xiàn)攪拌困難，因此我們選用注水殘渣比重必須小于1.3g/cm3。
2.2注水殘渣溶液分層實(shí)驗
把分散好的注水殘渣溶液，攪拌均勻后，迅速倒入量筒中觀察沉降時間。實(shí)驗結(jié)果表明注水殘渣溶液比重達(dá)到1.20g/cm3后沉降加快，在生產(chǎn)過程中聚合時會發(fā)生堆積，甚至有可能造成聚合物包裹不全造成注水殘渣脫出。為了滿足注水殘渣顆粒的生產(chǎn)要求，選擇比重小于1.20g/ cm3的注水殘渣液。
3. 聚合物單體的優(yōu)選
陳安等[1]在比重1.1～1.25g/cm3注水殘渣溶液中加入不同量的丙烯酰胺（AM）攪拌均勻后，倒入量筒中，觀察沉降時間。
由實(shí)驗結(jié)果可知，8～10%單體濃度和比重為1.10～1.20g/cm3的注水殘渣溶液已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)較好的聚合。為了更大限度的消耗注水殘渣，降低單體用量，我們選擇8%單體和比重為1.2 g/cm3注水殘渣做實(shí)驗。
4.交聯(lián)劑的優(yōu)選
實(shí)驗得出，當(dāng)交聯(lián)劑濃度在0.05～0.15%之間，注水殘渣成膠時間和顆粒強(qiáng)度能夠滿足要求，為了保證生產(chǎn)效率和注水殘渣預(yù)凝膠顆粒質(zhì)量，交聯(lián)劑濃度定為0.1%。
5.引發(fā)劑的優(yōu)選
實(shí)驗表明，在溫度一定的情況下，引發(fā)劑濃度越高，反應(yīng)速度越快。為了防止引發(fā)劑濃度高反應(yīng)速度快，短時間形成爆聚，或引發(fā)劑濃度過低不易成膠，在10～30℃時，引發(fā)劑濃度范圍定在0.1%～0.2%。
0根據(jù)以上實(shí)驗，確定注水殘渣預(yù)凝膠顆粒配方為：
8%單體 + 1.20g/cm3注水殘渣+.1%交聯(lián)劑+0.1%～0.2%引發(fā)劑。
6.注水殘渣預(yù)凝膠顆粒性能評價
為了檢測注水殘渣預(yù)凝膠顆粒的性能，開展了注水殘渣預(yù)凝膠顆粒的物性（膨脹時間、吸水能力、強(qiáng)度、韌性）、適應(yīng)性（高溫老化性、抗鹽）、注入性評價。
通過實(shí)驗評價，注水殘渣預(yù)凝膠顆粒具有較好的彈性和韌性，且耐溫抗鹽性能良好，與鈣土凝膠顆粒相當(dāng)。
四、實(shí)施情況及效果
2011年～2012年完井12口，累計注入注水殘渣調(diào)剖劑46212m3，注水殘渣預(yù)凝膠顆粒415t，注水殘渣3475t。措施前后對比，平均注水壓力上升9.3MPa，日注水下降34m3。有可對比剖面5口，吸水厚度增加24.4m/11n；其中啟動新吸水層33.5m/16n，減少強(qiáng)吸水層9.1m/5n，有效解決了層間矛盾，提高了開發(fā)效果。有10口水井對應(yīng)的18口油井不同程度見到增油效果。措施前后對比，日產(chǎn)液下降2.4t，日產(chǎn)油上升20.5t，含水下降1.1個百分點(diǎn)。截止2012年12月，措施累計增油2576t。
五、經(jīng)濟(jì)（社會）效益分析
1.投入
該項目實(shí)際投入資金180.7萬元。
2.效益
累計增油2576噸，創(chuàng)效：2576噸×0.4788萬元/噸=1233.39萬元；
3.投入產(chǎn)出比
投入：產(chǎn)出=180.7：1233.39=1：6.8。
六、結(jié)論與認(rèn)識
1.油田注水殘渣改性后可以生產(chǎn)加工成注水殘渣預(yù)凝膠顆粒，替代凝膠顆粒用于水井調(diào)剖調(diào)驅(qū)，降低了措施成本，提高了注水殘渣處理的經(jīng)濟(jì)效益。
2.注水殘渣調(diào)剖項目實(shí)施后，措施井注水壓力上升，剖面得到改善，對應(yīng)油井見到了較好的增油效果，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
污泥處理的意義范文第2篇
關(guān)鍵詞：水廠，污泥處置，綜合利用
1.污泥處置方法
1.1脫水泥餅的陸上埋棄
脫水泥餅的處置是污泥處理的關(guān)鍵問題，其中之一就是陸上埋棄。泥餅的陸上埋棄應(yīng)遵循有關(guān)的法律法規(guī)。目前，大部分是利用附近較充裕的空地、荒漠、土坑、洼地、峽谷或是廢棄的礦井等來埋置泥餅。如果水廠附近沒有適宜的泥餅埋置地或不允許在附近埋棄，就需要考慮將泥餅運(yùn)到適宜的地方埋棄。泥餅陸上埋棄時，應(yīng)注意考慮以下一些因素:
(l)有充沛的埋棄場地。
(2)泥餅從水廠送到埋棄地，應(yīng)有安全可靠的運(yùn)輸方案。
(3)對泥餅的承載能力進(jìn)行測定。如泥餅的承載能力不佳，還需對其進(jìn)行各種處理，以提高其承載能力。
(4)泥餅作陸上埋棄后，會產(chǎn)生壓密沉降，因此泥餅的埋棄深度以3m左右為佳。
(5)泥餅埋棄后，對其含水率，承載能力要作定期試驗，并詳細(xì)記錄。
(6)泥餅埋棄場地最好屬水廠所有，以免出現(xiàn)種種麻煩。如委托其它單位
完成泥餅埋棄工作，則在埋棄之前須簽定合同，保證泥餅?zāi)苷Ｂ駰墶?/p>
1.2泥餅的衛(wèi)生填埋
