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吹脱吸收法处理高浓度含氨废水工艺的研究
作 者: 王媛媛
导 师: 余刚
学 校: 湖南大学
专 业: 物理化学
关键词: 废水处理 氨 折流式超重力机 板式塔 传质
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
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内容摘要
工业生产和生活中的含氨废水直接排入江河湖泊会造成严重的富营养污染和生态破坏,处理含氨废水势在必行。含氨废水的处理方法较多,各有优缺点。超重力技术是近年出现的利用旋转填料装置(超重力机)产生超重力,进行多相传质的一种新型技术。该技术具有相间传质快、生产效率高、占地面积小等特点。按填料来分,超重力机主要有丝网填料式、碟片填料式、螺旋填料式和折流填料式等。论文首次设计出全动式折流超重力机来吹脱含氨废水。该全动式折流超重力机的填料由两个五元环嵌套组成,五元环间由四条?8 mm的内支撑连接在一起,构成折流式气液通道。填料单板高度为50 mm,组合高度为65 mm,外径为380 mm,内径为135 mm,同心环间相距10 mm,上下高度差约为15 mm,填料的比表面积为170 m-1。论文考察了该折流式超重力机的工艺条件如转速、气体流量、液体流量和氨质量浓度对吹脱率,传质系数及干湿床压降的影响。实验结果表明:在pH为10左右、温度为20℃、废水中氨质量浓度高于3000 mg·dm?3、气体流量为160 m3·h?1、液体流量为60 dm3·h?1、转速为800 r·min?1的条件下,吹脱率接近90%,传质系数不低于3.46 kmol·m?3·s?1;折流式超重力机的气相压降显著低于其他填料的超重力机的压降,且湿床压降低于干床压降;运用matlab软件,得到了该超重力机的传质系数和气相压降的回归方程:旋流板式塔具有操作弹性大、压降低、结构简单、投资费用少等特点。论文首次设计了旋流板式塔来吸收吹脱出的含氨废气(气体中氨浓度),避免二次污染。设计的旋流板式塔高1300 mm,塔径150 mm,旋流板外径147 mm,盲板直径50 mm,板间距170 mm,仰角25°,叶片数20,叶片厚度为3 mm,开孔率为22%。论文考察了旋流板式塔的工艺参数对含氨废气吸收的影响。实验结果表明:在氨气浓度为0.5~1.0%、气体流量为0.8 m3·min?1、纯水吸收剂水力负荷为1.62 m3·m?2·h?1的条件下,吸收率为81%以上,平均理论板数为3.5;同等条件下用0.5 mol·dm?3硫酸溶液做吸收剂时的吸收率为90%左右,平均理论板数为4.5。运用matlab软件,得到了旋流板式塔的理论板数的回归方程:论文通过加入表面活性剂来降低吸收剂的表面张力,以改善吸收传质性能。结果表明,在氨气浓度为0.5~1.0%、气体流量为0.8 m3·min?1、纯水吸收剂水力负荷为1.62 m3·m?2·h?1的条件下,添加1.0 g·dm?3的正辛醇和异辛醇,旋流板式塔的平均理论板数可由3.5提高到4.3;而在硫酸溶液中加入正辛醇和异辛醇后,改善效果不如在纯水中的效果显著。运用matlab软件,建立了含1.0 g·dm?3的正辛醇和异辛醇的水吸收剂中旋流板式吸收塔的理论板数与其影响因素的回归方程:超重力机吹脱-旋流板式塔吸收的方法,适用于高浓度含氨废水的处理,是一种效率高,工艺简单,经济实用的技术。
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全文目录
摘要 5-7 Abstract 7-13 第1章 绪 论 13-26 1.1 我国含氨废水的污染现状 13 1.2 国内外现有的含氨废水治理技术 13-15 1.2.1 物化法 13-14 1.2.2 化学法 14 1.2.3 生物法 14-15 1.3 超重力技术概述 15-22 1.3.1 超重力技术的发展 15 1.3.2 超重力对传质的作用 15 1.3.3 超重力技术的特点 15-16 1.3.4 超重力机的结构 16 1.3.5 超重力机的分类 16-17 1.3.6 超重力技术的传质理论 17-20 1.3.7 超重力技术的流体力学理论 20-21 1.3.8 超重力技术应用于吹脱气体方面的研究 21-22 1.4 旋流板式吸收塔简介 22-24 1.4.1 板式塔的分类与对比 22-23 1.4.2 旋流板式塔的工作原理 23 1.4.3 旋流板式塔的理论研究 23-24 1.5 表面张力对传质的影响 24-25 1.6 本论文研究的意义 25-26 第2章 折流式超重力机吹脱含氨废水的传质性能 26-40 2.1 折流式超重力机转子填料的结构 26-27 2.2 折流式超重力机吹脱含氨废水的实验 27 2.3 折流式超重力机吹脱含氨废水的方法 27-28 2.4 实验仪器和药品 28-29 2.5 分析方法 29-30 2.5.1 气体中氨浓度的测定 29 2.5.2 液体中氨浓度的测定 29-30 2.6 折流式超重力机吹脱含氨废水的结果与分析 30-38 2.6.1 温度和pH值对吹脱率和传质系数的影响 30 2.6.2 吹脱率的影响因素 30-31 2.6.3 转速对传质系数的影响 31-33 2.6.4 气体流量对传质系数的影响 33-34 2.6.5 液体流量对传质系数的影响 34-37 2.6.6 氨质量浓度对传质系数的影响 37-38 2.7 折流式超重力机传质系数的回归方程 38-39 2.8 本章小结 39-40 第3章 折流式超重力机流体力学的压降性能 40-45 3.1 折流式超重力机压降的测定实验 40 3.2 折流式超重力机压降的测定方法 40 3.3 折流式超重力机压降的测定结果与分析 40-44 3.3.1 转速和气体流量对干床压降的影响 40-41 3.3.2 转速和气体流量对湿床压降的影响 41-43 3.3.3 液体流量对湿床压降的影响 43-44 3.4 折流式超重力机压降的回归方程 44 3.5 本章小结 44-45 第4章 旋流板式塔吸收含氨废气的传质性能 45-55 4.1 旋流板式塔吸收含氨废气的实验 45 4.2 旋流板式塔吸收含氨废气的方法 45-46 4.3 实验仪器和药品 46 4.4 旋流板式塔吸收含氨废气的结果与分析 46-52 4.4.1 吸收率的影响因素 46-47 4.4.2 气体中的氨浓度和吸收剂的水力负荷对理论板数的影响 47-50 4.3.3 吸收剂浓度和水力负荷对理论板数的影响 50-52 4.5 旋流板式塔吸收含氨废气的回归方程 52-54 4.5.1 纯水为吸收剂的回归方程 52-53 4.5.2 硫酸溶液为吸收剂的回归方程 53-54 4.6 本章小结 54-55 第5章 表面活性剂对吸收传质性能的影响 55-61 5.1 表面活性剂影响旋流板式塔吸收含氨废气的实验 55 5.2 实验仪器和药品 55 5.3 表面活性剂影响旋流板式塔吸收含氨废气的结果与分析 55-59 5.3.1 表面活性剂种类对理论板数的影响 55-56 5.3.2 表面活性剂浓度对吸收率的影响 56-57 5.3.3 表面活性剂浓度在不同吸收剂中对理论板数的影响 57-59 5.4 表面活性剂影响纯水吸收剂吸收含氨废气的回归方程 59-60 5.5 本章小结 60-61 结论 61-63 参考文献 63-69 附录A 攻读学位期间发表的论文 69-70 致谢 70
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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