聚硅酸多金屬鹽復(fù)合型混凝劑的制備及數(shù)值模擬的試驗(yàn)研究.pdf

1、本文研究了利用生活廢棄物（暖貼）及粉煤灰制備聚硅酸多金屬鹽復(fù)合型混凝劑（Polysilicate Multi-metal-composite Coagulant簡稱“PSMC”）的工藝，處理生活污水驗(yàn)證制備該混凝劑的實(shí)際廢水的重現(xiàn)性和實(shí)用性及優(yōu)化實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果，用三維熒光光譜儀監(jiān)測水質(zhì)處理效果，利用計(jì)算流體力學(xué)研究不同轉(zhuǎn)速下的混凝流場特征，建立了名為“聚硅酸多金屬鹽復(fù)合型混凝劑參數(shù)工藝預(yù)測系統(tǒng)”的應(yīng)用軟件。
　　本研究主要內(nèi)容包括：

2、⑴制備聚硅酸多金屬鹽復(fù)合型混凝劑原料廢棄暖貼的單因素處理影響規(guī)律及以響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)因素，得到響應(yīng)面模擬擬合度較好，得到該工藝的最佳因素水平組合為:H2SO4體積35ml，水浴加熱溫度100℃，加熱時(shí)間2h。⑵通過單因素實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，綜合考慮聚硅酸多金屬鹽復(fù)合型混凝劑的制備因素:n(M)/n(Si)、n(Fe+Zn)/n(Mg)、n(Fe)/n(Zn)的摩爾比，影響聚合反應(yīng)的pH值、溫度及時(shí)間。制備的最優(yōu)條件為聚合反應(yīng)的pH值、溫

3、度及時(shí)間分1.45、40℃及35min時(shí)，制備原料的摩爾比n(M)/n(Si)、n(Fe+Zn)/n(Mg)、n(Fe)/n(Zn)分別為:4∶1，2∶1，1∶1。采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、光學(xué)顯微鏡、紫外可見吸收光譜等表征手段分析PSMC，結(jié)果表明PSMC是無定型的高分子聚合物，且外觀呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比表面積較大，卷掃網(wǎng)捕和吸附架橋能力較強(qiáng)，有較好的混凝效果。⑶聚硅酸多金屬鹽復(fù)合型混凝劑對(duì)腐殖酸廢水，印染廢水，生活

4、污水處理效果的應(yīng)用研究，說明PSMC對(duì)處理水樣的適用范圍廣;PSMC處理采用生活污水為研究對(duì)象驗(yàn)證PSMC的實(shí)際應(yīng)用效果，對(duì)比PSMC和PAC處理生活污水的混凝效果對(duì)比及混凝水力條件的選擇，實(shí)驗(yàn)表明在相同的水質(zhì)條件下，PSMC在低投加量的情況下水質(zhì)處理效果上優(yōu)于PAC，確定PSMC投加量為60mg/L混凝效果最好，余濁為2NTU，CODcr的去除率為81％，色度的去除率為95％，TP去除率為95％;采用正交實(shí)驗(yàn)研究PSMC處理生活污水的

5、混凝水力條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)根據(jù)不同的實(shí)際需求，提供不同的水力條件;采用三維熒光光譜技術(shù)對(duì)含有熒光類物質(zhì)的廢水處理效果的應(yīng)用研究，如腐殖酸廢水，景觀湖水，水楊酸廢水，三維熒光光譜能夠直觀的觀測到混凝劑對(duì)水中熒光類物質(zhì)的去除效果。⑷運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)備的流場進(jìn)行數(shù)值模擬，采用FLUENT模擬六聯(lián)攪拌器流場，對(duì)攪拌片轉(zhuǎn)速分別為a:166r/min，b:200r/min，c:300r/min三種狀況下的工況下桶內(nèi)流

6、域攪拌情況。由Z=0和Y=0平面的速度云圖可知200r/min條件下邊緣流速最大，攪拌葉片背面渦旋現(xiàn)象最小;由速度矢量云圖模擬可知攪拌速度為300r/min和200r/min是空穴現(xiàn)象較小，200r/min時(shí)筒體內(nèi)部攪拌較均勻，有利于混凝作用;湍動(dòng)能云圖模擬，可知發(fā)現(xiàn)攪拌速度越大，簡體內(nèi)部的湍動(dòng)能越穩(wěn)定，在攪拌速度為200r/min和300r/min時(shí)，簡體內(nèi)部的湍動(dòng)能更佳。⑸絮體的生長模型中，研究絮凝體的生長過程，都是在理想狀態(tài)下，通