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磁絮凝反应器开发与应用研究

作　者: 刘兴
导　师: 吴春笃
学　校: 江苏大学
专　业: 环境工程
关键词: 磁絮凝磁絮凝反应器设计开发优化废水处理
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

混凝／絮凝工艺是一种重要的环保技术,在水和废水处理中应用广泛。然而其在应用过程中还存在处理效果不稳定、难以回收利用、絮凝剂用量大、化学污泥产量大等缺点。因此,开发新型絮凝技术,研究如何把絮凝阶段高速化、高效化一直是人们关注的课题。随着科学技术的发展和跨学科的综合利用,将磁场应用于废水处理已成为一项新型的水处理技术,它可以单独使用也可以与其它水处理技术联合使用,其具有能耗低、易于操作、无二次污染且成本低。可见,将磁絮凝技术应用于废水处理具有广阔的前景。在上述背景下,设计开发了一种新型磁絮凝反应器。以亥姆霍兹线圈为技术思路提出了5对圆形线圈组构的技术方案,实现由1nT到100mT磁场强度的连续可调,集经济性和实用性于一体,同时利用MATLAB软件模拟了亥姆霍兹线圈之间的磁场分布,结果显示在亥姆霍兹线圈内部可近似看作匀强磁场。采用改进的k-ε双方程模型对反应器内速度场进行了数值模拟,研究发现,在反应器反应区存在较大范围的死水区,影响了絮凝效果。根据模拟结果,对反应器进行了改进,通过在反应器中加设两道折流板,使颗粒运动的紊乱程度得到加强,使颗粒间碰撞机会增多,优化了死区对絮凝效果的不利影响。同时,研究了磁场强度、絮凝剂投加量、磁种投加量、废水pH对絮凝效果的影响。在单因素分析的基础上,采用正交试验方法对絮凝工艺做了研究,利用MATLAB软件建立了TSS和TP去除率的二次多项回归模拟方程并进行了响应曲面分析。实验结果表明,在场强为60mT,磁种投加量为150mg/L,絮凝剂投加量为4ml/L,废水PH值为6条件下,对模拟废水中的TSS、浊度、COD、TP和NH₃-N的去除率分别为98.4%、98.6%、63.9%、93.2%和36.6%,取得了较好的净水效果。最后,在试验研究的基础上,采用磁絮凝反应器对溢流污水,生活污水和印染废水进行处理。取得了良好的处理效果,为该技术的工程化应用提供依据。

磁絮凝反应器开发与应用研究

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