结团絮凝工艺优化中试及生产性试验研究

发布时间：2020-08-12 12:04

【摘要】： 当前,水处理工艺的设备化,小型化已经成为水处理技术的一种发展趋势。结团絮凝工艺作为一种新型高效固液分离水处理工艺,已成为水处理工艺设备化,小型化的一种理想选择。结团絮凝工艺研究在技术原理、工艺控制条件及反应器设计等方面已取得了丰硕的成果,然而在工艺优化、结团絮体成长、结团体悬浮层动力学等方面的研究尚不够深入。本文以结团絮凝工艺优化与结团絮体悬浮层为研究对象,对悬浮层布水区及搅拌条件,以及微絮凝条件进行了优化设计,建立了悬浮层中结团体成长模型,并以天津杨柳青水厂排泥水为处理对象进行了试验验证,在此基础上对工艺条件进行了优化,并对低原水浓度条件下工艺的运行方式进行了探讨。最后,通过生产性试验对研究成果进行了验证。论文成果主要包括以下方面： (1)进一步优化了结团絮凝反应器构造及微絮体形成控制条件根据悬浮层布水隔板水力计算,为保证配水均匀以及药剂与原水的均匀混合,将配水过流断面设计为楔形；为保证搅拌G值均匀输出,经优化计算,搅拌桨宽度应沿径向按B=Cr-3逐渐减小,并分别对小型和大型搅拌桨进行了优化设计及G值校核计算；试验条件下,选择管式反应器作为微絮凝反应器,确定(G/Re)0.5T值为10.87的管式反应器与结团絮凝工艺组合处理效果最佳。 (2)建立了结团絮体成长动力学模型通过研究结团体所受剪切力及相互之间的碰撞频率,对结团体有效密度ρe的影响因素分析表明,悬浮层体积浓度Vf和G值均与ρe成正比关系；研究了工艺条件对ρe的影响规律,认为原水浓度CO及上升流速uw的变化会引起结团体ρe或结团体粒径d的显著变化；通过分析结团体在悬浮层中的受力情况,建立了结团体成长粒径表达式d=(?)及最小粒径的表达式dmin=0.038(?)；基于物(?)料平衡方程,通过分析结团体成长中粒径的变化建立了体积浓度变化的微分方程：模型验证结果表明,模型具有较好的适用性；基于结团体生长模型建立了最大上升流速流速与原水浓度间的负线性关系。 (3)优化了结团絮凝工艺运行条件引入搅拌G值将结团絮凝基本公式修正为C=C0exp(?),通过对结uw团体悬浮层的动力学分析得出了结团体悬浮层适宜的上升流速应介于最小上升流速uwmin=0.004(?)d及达到浊度限值的上升流速uw=(?)之间通过工艺运行条件优化的中试试验验证了上述理论,同时优化了工艺运行参数。 (4)确定了污泥回流条件下低原水浓度的结团絮凝工艺控制条件确定最佳污泥回流点设置于PAM投加点之后,反应器进水口之前；污泥回流条件下,随着回流比的增大,出水浊度的变化表现为先降低,后稍有上升趋势,而试验数据表明,回流比的增大有助于结团体沉降性能的提高；通过对结团体悬浮层中初始粒子的去除规律研究建立了最佳污泥回流量的控制条件：(?) (5)完成了工艺运行的生产性试验研究建设了天津杨柳青水厂排泥水结团絮凝工艺处理的生产性试验系统,并优化确定了系统的运行控制条件。在PAM投量为1.2mg/L,搅拌转速为2-4rpm的控制条件下,水流上升流速可达22.1cm/min-66.4cm/min；上升流速提高,出水浊度呈增大趋势,但均小于14.9NTU；排泥含水率可低于96%,且运行稳定,受季节变化影响小。设计并建成了该工艺的自动控制系统。该系统实现了在进水浊度及流量变化情况下能及时通过调整加药量稳定出水浊度,并实现自动排泥；成本核算结果表明,在30m3/h的处理规模下,年运行成本4.42万元,吨水处理成本0.17元。工程的具有较为显著的社会效益、环境效益和经济效益。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703

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