所謂泥餅的衛(wèi)生填埋，就是將水廠內(nèi)的脫水泥餅同城市垃圾處理場中的生活垃圾一起填埋，用作垃圾處理場的覆土。泥餅衛(wèi)生填埋也是水廠污泥處置的一個被廣泛采用的方法。垃圾填埋場對覆土的上質(zhì)要求，一是要達(dá)到衛(wèi)生填埋的要求，二是要兼顧填埋垃圾的土地的最終利用，恢復(fù)土地的利用價值。水廠脫水泥餅土質(zhì)一般能夠滿足垃圾填埋場的覆土要求。
2.水廠污泥處理的綜合利用
水廠污泥處理的目的是為了減少對自然水體的污染，保護(hù)環(huán)境。污泥處理費(fèi)用昂貴，會大大增加水廠的投資和制水成本。因而，如何在污泥處理過程中綜合利用污泥處理中的各種副產(chǎn)物，回收部分污泥，是一個極有益的課題。
2.1再生鋁鹽
約有70%的水廠使用硫酸鋁作為混凝劑來去除原水中的濁度，硫酸鋁的消耗量依據(jù)水源水質(zhì)的不同，從30mg/L到60mg/L，甚至更高，因而混凝劑費(fèi)用在制水成本中占很大的比重。免費(fèi)論文。沉淀池的底泥中一般都含有較多的氫氧化鋁沉淀物，尤其是低濁度原水的污泥中氫氧化鋁的比重更高，氫氧化鋁的存在往往給污泥脫水帶來困難。從污泥中回收鋁鹽，可以使污泥更容易濃縮和脫水，同時可以大大減少污泥的總固體量，降低后續(xù)污泥脫水設(shè)備的規(guī)模，減少投資?；厥盏匿X鹽可以用作給水處理的混凝劑，從而可以抵消部分污泥處理運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。
從沉淀污泥中回收硫酸鋁，國外自60年代就己進(jìn)行了很多試驗研究。免費(fèi)論文。早期的較為成熟的鋁鹽回收工藝首先從沉淀池排出的污泥首先應(yīng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)臐饪s，回收硫酸鋁較為理想的污泥濃度應(yīng)該在20%以下，然后向濃縮污泥中加入硫酸，氫氧化鋁同硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，而再次溶于水中，最后加酸反應(yīng)后的泥水進(jìn)行固液分離。
1972年美國紐約州進(jìn)行了一次中試規(guī)模的回收硫酸鋁試驗，通過試驗他們得出了以下結(jié)論:采用回收鋁鹽作混凝劑，能夠達(dá)到同商業(yè)硫酸鋁相似的凈水效果;使用回收鋁鹽的濾后水濁度約升高0.1JTU;濾后水中的鋁含量稍有升高;回收的鋁鹽可以作為凈水混凝劑使用。由于混凝劑的循環(huán)使用而形成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，在加酸溶解氫氧化鋁的時候，污泥中的其它雜質(zhì)，如金屬沉淀物鐵、錳、鉻等，各種有機(jī)物質(zhì)，也可能重新溶入水中，而這些從原水中或硫酸中進(jìn)入該系統(tǒng)的雜質(zhì)，經(jīng)過多次的循環(huán)，可能得到富集和濃縮，從而影響到出廠水的水質(zhì)。出于這樣的擔(dān)心，在1972年前采用這種鋁回收工藝的多家水廠在1972后都放棄了這種工藝。為了克服用酸直接再生鋁鹽的缺點(diǎn)，美國于70年代初進(jìn)行了一種離子交換萃取法從沉淀污泥中回收鋁鹽的研究。經(jīng)過試驗得到如下一些結(jié)論:
(l)用離子交換萃取法可回收沉淀污泥中卯%以上的鋁鹽，且再生硫酸鋁的濃度很高。
(2)用離子交換萃取法獲得的硫酸鋁，在質(zhì)量上同新鮮硫酸鋁相仿。
(3)由于萃取劑的選擇性強(qiáng)，所以再生而得的硫酸鋁純度很高，污泥中的其它重金屬不再混合在再生液中。
但是，離子交換萃取法還需解決一些問題，如:價廉，毒性小的萃取劑的選擇;萃取過程太復(fù)雜，從而使污泥處理的系統(tǒng)變得也很復(fù)雜。由于離子交換萃取法回收的硫酸鋁的純度和濃度較高，鋁的回收率也較高，如果通過進(jìn)一步研究能夠降低其成本，簡化工藝流程，它將會有很大的發(fā)展前途。
2.2再生鐵鹽
在給水處理中，鐵鹽也常被用作混凝劑。鐵盆經(jīng)使用后，基本上變成沉淀物，混合在沉淀污泥中。如何對水廠的沉淀污泥進(jìn)行適當(dāng)處理，回收其中的鐵鹽，是給水工程中長期沒有解決的一大研究課題。鐵鹽的回收和鋁鹽的回收一樣，對水廠污泥處理具有相似的優(yōu)越性。有資料報道，以類似于鋁鹽的再生辦法，用酸來再生鐵鹽。在用鐵鹽作混凝劑的沉淀污泥中加入一定量的酸，使污泥的pH值降低，此時污泥中的氫氧化鐵會溶于水中。當(dāng)pH值控制適宜時，溶液中會有一定量的再生鐵鹽。用酸來再生鐵鹽，再生率最高可達(dá)60%-70%。免費(fèi)論文。但是要達(dá)到這個再生率，需向沉淀污泥中加入大量的酸，使沉淀污泥的pH值降到1.5-2.0,該法的缺點(diǎn)是酸的用量大，因而回收鐵鹽的成本很高;酸處理后較低pH值的剩余污泥的化學(xué)調(diào)節(jié)費(fèi)用也高。此法的應(yīng)用還
存在一些問題，如再生液中存在剩余還原劑(Na2S)，如何用簡單的方法將其取出再使用，如何進(jìn)一步降低處理成本等。
3.總結(jié)
