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陶瓷滤料在给水处理中的应用研究

作　者: 李露
导　师: 金建华
学　校: 武汉理工大学
专　业: 市政工程
关键词: 陶瓷滤料浊度水头损失过滤周期截污量反冲洗滤速滤层厚度级配
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 2次
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内容摘要

在国内外水处理过程实践中，传统石英砂滤料在作为给水过滤介质时，长期以来一直存在过滤运行周期短、水头损失增长快的缺陷，其综合效益指数不高。针对石英砂的这一缺陷提出了一种新型过滤介质——陶瓷滤料。陶瓷滤料以其优良的物化性能被越来越多的应用到水处理中，目前陶瓷滤料主要应用于污水和废水处理，然而将陶瓷滤料用于饮用水的处理的研究还处于初级阶段。因此，研究陶瓷滤料在给水过滤处理中的应用有着重大的理论意义和现实意义。本文在系统回顾滤池过滤及滤料发展的基础上，对陶瓷滤料的过滤性能进行了较系统的试验研究和理论分析。试验采用了山东铝业公司提供的陶瓷滤料，在武汉市白鹤嘴水厂滤柱模型处进行了小试试验，在滤池模型处进行了中试试验。我们首先在相同的过滤条件下比较了陶瓷滤料和石英砂滤料的过滤性能，结果表明，陶瓷滤料较石英砂有过滤周期长、水头损失小、浊度去除率高、截污均匀、反冲洗耗水量少等优点，其综合过滤性能明显好于石英砂滤料，并且陶瓷滤料具有更强的抗冲击负荷能力。然后我们在不同的滤速、滤层厚度、粒径下对陶瓷滤料的过滤性能做了正交试验，最后我们得出，当滤速为6m／h、滤层厚度为80cm、d₁₀为0.83mm时，陶瓷滤料的综合过滤性能最好。最后我们在滤池模型处限制最大过滤周期、固定反冲洗强度和历时，采用水厂过滤参数进行中试试验，并与白鹤嘴水厂滤料的过滤效果对比，结果过滤效果大大好于该水厂石英砂滤料的过滤效果。本文根据试验结果对陶瓷滤料与石英砂滤料做了经济性比较，建立了适合陶瓷滤料滤层的水头损失方程以及过滤过程方程，并根据试验结果验证了反冲洗作用机理。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
第一章绪论  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 过滤技术的发展  8-9
  1.3 过滤技术在国内外的研究现状  9-10
  1.4 陶瓷滤料在水处理中的应用  10-12
  1.5 选题的内容及意义  12-13
第二章过滤理论  13-23
  2.1 过滤机理  13-15
    2.1.1 颗粒迁移  13-14
    2.1.2 颗粒粘附  14-15
  2.2 过滤过程中出水浊度和过滤水头损失的变化  15-16
    2.2.1 滤出水浊度的变化  15
    2.2.2 水头损失增长过程  15-16
  2.3 过滤过程理论  16-19
  2.4 影响过滤过程的因素  19-23
    2.4.1 滤层的厚度和粒径  19-20
    2.4.2 滤层的有效粒径和不均匀系数  20-21
    2.4.3 滤速  21
    2.4.4 水温  21
    2.4.5 水力波动  21-22
    2.4.6 化学因素  22
    2.4.7 其他因素  22-23
第三章试验内容及试验条件  23-34
  3.1 陶瓷滤料的物化性能  23
    3.1.1 陶瓷滤料的化学成分  23
    3.1.2 陶瓷滤料的性能特征  23
  3.2 滤料的选用及参数测定  23-28
    3.2.1 滤料的级配  23-26
    3.2.2 滤料的密度  26-27
    3.2.3 滤料的当量粒径  27
    3.2.4 滤料的孔隙率  27-28
  3.3 试验装置及试验内容  28-34
    3.3.1 试验装置  28-30
    3.3.2 试验流程  30
    3.3.3 试验方案  30-33
    3.3.4 试验测试项目及所采用的仪器  33
    3.3.5 过滤终点的控制指标  33-34
第四章试验数据处理及结果分析  34-47
  4.1 性能对比试验结果分析  34-40
    4.1.1 出水浊度与水头损失变化规律  34-38
    4.1.2 反冲洗试验研究  38
    4.1.3 不同深度滤层的截污规律  38-39
    4.1.4 过滤性能评价指标  39
    4.1.5 试验结论分析  39-40
  4.2 正交试验结果分析  40-43
    4.2.1 试验数据  40-42
    4.2.2 综合过滤性能评价  42
    4.2.3 试验结论  42-43
  4.3 连续运行试验结果  43-47
    4.3.1 试验数据  43-45
    4.3.2 滤池各深度滤层过滤情况分析  45-47
第五章过滤模型的建立  47-58
  5.1 水头损失计算模型  47-53
    5.1.1 清洁滤层水头损失  47-52
    5.1.2 滤层截污后水头损失计算公式  52-53
  5.2 过滤方程  53-54
  5.3 过滤澄清方程的建立  54-58
第六章反冲洗试验研究  58-64
  6.1 反冲洗机理  58-60
    6.1.1 碰撞机理  58-60
    6.1.2 剪切机理  60
    6.1.3 碰撞——剪切共同作用机理  60
  6.2 反冲洗方式  60-62
    6.2.1 高速水流反冲洗  61
    6.2.2 气、水冲洗  61
    6.2.3 表面冲洗  61-62
  6.3 反冲洗试验结果分析  62-64
    6.3.1 滤柱反冲洗试验  62-63
    6.3.2 滤池反冲洗试验  63-64
第七章经济效益评价  64-69
  7.1 陶瓷滤料与石英砂滤料经济比较  64-66
  7.2 陶瓷滤料各运行工况经济比较  66-69
第八章结论与展望  69-71
  8.1 结论  69-70
  8.2 展望  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
附录在校期间发表论文情况  76

陶瓷滤料在给水处理中的应用研究

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