絮凝动力学及其在石化废水深度处理中的应用

论文摘要

混凝沉淀工艺在水处理上的应用已有几百年的历史,与其他物理化学方法相比具有出水水质好,工艺运行稳定可靠,经济实用、操作简便等优点。本文即是采用混凝沉淀工艺对中石油辽阳石化废水水进行深度处理,在达到新的排放标准（DB21/1627-2008）同时以期回用。在此研究背景下,论文以强化混凝理论为指导,采用生产废水进行烧杯试验,确定了最佳混凝剂为聚硅酸铝铁,最适宜投加量为30mg/l,适宜pH范围为6-9,此时COD、TP去除率分别可达53%,89%；在最优水力条件下,COD去除率可达56%；通过测定不同絮凝转速下不同絮凝时间的絮凝效果,得出絮凝过程中G值应保持一定规律不断减小；针对传统絮凝设备能耗过高且分布不均的问题,设计研制了一种新型螺旋絮凝反应器。同时,将螺旋絮凝反应器应用于该石化废水中试试验,取得了良好的处理效果。经混凝沉淀过滤后,出水COD和TP去除率分别可达50.28%和93.79%,若总排水质保持稳定,应用于工程实践中,完全可以达到新的排放标准。将螺旋絮凝反应器与传统回转反应器内能耗分布进行对比,同时结合流体力学软件Fluent对二者进行了数值模拟,对比发现：絮凝器的螺旋式结构,曲率变化均匀,涡流区充满整个流槽,避免了水流死角或滞留区,实现了能量分配在空间上的均匀性；依据絮凝动力学公式能量分布规律进行设计,反应器内能量消耗随着时间不断减小,实现了能量率在时间上的均匀分布,从而为絮体的有效碰撞并结大提供较佳条件,使絮凝速度和效率得以提高。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 混凝工艺研究进展
• 1.1 研究背景
• 1.2 石化废水深度处理工艺选择
• 1.2.1 石化废水深度处理方法
• 1.2.2 深度处理方法选择
• 1.3 强化混凝
• 1.3.1 强化混凝去除NOM的机理
• 1.3.2 强化混凝影响因素
• 1.3.3 强化混凝的应用进展
• 1.4 絮凝动力学演变
• 1.5 絮凝反应器研究进展
• 1.5.1 传统絮凝池的演变
• 1.5.2 其他新型絮凝反应器
• 1.5.3 絮凝器存在问题
• 1.6 研究意义与内容
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 絮凝动力学研究进展
• 2.1 絮凝动力学机理
• 2.2 絮凝动力学传统模型
• 2.3 速度梯度理论
• 2.3.1 层流模型
• 2.3.2 Camp-Stein模型
• 2.4 紊流模型
• 2.5 微涡旋理论
• 2.5.1 涡旋特性
• 2.5.2 涡旋分区
• 2.6 絮凝动力学对絮凝工艺实践的指导意义
• 第三章 絮凝条件试验研究
• 3.1 试验方案
• 3.1.1 试验设备
• 3.1.2 试验水样
• 3.1.3 试验药剂
• 3.2 试验结果分析与讨论
• 3.2.1 混凝剂的筛选和最佳投加量的确定
• 3.2.2 最佳pH的确定
• 3.3 絮凝效果水力条件的优化
• 3.4 絮凝过程能耗分配
• 3.4.1 试验方案
• 3.4.2 试验结果与分析
• 3.5 结论
• 第四章 螺旋絮凝反应器的设计
• 4.1 螺旋絮凝反应器的提出
• 4.2 螺旋絮凝反应器的设计
• 4.2.1 对数螺线方程
• 4.2.2 参数设计
• 4.3 螺旋絮凝反应器内能耗分布
• 4.3.1 传统式回转絮凝反应器
• 4.3.2 螺旋絮凝反应器
• 4.4 螺旋絮凝反应器的中试
• 4.4.1 中试螺旋絮凝反应器的设计
• 4.4.2 试验装置及流程
• 4.4.3 试验方案
• 4.4.4 试验结果与分析
• 4.5 结论
• 第五章 螺旋絮凝反应器的数值模拟
• 5.1 数值模拟在絮凝动力学研究中的应用
• 5.1.1 FLUENT软件简介
• 5.1.2 FLUENT软件的应用现状
• 5.2 反应器内流场的数值计算
• 5.3 反应器模型建立及边界条件
• 5.3.1 数学模型
• 5.3.2 几何模型
• 5.3.3 网格划分
• 5.3.4 边界条件
• 5.4 数值模拟结果与分析
• 5.4.1 模拟结果
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 结论
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 学位论文数据集