盐酸金刚烷胺废水处理工程设计实例

采用"隔油-中和沉淀-组合兼氧-A/O-二沉"工艺处理盐酸金刚烷胺废水,介绍了处理构筑物及相关工艺设计参数。该工艺运行结果表明,在系统进水CODCr:3500～6500 mg/L、NH3-N:65～152 mg/L的情况下处理出水CODCr能稳定在450 mg/L以下,NH3-N稳定在35 mg/L以下,出水水质能稳定达到污水厂纳管要求。

基于AQUATOX模拟的小球藻处理水产养殖废水试验

目的 为实现低碳快捷处理水产养殖废水,探究利用小球藻处理废水的最优方案。方法 以某鲅鱼养殖基地水体为对象,利用AQUATOX软件建立水生态环境模型,根据不同的水产养殖废水浓度、水力停留时间和流量建立5个试验组,稀释后投加5 mg/L的小球藻藻种,模拟分析小球藻的处理效果,并将结果与实测数据进行对比。结果 投加小球藻的最适比例为:ρ(小球藻)∶ρ(TN)∶ρ(NH_(3)-N)∶ρ(TP)∶ρ(CODcr)=1∶16.8∶3.2∶0.8∶40;最适投加比例的小球藻对废水中的TN、TP、NH_(3)-N、CODCr的处理效率分别达到了73%、72.5%、94%、75%;藻生物量也达到了初始值的26倍。结论 应用AQUATOX模型可以快速实现小球藻处理水产养殖废水方案优化,TN、TP、NH_(3)-N和CODcr质量浓度模拟结果的平均相对误差分别为0.32%、2.52%、4.83%和0.10%。

曝气式增湿除湿蒸发工艺处理高盐废水的模拟分析与优化

高盐废水在废水中属于极难处理的一类,对环境危害极大。为了高效处理高盐废水,设计了一种直接接触的曝气式增湿除湿蒸发工艺,并利用Aspen Plus软件对该工艺进行模拟。通过实验验证发现模拟数据与实验数据的最大偏差不超过10%,确立了模型的可靠性及模拟结果的正确性。为降低曝气式增湿除湿蒸发工艺的能耗,对曝气式增湿除湿蒸发工艺进行多工况模拟。结果表明,蒸发速率随溶液温度的升高呈指数型增长,随盐度的增大而减少。冷凝效率随冷凝温度的升高而降低,随初始内部冷却水量的升高而升高。增湿除湿系统造水比随着溶液温度和冷凝温度的增大呈现先增大后减小的趋势,能量消耗比则呈现先减小后增大的趋势,最大造水比为1.79,最小能量消耗比为0.77。根据造水比和能量消耗比得出系统最佳工作范围:溶液温度为60~80℃,冷凝温度为20~40℃。

电辅助磺化聚砜膜分离医药废水传递机理的分子动力学模拟研究

医药生产废水的膜法分离技术对实现绿色医药化工意义重大。其中,通过电场辅助强化膜分离效率,阻止荷电医药分子迁移、离子跨膜传递,有较好的应用前景。但目前尚无分子尺度模型揭示相关膜界面和膜传递通道内的分离机制,也制约了相关新型膜材料设计和膜技术研发。利用分子动力学模拟(MD)技术,从分子层面上探究电场辅助下的磺化聚砜膜(SPSf)分离头孢呋辛钠医药废水的机理,并模拟膜内含水量对离子传递行为的影响。模拟过程中能量、温度波动低于10%,证明模型设定与计算方法可靠;所构建模型玻璃化转变温度与实验值接近,证明所选力场合适,所得数据可用于后处理及结果分析。结果表明,外加电场增强膜表面带电基团对同性离子的排斥能力。随着电场在一定程度上的增强(0~0.15 V·Å^(-1)),解离后的荷电膜对带负电粒子排斥能力增强(SPSf解离后,膜表面头孢呋辛离子强度下降15.7%),对Na+吸附更强(Na+强度增加19.4%),证明电增强Donnan效应与电增强吸附/脱附是电辅助荷电纳滤膜分离医药废水的主要作用机理。此外,分析了电场强度与膜内含水量对离子在SPSf膜体系中扩散的影响。在模拟实验范围内,随着含水量与电场强度增大,荷电膜内离子扩散能力增强;在膜内含水量λ=2.0、0.10 V·Å^(-1)时,Na+扩散系数与头孢呋辛离子扩散系数相差1.54×10^(-6)cm^(2)·s^(-1),在这种条件下离子选择性最高。通过分子动力学模拟技术(MD)从微观层面解释电辅助荷电膜分离医药工业废水的调控机理,为理性设计和选择荷电膜材料与膜表面的基团改性提供了有益的理论参考。

