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絮凝动力学及其在石化废水深度处理中的应用

作　者: 章双霜
导　师: 赵宗升
学　校: 北京交通大学
专　业: 环境工程
关键词: 石化废水混凝沉淀絮凝动力学能量分配均匀螺旋絮凝反应器
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

混凝沉淀工艺在水处理上的应用已有几百年的历史,与其他物理化学方法相比具有出水水质好,工艺运行稳定可靠,经济实用、操作简便等优点。本文即是采用混凝沉淀工艺对中石油辽阳石化废水水进行深度处理,在达到新的排放标准(DB21/1627-2008)同时以期回用。在此研究背景下,论文以强化混凝理论为指导,采用生产废水进行烧杯试验,确定了最佳混凝剂为聚硅酸铝铁,最适宜投加量为30mg/l,适宜pH范围为6-9,此时COD、TP去除率分别可达53%,89%；在最优水力条件下,COD去除率可达56%；通过测定不同絮凝转速下不同絮凝时间的絮凝效果,得出絮凝过程中G值应保持一定规律不断减小；针对传统絮凝设备能耗过高且分布不均的问题,设计研制了一种新型螺旋絮凝反应器。同时,将螺旋絮凝反应器应用于该石化废水中试试验,取得了良好的处理效果。经混凝沉淀过滤后,出水COD和TP去除率分别可达50.28%和93.79%,若总排水质保持稳定,应用于工程实践中,完全可以达到新的排放标准。将螺旋絮凝反应器与传统回转反应器内能耗分布进行对比,同时结合流体力学软件Fluent对二者进行了数值模拟,对比发现：絮凝器的螺旋式结构,曲率变化均匀,涡流区充满整个流槽,避免了水流死角或滞留区,实现了能量分配在空间上的均匀性；依据絮凝动力学公式能量分布规律进行设计,反应器内能量消耗随着时间不断减小,实现了能量率在时间上的均匀分布,从而为絮体的有效碰撞并结大提供较佳条件,使絮凝速度和效率得以提高。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章混凝工艺研究进展  11-28
  1.1 研究背景  11
  1.2 石化废水深度处理工艺选择  11-16
    1.2.1 石化废水深度处理方法  12-15
    1.2.2 深度处理方法选择  15-16
  1.3 强化混凝  16-20
    1.3.1 强化混凝去除NOM的机理  16-17
    1.3.2 强化混凝影响因素  17-18
    1.3.3 强化混凝的应用进展  18-20
  1.4 絮凝动力学演变  20-22
  1.5 絮凝反应器研究进展  22-26
    1.5.1 传统絮凝池的演变  22-23
    1.5.2 其他新型絮凝反应器  23-25
    1.5.3 絮凝器存在问题  25-26
  1.6 研究意义与内容  26-28
    1.6.1 研究意义  27
    1.6.2 研究内容  27-28
第二章絮凝动力学研究进展  28-38
  2.1 絮凝动力学机理  28
  2.2 絮凝动力学传统模型  28-29
  2.3 速度梯度理论  29-32
    2.3.1 层流模型  29-30
    2.3.2 Camp-Stein模型  30-32
  2.4 紊流模型  32-33
  2.5 微涡旋理论  33-36
    2.5.1 涡旋特性  34-35
    2.5.2 涡旋分区  35-36
  2.6 絮凝动力学对絮凝工艺实践的指导意义  36-38
第三章絮凝条件试验研究  38-49
  3.1 试验方案  38-40
    3.1.1 试验设备  38-39
    3.1.2 试验水样  39-40
    3.1.3 试验药剂  40
  3.2 试验结果分析与讨论  40-44
    3.2.1 混凝剂的筛选和最佳投加量的确定  40-42
    3.2.2 最佳pH的确定  42-44
  3.3 絮凝效果水力条件的优化  44-45
  3.4 絮凝过程能耗分配  45-47
    3.4.1 试验方案  45-46
    3.4.2 试验结果与分析  46-47
  3.5 结论  47-49
第四章螺旋絮凝反应器的设计  49-65
  4.1 螺旋絮凝反应器的提出  49-51
  4.2 螺旋絮凝反应器的设计  51-55
    4.2.1 对数螺线方程  51-52
    4.2.2 参数设计  52-55
  4.3 螺旋絮凝反应器内能耗分布  55-58
    4.3.1 传统式回转絮凝反应器  55-57
    4.3.2 螺旋絮凝反应器  57-58
  4.4 螺旋絮凝反应器的中试  58-64
    4.4.1 中试螺旋絮凝反应器的设计  58-60
    4.4.2 试验装置及流程  60
    4.4.3 试验方案  60
    4.4.4 试验结果与分析  60-64
  4.5 结论  64-65
第五章螺旋絮凝反应器的数值模拟  65-80
  5.1 数值模拟在絮凝动力学研究中的应用  65-67
    5.1.1 FLUENT软件简介  65-66
    5.1.2 FLUENT软件的应用现状  66-67
  5.2 反应器内流场的数值计算  67-68
  5.3 反应器模型建立及边界条件  68-71
    5.3.1 数学模型  68-69
    5.3.2 几何模型  69
    5.3.3 网格划分  69-71
    5.3.4 边界条件  71
  5.4 数值模拟结果与分析  71-78
    5.4.1 模拟结果  71-77
    5.4.2 结果分析  77-78
  5.5 结论  78-80
第六章结论与建议  80-82
  6.1 结论  80-81
  6.2 建议  81-82
参考文献  82-88
攻读学位期间发表的论文  88-90
学位论文数据集  90

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