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  • 海绵铁除氧剂滤料直接过滤数学模型的研究及模拟计算

    来源:北京中控建投 时间:2014-06-26 点击次数:

    海绵铁除氧剂滤料直接过滤数学模型的研究及模拟计算 提要通过对均质海绵铁除氧剂滤料直接过滤数学模型的研究及模拟计算,分析、讨论了滤层设计优化的基本思路和方法,并对原有评判滤池特性的指标进行了评析,为滤层的优化设计提供了理论依据。      滤料层是快滤池的主要组成部分,是滤池良好运转的关键。滤池工艺设计的主要任务是选择合适的滤料种类,确定合理的滤料粒径、滤层厚度和滤速。长期以来,滤池的设计主要依靠经验,目前给出的一些有关滤层优化的经验公式和试验分析方法,并没有考虑到滤层截污的机理和过程,加上这些方法需要以大量的试验为基础,使得优化研究的实用性受到限制。本文将结合对均质海绵铁除氧剂滤料直接过滤模型的研究,通过计算、分析,阐述滤层设计优化的基本思路和方法。      1均质海绵铁除氧剂滤料直接过滤的模型      均质海绵铁除氧剂滤料直接过滤的模型包括以下方程式:水头损失方程:ӘHӘx E218μs2 0upgE301+ σv1-E00.6式中H———水头损失,cm;x———滤层厚度,cm;μ———水的粘性系数,g/(cm•s);s0———清洁滤层内比表面积,cm2/cm3;u———滤速,cm/s;p———水的密度,g/cm3;g———重力加速度,cm/s2;E0———清洁滤层的空隙率;σv———滤层中的浊质体积比沉积量,cm3/cm3。      滤层中水流平均速度梯度:G E14.7us0E201+ σv1-E( )01.0式中G———滤层中水流平均速度梯度,s-1。      物料平衡方程式:ӘσmӘt +uӘcӘx E0 (3)式中σm———滤层中的浊质质量比沉积量,mg/cm3;c———水中浊质浓度,mg/L。      滤层内体积比沉积量与质量比沉积量的换算关系:ӘσmӘt Eqs ( μG)1/2ӘσvӘt式中qs———换算系数,g/cm3。      滤层去除效率表达式:ӘcӘx E-αηpc (5)αE 11+μG/τsf1-σvE( )v 1+ σv1-E01.01-σvE00.8p E 12.21dv0.22+0.781-σvE( )0      式中α———单元滤床的附着效率;η———单元滤床的输送效率;p———单位厚度滤层中单元滤床个数,1/cm;ψ———海绵铁除氧剂滤料颗粒球形度系数;ψf———水中悬浮颗粒球形度系数;dv———滤料颗粒等体积球径,cm;d———水中悬浮颗粒等体积球径,cm;τsf———絮体与海绵铁除氧剂滤料表面的结合强度,g/(cm•s2);      τpf———絮体与沉积物间的结合强度,g/(cm•s2)。      滤层内的絮凝方程式:EӘdӘt+uӘdӘx E 4Eαffd1+kG(3-k)ψ3/2f πaq•c αffE 11+μG/τff式中E———滤层的空隙率;αff———絮体碰撞后附着效率;τff———絮体与絮体间的结合强度,g/(cm•s2);k———系数;aq———絮体内质量与体积的换算系数,g•cm3-k。

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