PAC/PDM复合混凝剂对模拟印染废水混凝脱色效果研究

采用混凝烧杯实验,以脱色率和CODMn去除率为指标,研究特征黏度(0.63 dL/g、1.53 dL/g、2.63 dL/g)及复配比例(15:1、10:1、5:1)系列化的复合混凝剂PAC/PDM对模拟印染废水的混凝脱色效果和机理。结果表明,PAC/PDM具有良好的混凝脱色效果。其中,PAC/PDM(2.63/10:1)对活性红、活性蓝的混凝脱色效果最好,其最佳脱色率分别为98.67%、90.83%,最佳CODMn去除率分别为86.44%、80.79%;PAC/PDM(0.63/15:1)对分散红、分散深蓝的混凝脱色效果最好,其最佳脱色率分别为99.30%、99.18%,最佳CODMn去除率分别为86.49%、86.41%。结合Zeta电位测定及絮团形貌观察,PAC/PDM处理模拟印染废水的混凝机理主要是电中和吸附架桥。

低温低压脱硫废水蒸发物性模拟研究

根据谱尼-脱硫废水水质分析,电厂脱硫废水中盐的主要种类为含Na^(+)、Mg^(2+)的氯盐,主要不溶物为CaCO_(3)。利用Aspen Plus软件对低温低压脱硫废水的蒸发特性进行数值模拟,结果显示,脱硫废水的泡点温度随着溶液含盐量的增大而升高;在相同的泡点温度下,NaCl溶液的质量分数要大于MgCl_(2)溶液以及两者的混合盐溶液的质量分数;随着溶液含盐量的增大,沸点升高值呈逐渐上升趋势;随着温度的升高,蒸汽压呈逐渐上升趋势;而随着溶液中盐浓度的升高蒸汽压呈下降趋势,均小于纯水蒸汽压,且温度越高与纯水在相应温度下的蒸汽压相差越多。数值模拟结果和文献中试验数据进行对比,结果显示,NaCl溶液模拟值与文献值基本相符,MgCl_(2)和NaCl混合盐溶液蒸汽压模拟计算值曲线在从文献中查找到的纯MgCl_(2)和纯NaCl溶液的曲线之间,证明此模拟方法拟合程度较高,可为实际应用提供指导。

脱硫废水旋转雾化蒸发塔的流场特性模拟研究

为分析脱硫废水旋转雾化蒸发塔内部的流场特性,基于CFD仿真软件建立了数值模型,并通过热态实验验证了数值模型的可靠性。在此基础上,以某600 MW燃煤机组旋转雾化蒸发塔为研究对象,模拟研究了塔径、塔高、导向锥等结构对塔内流场的影响。结果表明,随着轴向距离的增大,雾滴的蒸发速率会逐渐降低,径向上的分布范围会逐渐变广,最大粒径和中值粒径会逐步减小;塔体直筒中下部碰壁概率大于上部,且靠近灰斗的区域增幅明显,是相对易结垢区域;设计范围内,塔径和塔高对雾滴的蒸发过程影响较小,适当降低塔径和塔高可以降低产物碰壁概率;无导向锥时,导流装置易出现结垢,导向锥体的存在对烟气起到聚拢作用,但过高的导向锥会增加较大的阻力。

