厢式隔膜压滤机污泥深度脱水过滤特性研究

摘要

随着我国城镇污水处理厂的大规模建设，其产生的污泥已成为新的环境污染源，这些污泥具有高含水率等问题，所以对这些污泥的深度脱水成为人们重点研究的课题之一。研究发现，对城市污泥经药剂改性后，用厢式隔膜压滤机对污泥进行深度脱水处理，能形成含水率低的污泥滤饼，实现污泥减量化。本文应用模拟仿真与实验相结合的方法，对厢式隔膜压滤机的污泥过滤过程及过滤特性进行了深入的研究。主要工作如下:
　　1、建立厢式隔膜压滤机单个滤室的物理模型，在CFD仿真软件Fluent中采用标准k-ε模型、混合模型、多孔介质模型等建立单个滤室内污泥固液两相流场的数学模型，为固液两相流进行模拟仿真提供条件;
　　2、应用上述建立的模型对厢式隔膜压滤机单个滤室内固液两相流场的速度分布、压力分布、浓度场分布进行模拟仿真，得到了滤饼两端压降变化规律、滤饼的形成规律以及滤室内污泥两相流的基本流动规律等;
　　3、不同过滤压力下的仿真分析。研究了不同过滤压力下滤室中的速度分布以及形成滤饼的含水率的变化规律;
　　4、不同进料方式下的仿真分析。对比污泥由滤室中心进料方式与由滤室上部进料方式，研究其滤饼形成规律以及形成滤饼的均匀性，结果表明污泥由滤室中心进料方式优于由滤室上部进料方式;
　　5、最佳滤室厚度的确定。研究了不同滤室厚度下形成的滤饼含水率以及单位时间滤饼量产率，综合分析发现本研究模型的最佳滤室厚度为12mm;
　　6、对厢式隔膜压滤机进行过滤性能实验，并将得到的实验结果与仿真结果进行对比，发现最大误差在10％以内，验证了仿真结果的正确性;通过终止进料后进行压榨脱水处理，使得滤饼的含水率进一步降低，同时，该过程也找到了合适的压榨起始时间点。
　　论文的研究结果可用于指导厢式隔膜压滤机的设计和使用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源及研究意义

1．2 常用污泥过滤脱水设备及特点简介

1．2．1 重力过滤机

1．2．2 离心过滤机

1．2．3 真空过滤机

1．2．4 加压过滤机

1．3 国内外压滤机滤饼过滤模型与压榨模型研究现状

1．3．1 国内外滤饼过滤模型研究现状

1．3．2 国内外滤饼压榨模型研究现状

1．4 本文研究内容与方法

1．5 本章小结

2 厢式隔膜压滤机污泥固液两相流场建模

2．1 厢式隔膜压滤机结构及工作原理

2．2 可压缩滤饼恒压过滤方程

2．3 两相流数学模型的选择

2．3．1 两相流数值模拟方法

2．3．2 多相多孔介质模型的控制方程

2．4 两相流湍流模型的的选择

2．4．1 RNG k-ε模型

2．4．2 标准k-ε模型

2．5 边界条件的处理

2．5．1 入口边界条件

2．5．2 出口边界条件

2．5．3 壁面条件的处理

2．5．4 多孔介质设置

2．6 方程的离散与算法

2．6．1 离散格式的选择

2．6．2 压力的插值方法

2．6．3 压力-速度耦合方法

2．7 数值模拟路线

2．8 本章小结

3 厢式隔膜压滤机单个滤室内流场数值模拟

3．1 模型的建立与网格划分

3．2 厢式隔膜压滤机单个滤室内流场模拟结果分析

3．2．1 速度场分布

3．2．2 压力场分布

3．2．3 浓度场分布

3．3 本章小结

4 厢式隔膜压滤机污泥过滤性能影响因素研究

4．1 过滤特性评价指标

4．2 操作参数对过滤性能的影响

4．3 结构参数对过滤性能的影响

4．3．1 改变污泥进料方式对过滤性能的影响

4．3．2 改变滤室厚度对过滤性能的影响

4．4 本章小结

5 实验研究

5．1 实验系统的组成

5．2 实验用污泥及相关设备

5．2．1 污泥特性

5．2．2 实验设备

5．3 实验结果分析

5．3．1 污泥过滤速率随滤液容量的变化规律

5．3．2 过滤压力对过滤性能的结果分析

5．3．3 选取合适的压榨起始时间点的实验结果分析

5．4 本章小结

6 结论及展望

6．1 主要工作及结论

6．2 不足和展望

参考文献

攻读硕士期间主要的研究成果

致谢