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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。
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