浅谈高盐废水三效蒸发流程模拟与应用

介绍了高盐废水三效蒸发Aspen plus工艺流程模拟,通过计算确定了工艺流程中关键技术参数,提出了蒸发装置在设计过程中需要注意的几点事项,为三效蒸发装置的操作运行提供理论指导。

基于UHOFe处理制浆造纸废水体系的计算模拟与优化

在保证废水水力停留时间的情况下,为研究上流式多相废水处理氧化塔(UHOFe)的结构及进水参数、搅拌转速对反应器内部流态均匀度的影响,通过计算流体力学(CFD)的数值模拟方法,考察装载搅拌桨叶对UHOFe反应器内部流场的影响情况。首先建立了反应器的参数化模型,通过引入平面内速度变异系数(MF)作为进水均匀度的评价指标,然后使用计算机流体力学软件ANSYS 2022,结合单因素实验以及正交实验,对反应器的内部流体流态进行三维流场数值模拟仿真。模拟仿真结果表明,装载搅拌桨叶可加强反应器内部液体的混合,且当出水口高度为12850 mm、入水口速率为3 m/s、搅拌桨叶尺寸为1300 mm、搅拌转速为140 r/min时,反应器内的进水均匀度效果最优,最有利于提升Fenton体系的药剂间混合效率,最终提高废水处理效率。

石墨烯废水资源化利用系统的稳态模拟与应用

建立了石墨烯废水资源化利用模拟系统,分析了效数、进料方式、操作条件对投资和运行费用的影响,优化了装置参数,采用逆流进料,预热温度为78℃的四效蒸发浓缩装置适用于石墨烯废水资源化利用的处置过程。将系统参数应用于废水处理工程的建设,该稳态模拟系统适用于石墨烯废水资源化利用装置的建设和日常运行指导,对该类装置的建设和运行提供了参考经验。

基于流程模拟的固定床气化含酚废水有机萃取剂研究

为了对煤化工废水中的固定床气化含酚废水进行处理,研究提出对含酚废水的萃取脱酚流程进行模拟,并对液-液相平衡数据进行分析,最终得出最佳的萃取参数。实验表明,通过分析不同的温度等影响因素下萃取相参数,选取萃取等级为6,萃取相比例为1:3.5的萃取参数,得出总酚剩余的质量浓度为298 mg/L,萃取率为93.05%,单元酚的剩余质量浓度为75.1mg/L,萃取率为83.1%。可见研究基于萃取流程模拟对含酚废水脱酚萃取的有效性,为煤工厂含酚废水处理提供了技术支持。

硫酸铵废水双效蒸发工艺模拟与研究

针对工业硫酸铵废水盐含量高、游离酸含量高、难生化的特性,以某4t/h硫酸铵废水处理装置为例,对除杂(金属除杂剂除杂、过滤器分离出金属离子杂质)后的硫酸铵废水采用ELECNRTL热力学物性方法、通过AspenPlus软件进行双效顺流蒸发工艺建模与模拟,模型计算参数与文献值的对比验证了ELECNRTL物性方法应用于硫酸铵废水双效蒸发工艺模型的可行性,并分析了废水中和过程以及双效蒸发过程的系统控制参数。分析结果表明:中和反应在偏碱性条件下进行可保证硫酸铵废水中的游离酸(H_(2)SO_(4))全部转化为(NH_(4))_(2)SO_(4),通过蒸发、浓缩、离心分离等可得到纯度达97%以上的硫酸铵产品,可进一步干燥制得肥料级硫酸铵产品或工业级硫酸铵(化工原料),具有一定的经济效益。

