核桃壳过滤器过滤过程的数值模拟研究

发布时间：2022-01-15 07:49

　　为了认识核桃壳过滤器滤后水质恶化的成因,并确定合理的过滤周期,根据质量和动量守恒原理,建立了考虑拦截作用、沉淀作用和分子间作用力的过滤过程三维瞬态计算流体力学模型,其中滤床采用多孔介质模型进行描述,模拟了核桃壳滤料对污水中油滴和悬浮固体的吸附过程。研究结果表明:滤出水含油和悬浮固体质量浓度变化呈"S"形增长,滤床水头损失变化接近抛物线;随过滤进行,污水过滤的负荷由顶部向底部滤层逐渐转移,经过30 h左右,床层被穿透,滤出水含油和悬浮固体质量浓度迅速升高;根据滤后控制指标确定了某过滤器的最佳过滤周期为20 h,与现场实际运行情况相符,可为过滤器过滤周期的确定提供一种数值模拟方法,并可通过单个周期处理水量最大对过滤参数进行优化。研究结果可为核桃壳过滤器性能参数的确定提供理论依据。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

核桃壳过滤器和几何模型

对上述过滤器进行六面体结构网格划分，同时，为了提高模拟精度，对滤床区域的网格进行适度加密，以充分地再现油滴和悬浮固体从污水中的去除过程，划分单元526 512个，节点509 548个，并通过了网格无关性检查。图2为网格划分图。利用CFD软件Fluent对前述控制方程进行求解，对压力速度耦合采用SIMPLEC算法[16]。滤床按多孔介质处理，为了充分考虑吸附及渗透率变化对过滤过程的影响，运用C语言对质量源项和动量源项进行编程并通过UDF导入滤床区域。

图3为10、20和30 h时污水含油和悬浮固体质量浓度分布云图。从图3可以直观看到含油和悬浮固体质量浓度分布随时间和空间的变化情况。滤床区域内污水含油和悬浮固体质量浓度呈梯度分布。其中，含油和悬浮固体质量浓度变化剧烈的区域为主吸附区。可以看出主吸附区从滤床的上部开始随时间逐渐延伸到底部，这主要是由于过滤初始，滤床上部来水含油和悬浮固体质量浓度较大，吸附主要发生在上部滤层;随时间推移，上部滤层沉积大量油滴和悬浮固体，滤层孔隙率减小，水流冲刷加剧导致吸附能力减弱，过滤逐渐向滤床底部推移。伴随主吸附区迁移，滤后水质逐渐变差，过滤30 h，滤出水含油质量浓度36.78 mg/L、悬浮固体质量浓度16.78 mg/L，已不满足滤后水质控制指标要求。2.2 轴向比沉积量分布

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]长纤维高速过滤器运行特性与动力学研究[D]. 周飞.东南大学 2006
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本文编号：3590216