脫水污泥也是一種資源，但目前大都還是花錢請環(huán)保部門統(tǒng)一處置，這里有一個行業(yè)合作和市場開拓的問題。將給水脫水泥餅作填地埋棄處置是一種消極方法，而通過對泥餅進(jìn)行加工制作成有用的物品則是積極的，值得推廣的變廢為寶的資源化工程。但是，目前污泥的資源化利用還存在著制造過程復(fù)雜，成本較高，難以實(shí)現(xiàn)市場化以及由于污泥的性質(zhì)不斷變動，造成產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定的問題。但是從環(huán)保長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，會有廣闊的前景。因此，如何將污泥資源化利用過程簡單化、實(shí)用化、商品化，是一個函待解決的課題。
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污泥處理的意義范文第3篇
1 前言隨著計算機(jī)技術(shù)和人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于紡織服裝業(yè)CAD/CAM的應(yīng)用要求也越來越高，二維服裝CAD系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求，人們迫切希望借助計算機(jī)完成一些更加實(shí)用的三維功能。若能直接將二維服裝CAD系統(tǒng)設(shè)計的衣片，在計算機(jī)上真實(shí)地模擬出穿在人體上的效果，便可以幫助設(shè)計師直接在計算機(jī)上進(jìn)行著裝效果檢查、服裝裁剪片縫合檢查等工作。這樣就可大大提高服裝從設(shè)計階段到生產(chǎn)階段間的效率，具有非常重要的實(shí)用價值。要通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)這一功能，有兩個關(guān)鍵的問題必須解決:1)建立合適的織物變形模型;2)選擇高效而實(shí)用的碰撞檢測算法。
研究織物變形仿真的方法通常分為三類:幾何的、物理的和混合的(幾何和物理方法的混合)。純幾何的造型方法很難反映織物的物理特性，因此基于物理的方法研究，近年來已占據(jù)了主導(dǎo)地位。在織物變形物理仿真模型中[1]，按比擬織物結(jié)構(gòu)的方式又可分為兩大類:1)離散質(zhì)點(diǎn)型模型:比較典型的有Feynma等建立的質(zhì)點(diǎn)網(wǎng)格模型、Breen等建立的粒子模型和XProvot等建立的彈簧質(zhì)點(diǎn)模型;2)連續(xù)介質(zhì)型模型:比較典型的有Terzopoulos等建立的彈性變型模型、Liling等建立的空氣動力模型、Aono建立的波傳播模型、Collier等建立的有限元模型等。
以上的織物變形物理仿真模型，由于其建模的原理和方法不盡相同，因此，它們適用于不同的應(yīng)用場合有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
我們結(jié)合設(shè)計虛擬穿衣功能的實(shí)際，認(rèn)為XProvot所建立的彈簧質(zhì)點(diǎn)模型，模型簡單，易于計算機(jī)實(shí)現(xiàn)，在模擬衣片復(fù)雜的動態(tài)變形過程時，能夠取得比較真實(shí)的模擬效果和較快的模擬速度。
在模擬三維服裝穿在人體上的真實(shí)效果時，會遇到大量的碰撞現(xiàn)象:衣片同人模之間以及衣片自身間的一種相互滲透和穿越。只有很好地解決了滲透和穿越的問題，才能逼真地完成虛擬穿衣的模擬過程。因此，碰撞檢測是整個模擬過程的關(guān)鍵。碰撞檢測非常耗時，最簡單的碰撞檢測算法是對兩個碰撞體中的所有基本幾何元素(通常為三角形)進(jìn)行兩兩相交測試。
現(xiàn)有的碰撞檢測算法大致可劃分為兩大類:空間分解法(spacedecomposition)，和層次包圍盒法(hierarchicalboundingvolumes)。前者是將整個虛擬空間劃分成相等體積的小單元格，只對占據(jù)同一單元格或相鄰單元格的幾何對象進(jìn)行相交測試。比較典型的方法有八叉樹和BSP樹。層次包圍盒法的核心思想是利用體積略大而幾何特性簡單的包圍盒將復(fù)雜幾何對象包裹起來，在進(jìn)行碰撞檢測時，首先進(jìn)行包圍盒之間相交測試，只有包圍盒相交時，才對其所包裹的對象，做進(jìn)一步求交計算。在構(gòu)造碰撞體的包圍盒時，若引入樹狀層次結(jié)構(gòu)，可快速剔除不發(fā)生碰撞的元素，減少大量不必要的相交測試，從而提高碰撞檢測效率。比較典型的包圍盒類型有沿坐標(biāo)軸的包圍盒AABB(axisalignedboundingboxes)，包圍球(sphere)，方向包圍盒OBB(orientedboundingbox)等。
在本文中，我們充分利用了AABB層次包圍盒法的優(yōu)勢，同時在構(gòu)建靜態(tài)人模的AABB樹時，又借助層次空間分解法中子空間在空間排列上的有序性和相關(guān)性的思想，將縫合衣片的相對位置同人模自身的結(jié)構(gòu)信息相結(jié)合，靈活地構(gòu)造人模AABB樹，這樣減少了需相交測試的元素，從而提高了碰撞檢測的效率。
2 織物的變形模型
2.1 織物變形模型的描述