正渗透处理模拟印染废水的性能研究

实验以1 mol/L的NaCl溶液为汲取液,以活性染料印染废水、分散染料印染废水为原料液,探究不同染料类型、膜朝向及温度对正渗透性能的影响,以及不同情况下的膜污染情况。正渗透处理两种染料都有很高的水通量;AL-FS模式初始水通量为14.79 L/(m^(2)∙h),COD截留率为98.8%,色度为99.2%。AL-DS模式下分别为17.82 L/(m^(2)∙h)、93.2%和93.9%;温度由15℃升高到35℃,水通量增加了5.6%,COD截留率降低了1.1%,色度截留率降低了1.2%;超声清洗后AL-FS模式下恢复率为94.3%,AL-DS模式下为91.2%。AL-FS模式优于AL-DS,水通量随温度的升高而升高,膜清洗水通量恢复率较高。

曝气强化三维电极对含油废水水-油微界面破乳机制研究

三维电极体系下曝气对含油废水破乳除油效果有着显著性增强。本研究采用新型三相三维电级工艺,通过正交实验优化曝气条件,深入探讨强化水-油微界面破乳过程的控制机制。实验结果表明,曝气量由2.0 L/min降低到1.5 L/min,此时的COD和含油量分别为107、1.35 mg/L,满足回注水标准,且明显提高了节能效率。将曝气条件加入数值模拟,利用COMSOL软件模拟乳化油滴破乳及聚集的过程。在电场和气场力的共同作用下,增加了油滴拉伸变形的程度,破坏水-油微界面膜的机械强度,加速油滴脱稳过程,进而快速发生团聚。这一研究对强化电化学处理含油废水,具有重大的指导意义。

导流板角度对脱硫废水雾化蒸发性能影响模拟

旋转喷雾干燥技术作为脱硫废水零排放处理技术,具有废水适应性强、能耗低、投资低等优点,应用前景广阔。以某600 MW火力发电站机组脱硫废水喷雾干燥塔为研究对象,建立了雾化蒸发模型,开展喷雾干燥塔中导流板角度对脱硫废水雾化蒸发性能影响的数值模拟研究。结果表明,干燥塔内气体分配器将烟气分为流经内、外流道的2股烟气,内流道烟气首先与蒸发脱硫废水雾化后的液滴接触,直接影响脱硫废水的蒸发性能,外流道烟气可抑制内流道烟气产生的涡旋效应,避免雾化液滴喷溅至干燥塔壁面引起腐蚀。在雾化器下方形成低温区域,该区域内烟气与液滴的相对速度及温差较大,是雾化液滴蒸发的主要区域。内流道内导流板偏转角度对废水雾化蒸发性能的影响较外导流板明显;内流道内导流板角度越小,外流道内导流板角度越大,进入内流道烟气越多,脱硫废水蒸发时间与蒸发距离越短,其蒸发性能改善越显著。综合考虑,实际运行中建议内流道导流板角度设置为0,外流道导流板角度设置为45°。

三级模拟人工湿地对镉钨复合污染废水净化研究

为探究水培条件下,模拟人工湿地对镉(Cd)、钨(W)复合污染废水的净化效果及机理,本研究通过预实验筛选出的三种常见水生植物:再力花(Thalia dealbata Fraser)、旱伞草(Cyperus alternifolius L.)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris L.)搭建水培模式的三级模拟人工湿地,设3个处理,分别为单独种植处理(T1)、两两搭配种植处理(T2)、3种搭配种植处理(T3),对初始浓度为25μg·L^(-1)Cd、75μg·L^(-1)W的复合废水进行动态试验的研究。结果显示:T1、T2、T3三级模拟人工湿地的平均出水Cd浓度分别为3.30、3.20、2.75μg·L^(-1),平均去除率分别为87.01%、87.41%、89.18%;平均出水W浓度分别为24.02、20.14、26.75μg·L^(-1),平均去除率分别为68.24%、73.36%、64.62%,模拟人工湿地系统对Cd、W复合废水净化效果良好。T3处理共输入Cd约375 mg,系统截留333.75mg,其中植物富集截留102.66 mg,沉积物吸附截留231.09 mg;输入W约1 125 mg,系统截留723.75 mg,其中植物富集截留375.02mg,沉积物吸附截留348.73 mg。3种植物对Cd和W的富集效果良好,同种植物富集浓度沿出水方向降低,即第一级湿地>第二级湿地>第三级湿地。沉积物在系统中对两种重金属都有较大的吸附量,通过SEM电镜扫描其形态以及FTIR红外光谱图分析得知沉积物表面存在大量凹凸不平的吸附位点,存在主要吸附官能团:—OH、—COOH、C=C、C—O—C,揭示了沉积物对Cd、W吸附的部分机理。三级模拟人工湿地对废水中Cd、W净化效果良好,可以为钨矿区污染灌溉水中Cd、W的净化提供技术支撑。

