Dean涡的微粒分离原理在污水二级处理中的应用研究

【摘要】：传统的微粒分离技术包括:絮凝沉淀、电泳分离、免疫磁珠分离、膜分离、流体动力分离技术等,而各项技术都存在着不同的优缺点,其中应用最为广泛的膜分离技术的发展也始终受到浓差极化和膜污染问题的限制。关于弯道层流Dean涡微粒分离原理已在动力等领域中应用,本研究尝试将弯道层流流动形成的Dean涡产生的微粒分离原理运用于污水的二级处理,开发一种可替代膜、仅依靠流体动力的分离装置。通过流道的流场数值模拟与设计,开发水动力分离(Hydrodynamic Separation,HDS)处理装置,根据流道长度与高度分为整圈1.1mm、整圈1.0mm和半圈1.0mm三种HDS装置。应用HDS装置,分别采用投加椰壳活性炭的自来水和投加适量絮凝剂后的某河水进行试验,研究进水颗粒粒径分布、进水流量、混凝剂浓度和流道长度对流道装置分离效果的影响。通过试验及理论分析获得以下成果:①椰壳活性炭HDS试验中,整圈1.1mm HDS和整圈1.0mm HDS装置对进水SS的去除率均达到90%以上,半圈1.0mm HDS装置达到75%左右,其中,整圈1.1mm HDS装置出水效果最好。当进水颗粒粒径分布在94.6~161.4um时,分离去除效果最好。②混凝HDS试验中,当流量小于600m L/min时,流量越大则分离效果越高,而流量大于600m L/min后,分离效果基本不变,HDS最佳工况流量为600m L/min。此时,整圈1.1mm HDS对浊度的去除率在90%以上,对TP、SS去除率分别在85%、50%以上,经装置分离后的清水的浊度约为1NTU,所研发的HDS装置应用于污水二级处理中有良好的处理效果。③混凝剂Fe Cl3所形成的絮体较为密实,粒径较大;PAC所形成的絮体粒径小,易破碎;HDS装置前混凝应采用混凝剂Fe Cl3,而不宜采用PAC。在最佳流量下,絮凝剂Fe Cl3的最佳投加浓度为21mg/L。④半圈HDS相对于整圈HDS,分离效率较低且不稳定,建议采用整圈HDS处理水质。⑤HDS仅仅适用于进水中存在非溶解性颗粒类物质的分离,不适用于对COD等溶解性物质的分离。 【关键词】：Dean涡 微粒分离 水动力 污水
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 主要符号表8-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 研究背景和意义10-13
• 1.2 迪恩涡运动规律13-17
• 1.3 二次流分离国内外研究现状17-20
• 1.4 课题研究目标、主要内容和技术路线20-22
• 1.4.1 研究目标20
• 1.4.2 主要内容20-21
• 1.4.3 技术路线21-22
• 2 流道的流场数值模拟与设计22-34
• 2.1 模拟软件22-23
• 2.2 模拟过程23-30
• 2.2.1 建立模型23
• 2.2.2 计算区域23-24
• 2.2.3 网格划分24-25
• 2.2.4 数值计算25-28
• 2.2.5 模拟结果28-30
• 2.3 流道设计30-34
• 3 试验方案与装置34-42
• 3.1 研究方案34-35
• 3.1.1 活性炭试验34
• 3.1.2 混凝-HDS单片试验34-35
• 3.1.3 混凝-HDS十片试验35
• 3.2 试验装置35-38
• 3.2.1 活性炭试验装置35
• 3.2.2 混凝-HDS试验装置35-38
• 3.2.3 HDS装置38
• 3.3 试验用水水质38
• 3.4 试验指标主要测定方法38-42
• 4 活性炭试验结果与分析42-46
• 4.1 HDS装置微粒分离效果分析42-43
• 4.2 进水粒径分布对分离性能的影响43-46
• 5 混凝-HDS单片试验结果与分析46-56
• 5.1 进水流量对分离性能的影响46-48
• 5.2 混凝剂的选择及浓度对分离性能的影响48-51
• 5.2.1 混凝剂的选择48-50
• 5.2.2 FeCl_3混凝试验50-51
• 5.3 HDS流道长度对分离性能影响51-56
• 6 混凝-HDS十片试验结果与分析56-60
• 6.1 整圈混凝-HDS十片试验56-58
• 6.2 半圈混凝-HDS十片试验58-60
• 7 结论与展望60-62
• 7.1 结论60
• 7.2 展望60-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-68
• 附录68
• A.作者在攻读学位期间发表的论文目录68
• B.作者在攻读学位期间参与的科研项目68

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