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本课题研究了利用生活废弃物(暖贴)及粉煤灰制备聚硅酸多金属盐复合型混凝剂(Polysilicate Multi-metal-composite Coagulant简称“PSMC”)的工艺,处理生活污水验证制备该混凝剂的实际废水的重现性和实用性及优化实验处理结果,用三维荧光光谱仪监测水质处理效果,利用计算流体力学研究不同转速下的混凝流场特征,建立了名为“聚硅酸多金属盐复合型混凝剂参数工艺预测系统”的应用软件。主要实验研究内容如下所示:(1)制备聚硅酸多金属盐复合型混凝剂原料废弃暖贴的单因素处理影响规律及以响应面优化实验因素,得到响应面模拟拟合度较好,得到该工艺的最佳因素水平组合为:H2SO4体积35ml,水浴加热温度100℃,加热时间2h;(2)通过单因素实验及响应面优化实验,综合考虑聚硅酸多金属盐复合型混凝剂的制备因素:n(M)/n(Si)、n(Fe+Zn)/n(Mg)、n(Fe)/n(Zn)的摩尔比,影响聚合反应的pH值、温度及时间。制备的最优条件为聚合反应的pH值、温度及时间分1.45、40℃及35min时,制备原料的摩尔比n(M)/n(Si)、n(Fe+Zn)/n(Mg)、n(Fe)/n(Zn)分别为:4:1,2:1,1:1。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光学显微镜、紫外可见吸收光谱等表征手段分析PSMC,结果表明PSMC是无定型的高分子聚合物,且外观呈空间网状结构,比表面积较大,卷扫网捕和吸附架桥能力较强,有较好的混凝效果。(3)聚硅酸多金属盐复合型混凝剂对腐殖酸废水,印染废水,生活污水处理效果的应用研究,说明PSMC对处理水样的适用范围广;PSMC处理采用生活污水为研究对象验证PSMC的实际应用效果,对比PSMC和PAC处理生活污水的混凝效果对比及混凝水力条件的选择,实验表明在相同的水质条件下,PSMC在低投加量的情况下水质处理效果上优于PAC,确定PSMC投加量为60mg/L混凝效果最好,余浊为2NTU,CODcr的去除率为81%,色度的去除率为95%,TP去除率为95%;采用正交实验研究PSMC处理生活污水的混凝水力条件,实验结果表明,在实际运行中,应根据不同的实际需求,提供不同的水力条件;采用三维荧光光谱技术对含有荧光类物质的废水处理效果的应用研究,如腐殖酸废水,景观湖水,水杨酸废水,三维荧光光谱能够直观的观测到混凝剂对水中荧光类物质的去除效果。(4)运用计算流体力学对实验过程中设备的流场进行数值模拟,采用FLUENT模拟六联搅拌器流场,对搅拌片转速分别为a:166r/min,b:200r/min,c:300r/min三种状况下的工况下桶内流域搅拌情况。由Z=0和Y=0平面的速度云图可知200r/min条件下边缘流速最大,搅拌叶片背面涡旋现象最小;由速度矢量云图模拟可知搅拌速度为300r/min和200r/min是空穴现象较小,200r/min时筒体内部搅拌较均匀,有利于混凝作用;湍动能云图模拟,可知发现搅拌速度越大,筒体内部的湍动能越稳定,在搅拌速度为200r/min和300r/min时,筒体内部的湍动能更佳。(5)絮体的生长模型中,研究絮凝体的生长过程,都是在理想状态下,通过对实际运行过程中存在的絮体破碎再凝聚过程编写模型模拟,探讨不同因素对模型生长的影响,并用模拟絮体跟真实絮体模拟对比,从而说明破碎再凝聚模型模拟的必要性。通过图像跟分形维数的比较,建立水质指标参数、混凝工艺参数跟分形的数学模型,借助MATLAB GUI软件将所有的数学模型编入程序,程序命名为“聚硅酸多金属盐复合型混凝剂参数工艺预测系统”。