石材论文：石材加工污水处理工艺及过滤设备的研究 7页

'石材论文：石材加工污水处理工艺及过滤设备的研究【中文摘要】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。【英文摘要】Inthestonecuttingandpolishingprocess,itwillproducemassivehighturbiditysewage,whichwillcausethewasteofwaterandenvironmentalpollution.Basedontheexperimentandnumericalsimulationofcombining,thesubjectputsforwardanewtypeofdewateringsystemforsmall-sizedandmedium-sizedstonematerialenterprise.Accordingtothesequenceofsewageflocculent,precipitation,concentrationandsolid-liquidseparation,thesubjectdesignsaneconomictreatmentprocessanddewateringequipment.Thisnewsystemwillpromotethedevelopmentofstonesewagetreatingtechnology,andguidetherelatedstonerecyclingindustries.Itconformstothedevelopmenttrendofthecirculareconomy.Learningfromthematuretreatmenttechnologyofthe generalindustrialanddomesticsewageprocessingindustry,thesubjectproposesanoverallplanningofsludgedewateringsystemaccordingtotheenterprise’srequirementsandconveniencetoupgrade,includingtheprocessingcraft,feedingsystem,dehydrationsystemsandauxiliarysystem.OnthebasisofonestoneenterprisessewageproductionstatusinRizhaocity,thesedimentationtankwasredesigned,theparameterdesignwasaccomplished,andasetofcompleteprocesswasputforwardinthispaper.Thesubjectconductedtheexperimentalstudyofsludgeresistancewhichispartofstoneinherentcharacteristic.Theresistanceachangessignificantlywhenthesludgeconcentrationislowerthan0.20g/ml,unobviouswhenoverthevalue.ItsfiltrationtimeandthemoisturecontenthasgreatlyimprovedwhenchoosingpolymerizationAlCl3(PAC)andpolyacrylamide(PAM)asadditives.Thespecificresistanceis0.77×107cm/gwhenPAMsolutionis10ml,PACsolutionis7mlwhichwasaddedinaccordancewiththeratio,whichdecreased55.2%thanthecasewithoutaddingflocculantand30%thanthecaseaddingPAMsolutiononly.Itimprovestheflocculation,andprovidesareferenceforimprovingthetreatmentprocessandfilteringparametersfurther.Flowfieldofthethree-dimensionalentity filteringmodelwasestablishedusingPRO/E,andthemodelwasmeshedwithGAMBIT.UsingdiscretephasemodelandcombiningtheEulermodel,voltageforce,velocityfielddistributionof0.7×0.7×0.03meters-filterchamberweresimulatedinFLUNTbasedonk-factorturbulencemodel.Accordingtotheanalysisofturbulenceeffectonpulpseparationspeedonthedifferentconditions,itobtainedtheidealfilterparameters,offeringguidanceforselectingthespecificmodelofequipmentandenrichingfiltrationtheory.Itdesignsasetofperfectsludgedewateringequipment,determinesthebasicstructureofpressurefilter;choosespolyesterfilterclothasthefiltermedium,whichhavefiltermeshbetween300to400.Itchoosespneumaticdiaphragmpumpsasnewmaterialfeedingequipment,estimatesthepump’sspecificmodelsandrealizesthematchingrelationsbetweenthepumpandfilterpress.Theconveyorbelt,reservoirmudboxesandauxiliaryequipmentweredesigned,PLCcontrolsystemwasintroducedandthedesignofcontrolsystemwascompleted.Facingthe1～10setsscaleenterprise,itseriesthesludgedewateringsystem,evaluatesthesystemoperationcostandsocialbenefits.Analysisshowsthatthesystemsatisfiessewagetreatmenttechnologyrequirementsofstoneenterprises. 【关键词】石材污水污泥比阻数值模型压滤机【英文关键词】stonesewagesludgeresistancenumericalmodelfilterpress【目录】石材加工污水处理工艺及过滤设备的研究摘要9-10ABSTRACT10-11第1章绪论12-221.1课题研究背景12-131.2石材污水处理技术研究现状13-191.2.1石材污水处理技术发展13-161.2.2过滤设备发展现状16-171.2.3过滤理论的发展17-181.2.4絮凝理论及实践18-191.2.5多相流理论及数值模拟191.3课题研究的目的及意义19-201.4课题研究的主要内容201.5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22-382.1新型石材污泥脱水系统总体规划22-242.1.1总体设计原则222.1.2总体设计指标22-232.1.3系统功能划分23-242.2污水处理工艺分析24-272.2.1一般工业污水处理工艺流程24-252.2.2污水处理原则252.2.3一般污水处理方法25-272.3新型石材污水处理工艺设计27-292.3.1石材污水处理设计指标272.3.2石材污水处理工艺设计27-292.4工艺参数设计29-362.4.1自由沉降理论29-302.4.2 现有沉淀池的改造设计30-352.4.3絮凝剂的添加35-362.5工艺分析36-372.5.1系统平面布置36-372.5.2工艺流程分析372.6本章小结37-38第3章石泥脱水特性的优化分析38-563.1石材污泥过滤特性的分析383.2实验方案设计38-413.2.1实验分析38-393.2.2污泥比阻的测量方法39-403.2.3絮凝剂的选取40-413.3实验操作过程41-453.3.1实验药剂与仪器41-423.3.2实验操作过程42-453.4实验数据的记录处理45-483.5实验数据的分析48-543.5.1数据的计算48-503.5.2石材污水过滤特性分析50-543.6本章小结54-56第4章石泥脱水过滤数值模拟56-704.1流体运动基本方程56-584.2数学模型及其算法58-614.2.1湍流模型58-594.2.2多相流模型59-604.2.3模型数值算法60-614.2.4CFD-FLUNT614.3石材污水过滤模型的建立61-644.3.1在PRO/E中三维实体模型的建立61-624.3.2GAMBIT网格划分624.3.3压滤离散模型的建立62-644.4过滤模型的分析64-694.4.1压力和速度分布64-664.4.2固相率分布66-674.4.3不同截面下的分布67-694.5 本章小结69-70第5章石材污泥脱水设备设计70-865.1脱水装置的总体结构70-715.2脱水装置的结构71-735.2.1厢式压滤机的机械结构71-725.2.2厢式压滤机的液压系统72-735.2.3过滤介质的确定735.3入料系统的设计73-795.3.1泵的参数选型原则73-745.3.2入料泵的型号745.3.3入料泵参数的确定74-785.3.4泵的安装78-795.4辅助系统的设计79-825.4.1输运设备79-805.4.2控制系统的设计80-825.5系统运行分析82-845.5.1经济效益分析82-835.5.2新型石材污泥脱水系统83-845.6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'