我們建立的織物變形模型是以XProvot的彈簧質(zhì)點(diǎn)模型作為基礎(chǔ)，將織物設(shè)想為一個個質(zhì)點(diǎn)集合，質(zhì)點(diǎn)間相互關(guān)系歸結(jié)為質(zhì)點(diǎn)間的彈簧作用。其中彈簧分為三類:結(jié)構(gòu)彈簧、剪切彈簧和彎曲彈簧，具體構(gòu)成如圖1所示。圖1 織物模型離散成規(guī)則網(wǎng)格
1)結(jié)構(gòu)彈簧:在質(zhì)點(diǎn)Pij和Pi+1，j間，以及Pij和Pi，j+1間的彈簧為結(jié)構(gòu)彈簧，結(jié)構(gòu)彈簧是為了保持質(zhì)點(diǎn)間初始狀態(tài)時的距離。轉(zhuǎn)貼于
2)剪切彈簧:在質(zhì)點(diǎn)Pij和Pi+1，j+1間，以及Pi+1，j和Pi，j+1間的彈簧為剪切彈簧。剪切彈簧是為了防止織物在自身平面過渡和不真實(shí)的變形，而給織物的一個剪切剛性。3)彎曲彈簧:在質(zhì)點(diǎn)Pij和Pi+2，j間，以及Pij和Pi，j+2間的彈簧為彎曲彈簧，彎曲彈簧是為了防止織物彎曲。2.2 質(zhì)點(diǎn)的位移在縫合衣片過程中，衣片上所有質(zhì)點(diǎn)因受力而產(chǎn)生一定的位移，質(zhì)點(diǎn)位移我們選用Nowton運(yùn)動定律來描述:F外力(i，j)+F內(nèi)力(i，j)=ma(i，j)其中，m是質(zhì)點(diǎn)P(i，j)的質(zhì)量。在本文中，我們假定布料是各向均質(zhì)的，因此，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量可由衣片總質(zhì)量除以質(zhì)點(diǎn)總數(shù)得到，a(i，j)是該點(diǎn)加速度，F(xiàn)外力(i，j)是該點(diǎn)所受的外力，F(xiàn)內(nèi)力(i，j)是該點(diǎn)所受的內(nèi)力。為了簡化模型，在我們?nèi)S服裝CAD系統(tǒng)中，只考慮兩種外力:縫合力和重力?？梢杂靡韵鹿絹肀硎?F外力(i，j)=F縫合力(i，j)+F重力(i，j)
在衣片縫合過程中，為了將不同的衣片縫在一起，我們在衣片對應(yīng)縫合邊上加載縫合力。在模型中，縫合力被定義成對應(yīng)縫合點(diǎn)之間距離的線性函數(shù)。對兩個縫合點(diǎn)pi，j和qi，j間的縫合力，可以按如下公式計算:F縫合力(i，j)=Cs Dis(pi，j，qi，j) Npi，j-qi，j式中Cs為縫合力系數(shù)，該系數(shù)與織物的縫合性能有關(guān)，通常，較難變形的布料采用較大的縫合力系數(shù);Dis(pi，j，qi，j)表示兩縫合點(diǎn)pi，j和qi，j間的距離;Npi，j-qi，j表示從pi，j點(diǎn)指向qi，j點(diǎn)的單位方向矢量。為了獲得較真實(shí)的仿真效果，我們在變形模型中考慮了衣片所受的重力。質(zhì)點(diǎn)所受的重力可按如下公式計算:F重力(i，j)=mi，j g式中mi，j為質(zhì)點(diǎn)pi，j的質(zhì)量。在彈簧質(zhì)點(diǎn)模型中，唯一考慮的彈性內(nèi)力是彈簧的彈性變形力，由于采用的是理想的彈簧質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)，可以利用胡克(Hooke)定律來計算彈簧的彈性變形力:F內(nèi)力(i，j)=-∑(k，l)∈Rk(Pi，jPk，l-Pi，jPk，l0Pi，jPk，lPi，jPk，l)
其中，k是彈簧的彈性變形系數(shù)，R是P(i，j)鄰點(diǎn)的集合，Pi，jPk，l0表示質(zhì)點(diǎn)P(i，j)與質(zhì)點(diǎn)P(k，l)之間的原始距離，彈簧的彈性變形系數(shù)k可以依據(jù)所選用織物的材料性能參數(shù)曲線確定。
2.3 織物變形模型的求解我們選擇顯式歐拉方法來求解織物變形模型。求解公式如下:ai，j(t+t)=1mi，jFi，j(t)Vi，j(t+t)=Vi，j(t)+tai，j(t+t)Pi，j(t+t)=Pi，j(t)+tVi，j(t+t)其中，F(xiàn)i，j是質(zhì)點(diǎn)P(i，j)所受所有力的合力，mi，j(t)是質(zhì)點(diǎn)P(i，j)的質(zhì)量，ai，j(t)、Vi，j(t)和Pi，j(t)分別是質(zhì)點(diǎn)P(i，j)在時間t的加速度，速度和位置。t是系統(tǒng)選定的時間步長。
3 基于AABB樹層次包圍盒的碰撞檢測
3.1 建立AABB樹一個碰撞體的AABB被定義為包含該碰撞體，且邊平行于坐標(biāo)軸的最小六面體。因此，描述一個AABB，僅需六個標(biāo)量。在構(gòu)造AABB包圍盒時，需沿著碰撞體局部坐標(biāo)系統(tǒng)的軸向(X，Y，Z)來構(gòu)造，所以所有的AABB包圍盒具有一致的方向。
