【摘要】： 當前,水處理工藝的設備化,小型化已經成為水處理技術的一種發(fā)展趨勢。結團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備化,小型化的一種理想選擇。結團絮凝工藝研究在技術原理、工藝控制條件及反應器設計等方面已取得了豐碩的成果,然而在工藝優(yōu)化、結團絮體成長、結團體懸浮層動力學等方面的研究尚不夠深入。 本文以結團絮凝工藝優(yōu)化與結團絮體懸浮層為研究對象,對懸浮層布水區(qū)及攪拌條件,以及微絮凝條件進行了優(yōu)化設計,建立了懸浮層中結團體成長模型,并以天津楊柳青水廠排泥水為處理對象進行了試驗驗證,在此基礎上對工藝條件進行了優(yōu)化,并對低原水濃度條件下工藝的運行方式進行了探討。最后,通過生產性試驗對研究成果進行了驗證。論文成果主要包括以下方面： (1)進一步優(yōu)化了結團絮凝反應器構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,將配水過流斷面設計為楔形；為保證攪拌G值均勻輸出,經優(yōu)化計算,攪拌槳寬度應沿徑向按B=Cr-3逐漸減小,并分別對小型和大型攪拌槳進行了優(yōu)化設計及G值校核計算；試驗條件下,選擇管式反應器作為微絮凝反應器,確定(G/Re)0.5T值為10.87的管式反應器與結團絮凝工藝組合處理效果最佳。 (2)建立了結團絮體成長動力學模型 通過研究結團體所受剪切力及相互之間的碰撞頻率,對結團體有效密度ρe的影響因素分析表明,懸浮層體積濃度Vf和G值均與ρe成正比關系；研究了工藝條件對ρe的影響規(guī)律,認為原水濃度CO及上升流速uw的變化會引起結團體ρe或結團體粒徑d的顯著變化；通過分析結團體在懸浮層中的受力情況,建立了結團體成長粒徑表達式d=(?)及最小粒徑的表達式dmin=0.038(?)；基于物(?)料平衡方程,通過分析結團體成長中粒徑的變化建立了體積濃度變化的微分方程：模型驗證結果表明,模型具有較好的適用性；基于結團體生長模型建立了最大上升流速流速與原水濃度間的負線性關系。 (3)優(yōu)化了結團絮凝工藝運行條件 引入攪拌G值將結團絮凝基本公式修正為C=C0exp(?),通過對結uw團體懸浮層的動力學分析得出了結團體懸浮層適宜的上升流速應介于最小上升流速uwmin=0.004(?)d及達到濁度限值的上升流速uw=(?)之間通過工藝運行條件優(yōu)化的中試試驗驗證了上述理論,同時優(yōu)化了工藝運行參數(shù)。 (4)確定了污泥回流條件下低原水濃度的結團絮凝工藝控制條件 確定最佳污泥回流點設置于PAM投加點之后,反應器進水口之前；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,而試驗數(shù)據(jù)表明,回流比的增大有助于結團體沉降性能的提高；通過對結團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)完成了工藝運行的生產性試驗研究 建設了天津楊柳青水廠排泥水結團絮凝工藝處理的生產性試驗系統(tǒng),并優(yōu)化確定了系統(tǒng)的運行控制條件。在PAM投量為1.2mg/L,攪拌轉速為2-4rpm的控制條件下,水流上升流速可達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%,且運行穩(wěn)定,受季節(jié)變化影響小。 設計并建成了該工藝的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了在進水濁度及流量變化情況下能及時通過調整加藥量穩(wěn)定出水濁度,并實現(xiàn)自動排泥；成本核算結果表明,在30m3/h的處理規(guī)模下,年運行成本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)境效益和經濟效益。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X703

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本文編號：2790509