【摘要】： 當(dāng)前,水處理工藝的設(shè)備化,小型化已經(jīng)成為水處理技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。結(jié)團(tuán)絮凝工藝作為一種新型高效固液分離水處理工藝,已成為水處理工藝設(shè)備化,小型化的一種理想選擇。結(jié)團(tuán)絮凝工藝研究在技術(shù)原理、工藝控制條件及反應(yīng)器設(shè)計等方面已取得了豐碩的成果,然而在工藝優(yōu)化、結(jié)團(tuán)絮體成長、結(jié)團(tuán)體懸浮層動力學(xué)等方面的研究尚不夠深入。 本文以結(jié)團(tuán)絮凝工藝優(yōu)化與結(jié)團(tuán)絮體懸浮層為研究對象,對懸浮層布水區(qū)及攪拌條件,以及微絮凝條件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,建立了懸浮層中結(jié)團(tuán)體成長模型,并以天津楊柳青水廠排泥水為處理對象進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化,并對低原水濃度條件下工藝的運(yùn)行方式進(jìn)行了探討。最后,通過生產(chǎn)性試驗(yàn)對研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證。論文成果主要包括以下方面： (1)進(jìn)一步優(yōu)化了結(jié)團(tuán)絮凝反應(yīng)器構(gòu)造及微絮體形成控制條件 根據(jù)懸浮層布水隔板水力計算,為保證配水均勻以及藥劑與原水的均勻混合,將配水過流斷面設(shè)計為楔形；為保證攪拌G值均勻輸出,經(jīng)優(yōu)化計算,攪拌槳寬度應(yīng)沿徑向按B=Cr-3逐漸減小,并分別對小型和大型攪拌槳進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計及G值校核計算；試驗(yàn)條件下,選擇管式反應(yīng)器作為微絮凝反應(yīng)器,確定(G/Re)0.5T值為10.87的管式反應(yīng)器與結(jié)團(tuán)絮凝工藝組合處理效果最佳。 (2)建立了結(jié)團(tuán)絮體成長動力學(xué)模型 通過研究結(jié)團(tuán)體所受剪切力及相互之間的碰撞頻率,對結(jié)團(tuán)體有效密度ρe的影響因素分析表明,懸浮層體積濃度Vf和G值均與ρe成正比關(guān)系；研究了工藝條件對ρe的影響規(guī)律,認(rèn)為原水濃度CO及上升流速uw的變化會引起結(jié)團(tuán)體ρe或結(jié)團(tuán)體粒徑d的顯著變化；通過分析結(jié)團(tuán)體在懸浮層中的受力情況,建立了結(jié)團(tuán)體成長粒徑表達(dá)式d=(?)及最小粒徑的表達(dá)式dmin=0.038(?)；基于物(?)料平衡方程,通過分析結(jié)團(tuán)體成長中粒徑的變化建立了體積濃度變化的微分方程：模型驗(yàn)證結(jié)果表明,模型具有較好的適用性；基于結(jié)團(tuán)體生長模型建立了最大上升流速流速與原水濃度間的負(fù)線性關(guān)系。 (3)優(yōu)化了結(jié)團(tuán)絮凝工藝運(yùn)行條件 引入攪拌G值將結(jié)團(tuán)絮凝基本公式修正為C=C0exp(?),通過對結(jié)uw團(tuán)體懸浮層的動力學(xué)分析得出了結(jié)團(tuán)體懸浮層適宜的上升流速應(yīng)介于最小上升流速uwmin=0.004(?)d及達(dá)到濁度限值的上升流速uw=(?)之間通過工藝運(yùn)行條件優(yōu)化的中試試驗(yàn)驗(yàn)證了上述理論,同時優(yōu)化了工藝運(yùn)行參數(shù)。 (4)確定了污泥回流條件下低原水濃度的結(jié)團(tuán)絮凝工藝控制條件 確定最佳污泥回流點(diǎn)設(shè)置于PAM投加點(diǎn)之后,反應(yīng)器進(jìn)水口之前；污泥回流條件下,隨著回流比的增大,出水濁度的變化表現(xiàn)為先降低,后稍有上升趨勢,而試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,回流比的增大有助于結(jié)團(tuán)體沉降性能的提高；通過對結(jié)團(tuán)體懸浮層中初始粒子的去除規(guī)律研究建立了最佳污泥回流量的控制條件：(?) (5)完成了工藝運(yùn)行的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究 建設(shè)了天津楊柳青水廠排泥水結(jié)團(tuán)絮凝工藝處理的生產(chǎn)性試驗(yàn)系統(tǒng),并優(yōu)化確定了系統(tǒng)的運(yùn)行控制條件。在PAM投量為1.2mg/L,攪拌轉(zhuǎn)速為2-4rpm的控制條件下,水流上升流速可達(dá)22.1cm/min-66.4cm/min；上升流速提高,出水濁度呈增大趨勢,但均小于14.9NTU；排泥含水率可低于96%,且運(yùn)行穩(wěn)定,受季節(jié)變化影響小。 設(shè)計并建成了該工藝的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)水濁度及流量變化情況下能及時通過調(diào)整加藥量穩(wěn)定出水濁度,并實(shí)現(xiàn)自動排泥；成本核算結(jié)果表明,在30m3/h的處理規(guī)模下,年運(yùn)行成本4.42萬元,噸水處理成本0.17元。工程的具有較為顯著的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：X703

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