AABB樹是基于AABB的二叉樹，按照由上至下的遞歸細(xì)分方式構(gòu)造生成的。在每一次遞歸過程中，要求取最小的AABB，需沿所選擇的剖分面將碰撞體分為正負(fù)兩半，并將所對應(yīng)的原始幾何元素(如三角面)分別歸屬正、負(fù)兩邊，整個遞歸過程類似于空間二叉剖分，只是每次剖分的對象是AABB，而不是空間區(qū)域。遞歸細(xì)分一直要進(jìn)行到每一個葉子節(jié)點(diǎn)只包容一個原始幾何元素為止，所以具有n個原始幾何元素的AABB樹具有n-1個非葉子節(jié)點(diǎn)和n個葉子節(jié)點(diǎn)。對于剖分面的選擇，在本文中，選擇垂直AABB的最長軸，且平分該軸的平面。經(jīng)試驗證明，這種方式，在大多數(shù)情況下的算法復(fù)雜度僅為O(nlogn)，較其它的剖分面選擇方法有了極大的提高。至于原始幾何元素的歸屬則應(yīng)依據(jù)幾何元素的重心P在最長軸上的投影坐標(biāo)。若投影坐標(biāo)大于剖分面的坐標(biāo)(mid)，則在剖分面的正向，否則在負(fù)向，如圖2所示。
圖2 三角面歸屬負(fù)區(qū)域，因為其質(zhì)心投影坐標(biāo)小于剖分面的基準(zhǔn)坐標(biāo)
3.2 AABB的相交判斷AABB間的相交測試比較簡單，兩個AABB相交當(dāng)且僅當(dāng)它們在三個坐標(biāo)軸上的投影區(qū)間均相交。通過投影，我們即將三維求交問題轉(zhuǎn)化為一維求交問題。而對一維求交問題，我們則采用SAT(SeparatingAxesTest)[2]法。因SAT無需求交計算，只需比較兩個包圍盒分別在三個軸向上投影的重疊情況，即可得出相交測試結(jié)果，非常簡單?，F(xiàn)以在一個軸向上的投影情況為例說明:圖3 AABBs在X軸向相交判斷。
設(shè)A，B為兩包圍盒，X為投影軸，CA，CB分別為A，B的中心點(diǎn)，PA，PB為點(diǎn)CA，CB在X上的投影。RA，RB分別為包圍盒A，B在X上的投影。若RA+RB
PAPB，(如圖3所示)則在軸向X上A和B不相交，反之在軸向X上A和B鄰接或相53第5期高成英等:虛擬穿衣中織物模型的建立和碰撞檢測的處理
交。當(dāng)包圍盒A，B在三條軸向上的投影均相交時，則A，B相交。定義AABB的六個最大最小值分別確定了它在三個坐標(biāo)軸上的投影區(qū)間，因此AABB間的相交測試最多只需六次比較運(yùn)算，非常簡單快速。
3.3 AABB樹的更新當(dāng)衣片移動、旋轉(zhuǎn)后，需要對AABB進(jìn)行更新，根據(jù)定義AABB的6個最大最小值的組合，可以得到AABB的8個頂點(diǎn)，對這8個頂點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)和平移變化，并根據(jù)變化后的頂點(diǎn)計算新的AABB。當(dāng)衣片發(fā)生變形時，需要重新計算AABB樹中發(fā)生變形了的葉結(jié)點(diǎn)的AABB，再利用變形葉節(jié)點(diǎn)的新AABB來重新計算它們父節(jié)點(diǎn)的AABB。這種計算必須嚴(yán)格按照從下到上的方式進(jìn)行。父節(jié)點(diǎn)AABB的具體求法為:令(Xmax1，Xmin1，Ymax1，Ymin1，Zmax1，Zmin1)和(Xmax2，Xmin2，Ymax2，Ymin2，Zmax2，Zmin2)分別是兩個變形葉結(jié)點(diǎn)的AABB，則父結(jié)點(diǎn)的AABB即為(max(Xmax1，Xmax2)，min(Xmin1，Xmin2)，max(Ymax1，Ymax2)，min(Ymin1，Ymin2)，max(Zmax1，Zmax2)，min(Zmin1，Zmin2)，只需6次比較運(yùn)算就完成一個結(jié)點(diǎn)的更新，其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于重新構(gòu)造AABB包圍盒樹。
3.4 基于AABB樹的碰撞檢測算法基于AABB樹碰撞檢測算法的核心是通過有效地遍歷這兩棵樹，以確定在當(dāng)前位置下，兩個碰撞體的某些部分是否發(fā)生碰撞，這是一個雙重遞歸遍歷的過程。算法描述如下:step1：分別為人模和衣片構(gòu)造AABB樹。step2：人模的AABB樹的根結(jié)點(diǎn)遍歷衣片的AABB樹。如果發(fā)現(xiàn)人模AABB樹的根結(jié)點(diǎn)的包圍盒與衣片AABB樹內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的包圍盒不相交，則停止向下遍歷；如果遍歷能到達(dá)衣片AABB樹的葉節(jié)點(diǎn)，再用該葉節(jié)點(diǎn)遍歷人模AABB樹。如果能到達(dá)人模AABB樹的葉節(jié)點(diǎn)，則進(jìn)一步進(jìn)行基本幾何元素間的相交測試。step3：檢測基本幾何元素間是否相交。3.5 自碰撞檢測在衣片縫合過程中，除了衣片同人模之間的碰撞外，由于衣片的動態(tài)變形，使得衣片與衣片自身間也有碰撞現(xiàn)象，因此必須進(jìn)行進(jìn)一步的自相交檢測。在系統(tǒng)設(shè)計中，我們利用三角形表面曲率來簡化計算。當(dāng)鄰近三角形法線的夾角較小時，它們不可能發(fā)生碰撞，只有當(dāng)夾角超過閾值，才有可能碰撞。我們?yōu)槊總€三角形建立它的臨近三角形列表，通過判斷每個三角形的所有鄰近區(qū)域的三角形表面曲率，來排除大部分不可能相交的情況，從而簡化了計算。
