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石材加工污水处理工艺及过滤设备的研究

关注热度:150   来源:新能源学术论文  作者:李建军
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【摘要】:石材在切割与磨光过程中,产生大量高浊度污水,造成了水资源的浪费和环境的污染。课题面向中小石材企业提出一种新型石材污泥脱水系统,在实验与数值模拟相结合的基础上,按照污水絮凝、沉淀、浓缩、固液分离的顺序,改造设计出运行经济的处理工艺和脱水设备。本系统的研发促进了石材污水处理技术的发展,同时带动了石粉再循环利用相关产业,符合循环经济发展的趋势。 借鉴一般工业和生活污水处理行业的成熟技术,根据企业要求并在方便技术升级的基础上,课题提出污泥脱水系统的总体规划,包括处理工艺、进料系统、脱水系统和辅助系统。结合日照某石材企业污水生产现状,对沉淀池进行了改造,并进行了参数设计,提出了一套完善的处理工艺。 对污泥固有特性——污泥比阻进行了实验研究,污泥浓度低于0.20g/ml时,比阻值a变化明显,高于该值变化趋于平坦;选用聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)两种絮凝剂作为添加剂时,对过滤时间、含水率都有较大改善;当按配比添加PAM溶液10ml、PAC溶液7ml时,比阻为0.77×107cm/g,比未添加絮凝剂时降低了55.2%,比只添加PAM时降低了30%,具有明显的絮凝效果,这为进一步完善处理工艺和过滤参数提供了参考。 在PRO/E中建立了压滤过滤的数值模型,应用GAMBIT进行了网格划分;采用固液离散相模型和欧拉模型相结合,基于k-ξ湍流模型,在FLUNT中模拟了尺寸为0.7×0.7×0.03m滤室的压力场和速度场分布,分析了不同条件下湍流作用对料浆分离快慢的影响,并得出理想的过滤参数。这为设备的具体型号选择提供了参考,并丰富了过滤理论。 设计了一套完善的污泥脱水设备,确定了压滤机的基本结构,选择涤纶滤布作为过滤介质,过滤目数在300-400之间。选用气动隔膜泵作为新式供料设备,对泵的具体型号进行了估计,实现了泵与压滤机的参数匹配。添加了输送带、储泥箱等辅助设备,系统采用PLC控制,完善了控制系统的设计。面向1-10台锯机规模的企业,将污泥脱水系统进行系列化设计,对其运行费用、社会效益进行了评价,分析表明系统满足中小石材企业对污水处理技术的要求。
【关键词】:石材 污水 污泥比阻 数值模型 压滤机
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703
【目录】:
  • 摘要9-10
  • ABSTRACT10-12
  • 第1章 绪论12-22
  • 1.1 课题研究背景12-13
  • 1.2 石材污水处理技术研究现状13-19
  • 1.2.1 石材污水处理技术发展13-16
  • 1.2.2 过滤设备发展现状16-17
  • 1.2.3 过滤理论的发展17-18
  • 1.2.4 絮凝理论及实践18-19
  • 1.2.5 多相流理论及数值模拟19
  • 1.3 课题研究的目的及意义19-20
  • 1.4 课题研究的主要内容20
  • 1.5 章节结构安排20-22
  • 第2章 新型石材污泥脱水系统总体方案及工艺设计22-38
  • 2.1 新型石材污泥脱水系统总体规划22-24
  • 2.1.1 总体设计原则22
  • 2.1.2 总体设计指标22-23
  • 2.1.3 系统功能划分23-24
  • 2.2 污水处理工艺分析24-27
  • 2.2.1 一般工业污水处理工艺流程24-25
  • 2.2.2 污水处理原则25
  • 2.2.3 一般污水处理方法25-27
  • 2.3 新型石材污水处理工艺设计27-29
  • 2.3.1 石材污水处理设计指标27
  • 2.3.2 石材污水处理工艺设计27-29
  • 2.4 工艺参数设计29-36
  • 2.4.1 自由沉降理论29-30
  • 2.4.2 现有沉淀池的改造设计30-35
  • 2.4.3 絮凝剂的添加35-36
  • 2.5 工艺分析36-37
  • 2.5.1 系统平面布置36-37
  • 2.5.2 工艺流程分析37
  • 2.6 本章小结37-38
  • 第3章 石泥脱水特性的优化分析38-56
  • 3.1 石材污泥过滤特性的分析38
  • 3.2 实验方案设计38-41
  • 3.2.1 实验分析38-39
  • 3.2.2 污泥比阻的测量方法39-40
  • 3.2.3 絮凝剂的选取40-41
  • 3.3 实验操作过程41-45
  • 3.3.1 实验药剂与仪器41-42
  • 3.3.2 实验操作过程42-45
  • 3.4 实验数据的记录处理45-48
  • 3.5 实验数据的分析48-54
  • 3.5.1 数据的计算48-50
  • 3.5.2 石材污水过滤特性分析50-54
  • 3.6 本章小结54-56
  • 第4章 石泥脱水过滤数值模拟56-70
  • 4.1 流体运动基本方程56-58
  • 4.2 数学模型及其算法58-61
  • 4.2.1 湍流模型58-59
  • 4.2.2 多相流模型59-60
  • 4.2.3 模型数值算法60-61
  • 4.2.4 CFD-FLUNT61
  • 4.3 石材污水过滤模型的建立61-64
  • 4.3.1 在PRO/E中三维实体模型的建立61-62
  • 4.3.2 GAMBIT网格划分62
  • 4.3.3 压滤离散模型的建立62-64
  • 4.4 过滤模型的分析64-69
  • 4.4.1 压力和速度分布64-66
  • 4.4.2 固相率分布66-67
  • 4.4.3 不同截面下的分布67-69
  • 4.5 本章小结69-70
  • 第5章 石材污泥脱水设备设计70-86
  • 5.1 脱水装置的总体结构70-71
  • 5.2 脱水装置的结构71-73
  • 5.2.1 厢式压滤机的机械结构71-72
  • 5.2.2 厢式压滤机的液压系统72-73
  • 5.2.3 过滤介质的确定73
  • 5.3 入料系统的设计73-79
  • 5.3.1 泵的参数选型原则73-74
  • 5.3.2 入料泵的型号74
  • 5.3.3 入料泵参数的确定74-78
  • 5.3.4 泵的安装78-79
  • 5.4 辅助系统的设计79-82
  • 5.4.1 输运设备79-80
  • 5.4.2 控制系统的设计80-82
  • 5.5 系统运行分析82-84
  • 5.5.1 经济效益分析82-83
  • 5.5.2 新型石材污泥脱水系统83-84
  • 5.6 本章小结84-86
  • 结论与展望86-88
  • 参考文献88-92
  • 致谢92-93
  • 学位论文评阅及答辩情祝表93


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关键词: 石材

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