基于叠螺脱水设备的石材加工污泥脱水系统研究

论文摘要

在石材加工生产过程中,水作为必要的冷却剂和润滑剂被大量应用。石材污水中含有大量的石粉颗粒和剩余化学添加剂,很难实现在线循环利用。本课题面向中小石材企业,按照污水絮凝、沉淀、浓缩、固液分离的顺序,提出一种新型石材污泥脱水系统,并对其核心设备、工艺流程进行相关研究。综合借鉴一般工业和生活污水处理行业的成熟技术,调研我国石材加工用水的现状,利用层次分析法行对比分析典型过滤设备优缺点,特别考虑石材污水处理难点,建立相关评价体系,并赋以权重,筛选出最适合石材行业污水处理的过滤设备。结合企业实际生产情况,提出新型石材加工污泥脱水系统设备总体规划,包括预处理工艺模块、进料系统模块、辅助模块和过滤主体。根据日照某石材企业污水生产现状,提出过滤设备主要的技术指标和设计要求,对主要结构件进行结构设计,利用SolidWorks软件得到了其三维实体模型。基于此设备,设计具体的污水处理工艺,计算关键工艺参数,如絮凝剂的添加、沉淀池的设计、石材污泥的回收利用等。应用传统理论公式对叠螺污泥脱水机螺旋轴进行结构设计、运动学分析,确定其结构参数和成型工艺。在此基础上,利用Matlab软件,以质量最轻、功率最小为双目标,进行了多目标优化设计,得到螺旋轴的合理结构参数。利用SolidWorks软件对静环实体建模,导入Ansys软件进行静力学有限元分析,并针对实际的工作情况,施加不同的约束和载荷,得到了2mm、3mm及5mm厚度静环在不同的工作阶段压力情况下的最优设计方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 石材行业污泥脱水技术研究现状
• 1.2.1 过滤理论的发展现状
• 1.2.2 过滤设备简介及发展趋势
• 1.2.3 石材加工污水的处理现状
• 1.3 课题研究的必要性及意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 基于层次分析法的污泥脱水设备筛选研究
• 2.1 我国石材加工用水现状
• 2.2 适合石材行业污泥脱水的过滤设备的筛选
• 2.2.1 建立递阶层次结构
• 2.2.2 构造判断矩阵并赋值
• 2.2.3 层次单排序与检验
• 2.2.4 层次总排序与检验
• 2.3 本章小结
• 第3章 新型石材污泥脱水设备的方案设计及工艺分析
• 3.1 新型石材污泥脱水设备的脱水原理
• 3.1.1 过滤的基础理论
• 3.1.2 叠螺污泥脱水机的过滤原理
• 3.2 新型石材污泥脱水设备的整体方案设计
• 3.2.1 主要技术指标及设计要求
• 3.2.2 整体方案设计及分析
• 3.3 主要构件结构设计
• 3.3.1 螺旋轴结构设计
• 3.3.2 滤网结构设计
• 3.3.3 电机功率分析
• 3.3.4 其他构件结构设计
• 3.4 基于新型石材污泥脱水设备的污水处理工艺分析
• 3.4.1 常用污水处理方法
• 3.4.2 石材污水处理工艺流程及分析
• 3.4.3 关键工艺参数的设计
• 3.4.4 石材污泥的回收利用
• 3.5 本章小结
• 第4章 螺旋轴结构设计和优化
• 4.1 螺旋轴的材料和结构参数的选择
• 4.1.1 螺旋叶片直径及成型工艺的确定
• 4.1.2 螺旋轴螺距的确定
• 4.1.3 螺旋轴直径的确定
• 4.2 基于MATLAB的多目标优化设计
• 4.2.1 建立优化设计模型
• 4.2.2 约束条件的确定
• 4.2.3 结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 静环静力学分析
• 5.1 静环的受力分析
• 5.2 静环有限元模型的建立
• 5.2.1 三维实体模型的建立
• 5.2.2 网格划分
• 5.2.3 施加约束和载荷
• 5.3 静环的应力及应变分析
• 5.3.1 静环应力分析
• 5.3.2 静环应变分析
• 5.4 静环最佳设计方案
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表