脱硫废水零排放处理系统蒸发段翅片结构的数值模拟

构建了一套新型脱硫废水零排放处理系统,针对该系统中相变换热技术与多效蒸发技术的耦合点,对蒸发段烟气侧不同结构的翅片进行数值模拟研究。结果表明:翅片间距过小时,会增大烟气压降,使风机功耗过大,从而导致成本增加,当翅片间距为8 mm时,传热性能最佳;翅片高度过大时,传热阻力过大,翅片高度过小时,烟气压降过大,使得风机功耗过大,成本过高,当翅片高度为10 mm时,翅片管的传热性能最佳。

电渗析去除模拟放射性废水中核素的性能研究

运用小型电渗析装置配制含Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)的模拟放射性废水,研究了不同操作条件下电渗析对废水中核素的去除性能。结果表明,随着电压的升高,3种核素的总去除率均上升;随着流速升高,3种核素的总去除率均降低;随着pH升高,Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的总去除率降低,Cs(Ⅰ)的总去除率提高。在操作电压为12 V、流速为0.14 m/s和pH为6.0的条件下,Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)的总去除率分别为98.21%、97.77%和99.81%。

正弦交流电絮凝处理含锌电镀废水的研究

[目的]电镀废水中的Zn^(2+)污染控制是当前重要的工业水环境技术问题。[方法]采用正弦交流电絮凝技术和自制的电絮凝装置从废水中除去Zn^(2+)。采用数值模拟的研究方法对电絮凝装置进行了流场分析,并通过实验研究了溶液初始pH、电流密度、初始锌离子浓度、反应时间等因素对去除Zn^(2+)的影响,使用响应面优化方案的Box-Behnken设计获得Zn^(2+)最高去除效率的最佳工艺参数。[结果]钛篮孔板大于3层有利于实现电絮凝装置流场均匀分布;在pH=9、含120 mg/dm^(3)Zn^(2+)的模拟废水溶液中,施加电流密度为0.31 A/m2、频率为50 Hz正弦交流电,通电21.3 min,Zn^(2+)的去除率可达到98.80%。[结论]响应面优化可用于正弦交流电絮凝处理含Zn^(2+)废水的过程。

脱硫废水液滴旋转喷雾蒸发的数值模拟

以江苏某燃煤电厂的脱硫废水旋转喷雾蒸发设备为研究对象,对液滴蒸发效果的影响因素开展数值模拟研究。通过用户自定义函数(UDF)的方法将反应工程法(REA)编译到Fluent DPM模型中,完善废水液滴蒸发过程的传热和传质数学模型;研究烟气分布器导流板偏转角度、雾化盘旋转方向等对液滴蒸发效果的影响。研究结果表明:REA-DPM模型能够准确地描述废水液滴的蒸发过程,与电厂现场测试结果的相对误差在5%以内,说明模型的可靠性较好;增大外导流板偏转角度,有利于增强烟气旋流强度,缩短液滴竖直蒸发距离,实现更好的液滴蒸发效果;液滴射流方向与烟气旋流方向相反时,液滴运动要克服烟气旋流,有利于避免液滴碰壁的发生,并且逆向流动的对流换热作用更强,能促进液滴的蒸发。