磁混凝锥盘澄清器数值模拟及试验研究

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目前通常采用混凝沉淀法分离污水中的固体,但对比重轻、粒径小的颗粒去除效率低,且设备占地面积大、能耗高。本文提出“静态混合器+锥盘澄清器”组合处理方法,通过加入磁种强化混凝,利用静态混合器生成磁絮体,并在澄清器中快速沉降。本文重点研究锥盘澄清器的分离性能。  污水以一定压力由切向入口进入澄清器,形成离心力场,加快磁絮体混合与沉降;澄清器柱段设置锥盘,增大沉降面积并减小沉降距离,利于小絮体结合成大絮体。利用流体动力学软件对内部流场进行数值模拟研究,结果表明锥盘澄清器内部剪切力变小,锥段部位大涡旋数量减少,絮凝水力条件得到改善;研究同时发现:适当增加进口速度、插入深度、筒体高度,缩小盘间距均可以改善内部流场,提高分离效果。  为进一步验证模拟结果,进行了澄清器分离性能试验。单因素试验研究了进口速度、盘体插入深度、盘间距、筒体高度、溢流口直径对澄清器分离效果的影响规律;正交试验优选出最佳参数组合,并对某煤矿矿井水进行试验。结果表明:加入磁种后,ss与浊度去除率相比常规絮凝分别提高49.9%和50.4%,处理量提高了1.02倍;增设锥盘后,ss与浊度去除率相比无锥盘提高50.68%和42.9%,处理量提高了1.08倍。试验发现,适当增大污水进口速度可以提高澄清器分离效果,但当速度上升到2.3m/s时,水质变差,是由于磁絮体受到剪切破坏导致;增大锥盘体插入深度、减小盘间距均可以提高分离效果;增大柱段高度利于延长絮体沉降时间,但当柱段高度达到700mm时,变化已不明显;改变溢流口直径,出水水质整体变化较为平缓。由正交试验极差分析,确定了最佳结构参数组合:进口速度1.6m/s,盘体插入深度400mm,锥盘间距20mm,筒体高度600mm,溢口直径40mm。处理ss含量为400mg/L-500mg/L的矿井水,去除率达到93.7%,处理后ss含量为20mg/L-30mg/L。  研究结果对难沉降污水快速除固分离有一定的理论指导意义,在矿井水及其他污水处理工艺中有广阔的应用前景。
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