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针对目前我国中水回用的现状,在硅藻土过滤技术(DEF)的基础上,首次将PDF(PAC-DE)即硅藻土与粉末活性炭联用预涂膜过滤技术应用于洗浴废水的处理中。本课题将学校公共浴室的洗浴废水作为实验原水,通过烧杯试验和中试实验详细研究了PDF技术用于洗浴废水处理的可行性并对该技术各影响因素进行了最优化分析,此外采用CFX5.6软件对硅藻土过滤器内的流场进行了数值模拟,希望通过数值模拟了解过滤器内的流场,进而解释试验中出现的现象并对过滤器结构的改进提供依据。同时通过数值模拟也可以对该类型袋式过滤器结构尺寸的优化设计提供一定的理论依据。
首先,通过混凝实验对混凝法的各影响因素:混凝剂种类、投加量及水力条件等进行分析,并通过正交实验得出针对试验原水的最佳实验工况。
其次,通过过滤和吸附试验,结果表明预涂膜过滤技术处理洗浴废水是可行的,硅藻土与粉末活性炭的组合对原水的去除效果优于单独使用硅藻土的效果。
再次,通过中试实验分别对预涂量、PAC种类、PAC和DE配比及附加剂种类和配比等影响因素进行了考察,对实验结果从出水流量随运行时间的变化关系、各污染物的去除率和经济因素等方面综合考虑,建议本试验设备最优运行工况为采用小于200目的PAC,预涂量800g、预涂剂配比DE:PAC=3:1,附加剂投加量62.5mg/L,附加剂配比DE:PAC=1.5:1,初始过滤速率为1.55m<3>/h。
此外,本课题采用计算流体力学软件CFX对单根过滤组件和三根过滤组件过滤器内的流场进行了数值模拟,得出过滤器内速度和压力的分布规律,模拟结果表明该方法对于此类过滤器流场的数值模拟是适用的。
通过分析比较得出增加过滤组件数目可以有效地提高过滤器内流体的速度,从而提高过滤效率,由此可见增加过滤组件后出水流量不是过滤组件数目之间的倍数关系,而是要大于该倍数,但过滤组件的平面布置也直接影响着过滤效率。
在进水流量和过滤器断面尺寸一定的情况下,对不同高度过滤器的速度场和压力场进行分析,结果表明:随着高度的降低,速度和压力的死区均在逐渐减小,但并不是随高度的降低成比例减小的,这说明了对于一定断面尺寸的过滤器,高度对其速度场和压力场影响很大,且存在一个最佳的高度。针对本课题所采用的过滤器,当高度为0.7m时,过滤器内的速度较大且造成的死区较小,过滤效率较好。这与实验中出现的现象吻合,实验中过滤器顶部大约有20cm左右区域出现涂膜效果较差,过滤效果不好的现象。