上流式移动床过滤装置的流体动力学模拟与实验研究

摘要

移动床过滤技术是近年来国外研究成功的一种新型水处理过滤技术，能在连续过滤的同时完成滤料的清洗循环，从而使滤床一直保持清洁高效的状态，保证出水水质稳定。国内对该过滤技术的研究还处于初级阶段，急需进一步的研究发展和应用。 该论文报道通过小型装置的实验研究分析，影响上流式移动床过滤器出水水质的主要因素：结果表明合理的运行条件为：当过滤速度v＜8m/h，滤层厚度h=70cm，滤料粒径d=(0.7～1.0)mm，砂循环速率WZ=(1.5～3)mm/min。 通过对移动床过滤理论和系统运行状况的分析，建立移动床过滤的数学模型。分析了滤层中水流流动形态和流体在滤床中所受的阻力，从经典的达西公式和科泽尼—卡曼方程着手，得出清洁滤层的过滤阻力模型，在此基础上结合深层过滤物理模型，引入微元概念，得到了截污滤层的过滤阻力数学模型，明确了过滤阻力随各种参数的变化关系。上述结果对该过滤技术的推广应用具有重要的意义。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2移动床过滤工艺的发展

1.3课题的提出和研究内容

第二章文献综述

2.1过滤理论研究发展历程

2.2过滤机理

2.2.1迁移机理

2.2.2附着机理

2.2.3浊质脱落机理

2.3过滤理论数学模式

2.3.1过滤方程式

2.3.2过滤澄清方程式(过滤效率理论)

2.4过滤的水头损失

2.4.1清洁滤层的水头损失

2.4.2截污滤层的水头损失

2.5过滤的反冲洗机理

2.5.1普通砂滤池的反冲洗机理

2.5.2上流式移动床过滤器的洗砂机理

第三章实验条件和实验方法

3.1上流式移动床过滤装置

3.1.1过滤器筒体

3.1.2布水管

3.1.3提砂装置

3.1.4洗砂器

3.2过滤器的运行工况分析

3.2.1上流式移动床过滤器的运行机理

3.2.2运行状况

3.3实验工艺流程及实验运行条件

3.3.1实验工艺流程

3.3.2实验运行条件

3.4实验测试项目

第四章上流式移动床过滤器的影响因数的实验研究

4.1过滤器主要工作参数对过滤器过滤效果的影响

4.1.1过滤速度对过滤器过滤效果的影响

4.1.2滤料粒径对过滤器过滤效果的影响

4.1.3滤层厚度对过滤器过滤效果的影响

4.1.4砂循环速率对过滤器过滤效果的影响

4.2原水浊度对过滤器过滤效果的影响

4.3移动床过滤的工作层及临界砂循环速率

4.3.1移动床过滤的工作层

4.3.2临界砂循环速率

4.4小结

第五章上流式移动床过滤器的数学模型和过滤阻力模型

5.1移动床过滤的传质动力学研究

5.1.1移动床过滤数学模型的建立

5.1.2数学模型的确定

5.2移动床过滤的水力学分析

5.2.1滤料的主要参数

5.2.2移动床过滤滤层中的流态分析

5.2.3滤层的毛细管模型

5.2.4移动床过滤的清洁滤层的水头损失

5.2.5移动床过滤的截污滤层的水头损失

5.3小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