平流沉淀+絮凝沉淀工艺处理水电站砂石加工废水中试研究

论文摘要

水电工程的施工过程需要大量高质量的砂石骨料,骨料的生产过程会产生大量的砂石加工废水,此类废水悬浮物浓度很高,若不经处理直接排放将会对周围水环境造成不利影响。但是,目前国内基本没有处理该类废水的成熟工艺,许多已有工艺都因排泥系统堵塞而搁置。针对以上问题,课题组经过调查研究决定采用“平流沉淀+絮凝沉淀”工艺处理砂石加工废水,并在官地水电站进行了小试试验,结果表明,“平流沉淀+絮凝沉淀”工艺处理砂石加工废水效果较好。为了进一步证实该工艺处理砂石加工废水的有效性,以及解决系统污泥处理问题,需要对其进行中试研究,结果表明:①通过平流沉淀池泥斗中泥渣比阻值和粒径的测试分析得到,前段和后段泥斗之间泥渣比阻值会发生数量级变化,因此,将泥渣比阻值开始发生数量级变化的泥斗作为一、二级泥渣分界点,分界点之前泥渣统称为一级泥渣,分界点及之后泥渣统称为二级泥渣。同时发现,一级泥渣中含有粒径大于100μm的砂石颗粒,而二级泥渣中则不含有粒径大于100μm的砂石颗粒,因此,可以通过测试分析泥渣中是否含有大于100μm粒径的砂石颗粒来对泥渣进行分级。一、二级泥渣分界点的确定为解决系统污泥处理问题提供了理论依据,可为今后类似工程污泥处理提供借鉴。②选用絮凝剂PAC（5%）、PAM（2‰）、聚合氯化铝铁（5%）、工业片碱（1%）进行絮凝沉淀试验,通过正交试验得到最优絮凝剂搭配为PAC（5%）和工业片碱（1%）,其用量分别为500mg/L和25mg/L。③通过对比不同工况下平流沉淀池处理效率、一、二级泥渣比阻及含水率、絮凝反应所需絮凝剂种类及投加量、絮凝沉淀池中泥渣比阻及含水率、系统出水SS浓度,并且考虑泥渣脱水时间与排泥时间的匹配,试验确定最优工况如下:平流沉淀池HRT为60min ,进水流量为13m3/h ,絮凝剂搭配及用量为PAC（5%）500mg/L和工业片碱（1%）25mg/L,系统排泥周期为2.5h。在最优工况下,系统运行稳定,出水水质良好,达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准要求;系统未出现污泥板结现象,泥渣脱水效果较好。运行结果表明,“平流沉淀+絮凝沉淀”工艺对处理砂石加工废水确实是行之有效的。④根据小试模拟的参数及边界条件,进行了中试和生产性规模的模拟,结果表明,模拟试验所建立数值模型是合理的,模拟结果基本能反应出砂石颗粒在沉淀池中的沉降情况,所确定的较优工况参数可为类似工程提供借鉴。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 我国水电工程施工期砂石加工系统废水处理现状及存在问题
• 1.2.1 官地水电站竹子坝砂石加工系统废水处理工程
• 1.2.2 大岗山水电站砂石加工废水处理工程
• 1.2.3 龙滩水电站麻村砂石加工系统废水处理工程
• 1.2.4 向家坝水电站马延坡砂石加工系统废水处理工程
• 1.2.5 溪洛渡水电站黄桷堡砂石加工系统废水处理工程
• 1.2.6 目前砂石加工废水处理系统存在的问题
• 1.3 课题研究目的和主要内容
• 2 大岗山水电站砂石料岩性、生产工艺及砂石废水特性分析
• 2.1 砂石料岩性介绍
• 2.2 砂石料生产工艺分析
• 2.3 砂石加工废水水质特性分析
• 2.3.1 测试方法
• 2.3.2 水质测定结果
• 2.3.3 水质测定结果分析
• 2.4 本章小结
• 3 试验装置及分析方法
• 3.1 试验装置介绍
• 3.2 试验内容及考察参数
• 3.3 测试项目与方法
• 4 中试试验及结果分析
• 4.1 试验工况的选择
• 4.2 试验结果及分析
• 4.3 最优工况的确定
• 4.4 最优工况的运行稳定性
• 4.5 本章小结
• 5 最优工况的 Fluent 模拟及工程应用
• 5.1 fluent 软件简介
• 5.1.1 模拟条件的简化
• 5.1.2 数值模型的建立
• 5.1.3 物理模型的网格划分
• 5.1.4 边界条件及重要参数设置
• 5.2 模拟结果的验证
• 5.3 放大模拟及工程应用
• 5.4 本章小结
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录