4 虛擬穿衣的具體實(shí)現(xiàn)步驟
(1)讀入二維服裝CAD系統(tǒng)設(shè)計的衣片
(2)選擇所有需要縫合衣片的對應(yīng)的縫合邊
(3)將二維衣片離散并形成初始的彈簧質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)a)將衣片離散成規(guī)則四邊域網(wǎng)格，再將四邊域網(wǎng)格的對角線相連，形成規(guī)則三角形網(wǎng)格的彈簧質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)。三角形的頂點(diǎn)形成質(zhì)點(diǎn)，三角形的邊形成相應(yīng)的彈簧。衣片的三角化，正是為方便地建立衣片的AABB樹;b)按質(zhì)點(diǎn)間的相應(yīng)關(guān)系，加入各種彈力。在離散衣片時，需特別注意的是在(2)中所選擇的對應(yīng)縫合邊的長度一定要相等，且當(dāng)衣片離散化時，在對應(yīng)縫合邊上的原始幾何元素(這里為三角形)的個數(shù)也應(yīng)相同。若在(2)中所選擇的對應(yīng)縫合邊長度不等，或原始幾何元素個數(shù)不同時，系統(tǒng)將需做一些預(yù)處理:將其中一條縫合邊的所有信息刪除，將另一條縫合邊的相應(yīng)信息賦給它。轉(zhuǎn)貼于
(4)將衣片交互式地放置在人體模型附近的初始位置在該步驟中，首先，給每一縫合衣片賦一個別名(系統(tǒng)自定義的標(biāo)準(zhǔn)別名:左前片，右前片，左后片，右后片等)，根據(jù)每一衣片的別名，衣片被自動地放置在人體模型附近的相應(yīng)初始位置上。
(5)分別為人模和衣片建立AABB樹本文中所涉及的兩個碰撞體，分別為人模和衣片，其中人模在整個動態(tài)模擬過程中為靜態(tài)的，因此，只需在初始化時構(gòu)造一次AABB樹即可。為了進(jìn)一步提高碰撞檢測的效率，我們在構(gòu)造人模的AABB樹時，應(yīng)根據(jù)(4)中得到的縫合衣片別名，結(jié)合人模的幾何結(jié)構(gòu)，靈活構(gòu)造人模的AABB樹。例如:假設(shè)我們在(4)中，得到衣片分別為:左前片，右前片，左后片，右后片。我們即可知，將要縫合的為一件四片裁剪片的上衣，所以在構(gòu)造人模的AABB樹，我們只取人模上半身數(shù)據(jù)來構(gòu)造人模的AABB，具體層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。在進(jìn)行人模和衣片間碰撞檢測時，根據(jù)衣片的別名分別進(jìn)行局部檢測，(例如:左前片，就只需和人模AABB樹第三層最左邊的結(jié)點(diǎn)，左前半身的AABB進(jìn)行碰撞檢測)有效地減少了需要碰撞檢測的元素。系統(tǒng)根據(jù)所縫合的衣片不同，建立的人模AABB樹亦不相同。圖4 人模的AABB樹層次結(jié)構(gòu)圖
(6)動態(tài)變形模型的計算根據(jù)衣片的縫合信息，我們在衣片的對應(yīng)縫合邊上加載縫合力。在縫合力、重力和衣片上各質(zhì)點(diǎn)間內(nèi)部彈力的共同作用下，二維衣片將逐步變形，并逐漸被縫合在一起，整個縫合過程是一個動態(tài)的迭代過程。在動態(tài)迭代過程中，要同時進(jìn)行大量的人?！缕g，及衣片—衣片間的碰撞檢測處理，并給出相應(yīng)碰撞響應(yīng)(當(dāng)有碰撞現(xiàn)象發(fā)生時，要重新調(diào)整碰撞點(diǎn)處的位置，避免發(fā)生穿越和滲透)的處理?？p合過程結(jié)束后，便可以得到縫合好的三維服裝穿在靜態(tài)人模上的效果。
5 結(jié)束語實(shí)驗證明，本文所采用的織物變形模型———彈簧質(zhì)點(diǎn)模型，模型簡單，能夠較真實(shí)地反映虛擬環(huán)境下的織物特性。所采用的基于AABB的層次包圍盒碰撞檢測算法，除了AABB層次包圍盒自身在碰撞檢測上的較高性能外，算法還從以下幾方面提高了碰撞的檢測效率:
1)將縫合衣片的相對位置同人模自身的結(jié)構(gòu)信息相結(jié)合，靈活地構(gòu)造人模AABB樹，減少了人模和衣片之間不可能相交元素碰撞檢測的次數(shù);
2)AABB包圍盒的相交判斷中，采用SAT方法進(jìn)行包圍盒之間的交疊判斷，降低了算法的復(fù)雜度，提高算法效率。
3)衣片之間的碰撞判斷，利用了每個三角形相鄰區(qū)域的三角形表面曲率來簡化求交判斷。
污泥處理的意義范文第4篇
關(guān)鍵詞：活性污泥工藝 泡沫 Nocardioform actinomycetes；Microthrix parvicella 形成和控制
0 引言
