聚硅酸多金屬鹽復合型混凝劑的制備及數(shù)值模擬的試驗研究.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合型混凝劑（Polysilicate Multi-metal-composite Coagulant簡稱“PSMC”）的工藝，處理生活污水驗證制備該混凝劑的實際廢水的重現(xiàn)性和實用性及優(yōu)化實驗處理結(jié)果，用三維熒光光譜儀監(jiān)測水質(zhì)處理效果，利用計算流體力學研究不同轉(zhuǎn)速下的混凝流場特征，建立了名為“聚硅酸多金屬鹽復合型混凝劑參數(shù)工藝預測系統(tǒng)”的應用軟件。
　　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)律及以響應面優(yōu)化實驗因素，得到響應面模擬擬合度較好，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℃，加熱時間2h。⑵通過單因素實驗及響應面優(yōu)化實驗，綜合考慮聚硅酸多金屬鹽復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，影響聚合反應的pH值、溫度及時間。制備的最優(yōu)條件為聚合反應的pH值、溫

3、度及時間分1.45、40℃及35min時，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，有較好的混凝效果。⑶聚硅酸多金屬鹽復合型混凝劑對腐殖酸廢水，印染廢水，生活

4、污水處理效果的應用研究，說明PSMC對處理水樣的適用范圍廣;PSMC處理采用生活污水為研究對象驗證PSMC的實際應用效果，對比PSMC和PAC處理生活污水的混凝效果對比及混凝水力條件的選擇，實驗表明在相同的水質(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％;采用正交實驗研究PSMC處理生活污水的

5、混凝水力條件，實驗結(jié)果表明，在實際運行中，應根據(jù)不同的實際需求，提供不同的水力條件;采用三維熒光光譜技術(shù)對含有熒光類物質(zhì)的廢水處理效果的應用研究，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水中熒光類物質(zhì)的去除效果。⑷運用計算流體力學對實驗過程中設(shè)備的流場進行數(shù)值模擬，采用FLUENT模擬六聯(lián)攪拌器流場，對攪拌片轉(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時筒體內(nèi)部攪拌較均勻，有利于混凝作用;湍動能云圖模擬，可知發(fā)現(xiàn)攪拌速度越大，簡體內(nèi)部的湍動能越穩(wěn)定，在攪拌速度為200r/min和300r/min時，簡體內(nèi)部的湍動能更佳。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