目前，世界范圍內(nèi)大多數(shù)城市污水處理廠采用活性污泥法處理工藝。普遍存在的問題之一就是曝氣池表面常常會產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫，大量的泡沫使曝氣池表面被覆蓋，若從池中溢出會引起外部設(shè)備及外部池壁的污染，嚴(yán)重影響了周圍的環(huán)境，給污水處理廠的運(yùn)行和管理帶來了困難，同時也使出水水質(zhì)惡化。根據(jù)對國內(nèi)外污水處理廠的調(diào)查，大多數(shù)都不同程度地受到泡沫問題的影響，特別是采用延時曝氣工藝的污水廠更是如此。
1 泡沫的形成
活性污泥工藝中，泡沫的形成一般有以下幾種形式，主要包括工藝運(yùn)行初始時期形成泡沫、反硝化作用起泡、表面活性劑起泡以及生物泡沫等[1]。生物泡沫粘度大，呈黃褐色，具有穩(wěn)定、持續(xù)、較難控制的特點(diǎn)。
1.1 工藝運(yùn)行初期形成泡沫
曝氣池開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，特定表面活性劑對有機(jī)物的部分降解作用形成泡沫，并使泡沫迅速增長。這些泡沫一般呈白色且質(zhì)輕，當(dāng)活性污泥達(dá)到成熟時消失。
1.2 反硝化作用起泡
由于在二沉池或曝氣不足的地方會發(fā)生反硝化作用，使微小的氮?dú)鈿馀葆尫懦鰜?，從而使污泥的密度減小，有利于其上浮，產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在二次沉淀池中表現(xiàn)明顯，且產(chǎn)生的懸浮泡沫通常不穩(wěn)定。
1.3表面活性劑起泡
污泥處理的意義范文第5篇
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及環(huán)保意識的增強(qiáng)，大量新建的城市污水處理廠在不斷的投入運(yùn)行，但隨之而來污泥處理則成為新的污染問題。因此，對污水處理技術(shù)予以充分重視的同時，能否解決好污泥問題也是污水凈化成功與否的決定性因素之一，因而有必要加強(qiáng)污泥處理與利用的研究。
污水處理廠的污泥一般是由松散的物質(zhì)組成，含水率較高（95%～99%），體積龐大，性質(zhì)很不穩(wěn)定，極易腐化，不利于運(yùn)輸和處置，應(yīng)及時進(jìn)行減容化和穩(wěn)定化處理，使含有病原微生物、散發(fā)出惡臭的腐化物質(zhì)數(shù)量減少并使其分解。穩(wěn)定化是污泥處理工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要目的。穩(wěn)定的方法有好氧消化、厭氧消化、污泥堆肥、熱解和化學(xué)穩(wěn)定等方法。消化池是利用厭氧發(fā)酵的方法來達(dá)到污泥穩(wěn)定化的目的，污泥堆肥是采用好氧的方式達(dá)到穩(wěn)定化的目的，焚燒法是在極端條件下取得無機(jī)物的徹底礦化。
在污泥處理技術(shù)中污泥厭氧消化投資高，污泥處理部分投資和運(yùn)行費(fèi)用約占污水處理廠的20～40%，同時由于其技術(shù)復(fù)雜性，能夠正常運(yùn)行的很少。針對這種情況，近年來國內(nèi)在中小型（甚至大型）污水處理廠大多采用國外引進(jìn)的延時曝氣氧化溝、SBR等低負(fù)荷工藝。首先，低負(fù)荷曝氣池的池容和設(shè)備是中、高負(fù)荷活性污泥工藝的幾倍，相應(yīng)的投資要高幾倍；其次，延時曝氣對污泥采用好氧穩(wěn)定，能耗比中、高負(fù)荷活性污泥工藝要高40～50%左右。從可持續(xù)發(fā)展角度講，大規(guī)模的采用延時曝氣的低負(fù)荷工藝是不適合中國國情的。
1.1 污泥的定義
在污水處理領(lǐng)域，對于污泥和污泥穩(wěn)定化程度的概念是模糊的，明確污泥的定義和建立污泥穩(wěn)定化程度評價指標(biāo)，找出可行的測定污泥穩(wěn)定化（降解程度）的指標(biāo)具有重要意義。
污泥一詞也不是一個科學(xué)的定義，自然界中污泥的產(chǎn)生是與水體中固體物的沉積有關(guān)，一般稱為淤泥。從這個意義上講只有沉淀下來的顆粒物才成為污泥。在科學(xué)界對污泥的定義也是不同的，比如化學(xué)上是根據(jù)顆粒尺寸來定義水中有機(jī)物形態(tài)：溶解性（＜0.001μm）、膠體（0.001～1.0μm），超膠體（1～100μm）和可沉物（＞100μm）。工程上是通過采用的分離方法來定義無機(jī)物的形態(tài)，一般講污泥是大于濾紙或過濾器孔徑（如1～4μm）的顆粒物質(zhì)，這包括化學(xué)家定義的部分超膠體和可沉物。
污泥的降解過程經(jīng)歷了固體的液化和水解，雖然液化和水解兩詞在描述污泥甲烷化之前產(chǎn)生的中間產(chǎn)物是可互用的，但它們不是嚴(yán)格的同義詞。水解是有明確定義的化學(xué)名詞，是指復(fù)雜化合物加水分解為小分子的過程（可以用于超膠體、膠體和溶解性物質(zhì)）。而液化的定義是相當(dāng)任意的，液化僅涉及到將固體物質(zhì)轉(zhuǎn)移到液相，因此液化的對象是污泥。從工程上的定義可知，如果污泥在分解或降解過程中尺寸發(fā)生變化，當(dāng)其粒徑小于過濾器孔徑時，就可認(rèn)為已經(jīng)完成了污泥分解或降解過程。
1.2 污泥穩(wěn)定化定義
污泥穩(wěn)定化的含義針對污泥中有機(jī)質(zhì)而言，事實(shí)上是與污泥中有機(jī)物的礦化過程相關(guān)的。所謂有機(jī)物的礦化過程（污泥的穩(wěn)定化）是在一定條件下，通過物理化學(xué)或生化反應(yīng)，使污泥中的有機(jī)物發(fā)生分解或降解為礦化程度較高的無機(jī)化合物，如H2O／CO2或CH4／CO2的過程。根據(jù)定義污泥的穩(wěn)定化不僅與有機(jī)物含量有關(guān)，其還與是否在一定條件下有機(jī)物的分解或降解反應(yīng)有關(guān)，這里所謂一定條件是指時間和環(huán)境條件。例如，在采用厭氧UASB工藝處理污水中形成的顆粒污泥，其有機(jī)質(zhì)的含量有時高達(dá)90%以上，但是其在環(huán)境中是穩(wěn)定的，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不再發(fā)生（明顯發(fā)生）降解反應(yīng)，也可以認(rèn)為它是穩(wěn)定的。
評價污泥的穩(wěn)定化程度有好氧和厭氧的多種測定方法，但是目前缺乏標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性。一般可以用污泥中有機(jī)物的減少程度或產(chǎn)物的生成量來衡量，在污泥厭氧消化工藝中，人們一般是采用甲烷的產(chǎn)量來評價污泥穩(wěn)定化程度；也有采用污泥的減量來評價污泥的穩(wěn)定性。但是，由于在生物反應(yīng)過程中有機(jī)物的降解是與微生物的增殖同時發(fā)生，所以不能僅僅以污泥的減量來直接評價污泥穩(wěn)定化過程。同時，也不宜采用污泥中有機(jī)物的比值（如MLVSS／MLSS）來直接衡量污泥的穩(wěn)定化程度。
2 污泥穩(wěn)定性的測試方法
2.1污泥堿解試驗研究
在強(qiáng)堿的條件下，各種有機(jī)物均可快速發(fā)生水解。采用堿解污泥的方法，可以在較短的時間內(nèi)考察污泥中化合物分解的情況。通過堿解試驗可了解污泥最大可水解的量，這間接代表厭氧條件下污泥水解最大可能程度。這一方法是物化方法，間接地反映了污泥可生物降解的量。測試是在恒溫的裝置（圖1a），采用氫氧化鈉試劑在厭氧條件下攪拌反應(yīng)24小時，測定液化的COD的變化程度，被用來做為評價污泥可以達(dá)到的最大液化程度。
2.2 污泥厭氧穩(wěn)定化試驗
通過測定污泥在厭氧條件下產(chǎn)氣來判定污泥的穩(wěn)定化程度，這是污泥厭氧消化的基礎(chǔ)。試驗方法是將污泥放入30℃的培養(yǎng)瓶內(nèi)，在100 d的試驗期間有機(jī)物得到最大程度的降解，通過測量甲烷產(chǎn)量評價有機(jī)物的降解量。試驗裝置是在錐形瓶中放入一定量的污泥，要求其污泥濃度大約為5 gVSS／L，將錐形瓶放置于30℃的恒溫水浴箱中，每日人工搖動混合1～2次。污泥降解產(chǎn)生的氣體，進(jìn)入分液漏斗，漏斗中為濃度1.5% NaOH溶液吸收氣體中的CO2，測量量筒中液體體積即為污泥產(chǎn)生的甲烷（CH4）氣體體積（圖1b）。
2.3 污泥液化和酸化試驗
污泥厭氧降解試驗達(dá)到穩(wěn)定所需時間長（需100 d），其實(shí)用意義不大。因此須開發(fā)一種較快的評價污泥穩(wěn)定性的方法。由于在水解（酸化）階段污泥形態(tài)發(fā)生變化，而甲烷化階段是由小分子（已不是污泥）轉(zhuǎn)化為沼氣的過程，也就是說污泥的降解或穩(wěn)定化僅僅發(fā)生在水解階段，所以可采用污泥液化率評價污泥穩(wěn)定性。由于污泥液化時間短，可以忽略甲烷的產(chǎn)生，反應(yīng)器是敞開并帶有攪拌裝置進(jìn)行。
2.4 試驗結(jié)果
試驗是用5升溫控反應(yīng)器（圖1c），所采用的污泥取自方莊污水處理廠初沉池排放的污泥。取24、48和72小時混合樣（保持在4℃冰箱內(nèi)的）。SS的測定采用濾紙（孔徑4.4 mm）過濾，過濾液的VFA采用氣相色譜法分析。COD的分析采用微量COD方法，其他全部按標(biāo)準(zhǔn)方法測定。CODt為原污水或污泥-COD、CODd為離心樣品COD。
2.4.1 堿解試驗結(jié)果
由于污泥堿解穩(wěn)定化程度與用堿量、污泥濃度和環(huán)境溫度有一定的關(guān)系，采用正交試驗的方法對最佳堿解條件進(jìn)行探索。試驗的設(shè)計和結(jié)果見表1。
從表1的數(shù)據(jù)分析污泥濃度與加堿量的關(guān)系，可知存在一個加堿量的下限，如果加堿量低于這個下限，堿解效果就極差。比較1號和9號試驗，它們的加堿量均為0.08g／g，但堿解效果卻相差很遠(yuǎn)，這說明加堿量下限在0.08g／g附近。NaOH劑量大于0.08g／g時，經(jīng)過24h.反應(yīng)后pH值仍在8～9之間，說明加堿量是過量的。但當(dāng)NaOH劑量不足時（4號試驗），最終pH值呈中性，說明堿已耗盡，同時堿解率也不足，7號試驗得到的效果更差。污泥堿解24小時后，其溶解出的CODd占總CODt的范圍比例與加堿量、污泥濃度有一定關(guān)系。如表所示，每克污泥加堿量范圍在大于0.10gNaOH時，堿解效果較好，一般的堿解率大于35%。
