洗手间生活污水处理设备 返回列表页

洗手间生活污水处理设备
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折流板反应器阴极面积建模
为优化折流板反应器的尺寸以获得zui大化的阴极面积，采用建模方式进行模拟。对折流板反应器的结构进行简化。反应器被简化为长方体，长宽高分别以a、b、c来代替；其中，a、b还是反应器门的尺寸，b、c还是内部阴极隔板的尺寸；每两个阴极隔板间距为d。在此基础上，核算箱体内部阴极面积。由于阴极板厚度远远小于其长与宽，因此阴极板厚度部分面积可忽略不计。阴极总面积应包含箱体内表面和隔板的正反面。
箱体内表面面积S阴极，内箱体=2（ab+bc+ac），隔板的正反面面积S阴极，隔板=2bcn，其中，n为隔板数量，且与a存在关系：a=d（n+1）。由此可知：S阴极=S阴极，内箱体+S阴极，隔板=2（ab+bc+ac）+2bcn=2（ab+bc+ac）+2bc（a/d-1）=2（ab+ac+abc/d）。
此处进行如下假定：（1）箱体体积V=abc，可以视V为定值，即在不改变V的前提下优化a、b、c；（2）b代表箱体内部可反应区域的高度，将其视为定值；（3）代表隔板间距的d值视为常量。由此假设可知，ac为一常量，令c=xa，
如果将式（1）视为S阴极与a的函数关系式时，即变成一元二次函数。该函数的对称轴（x=-b/2a）位于y轴左边且函数曲线经过零点。考虑到a的实际含义（a>0），该函数曲线只在象限具有实际意义。在此区间内，S阴极随a的增大而不断增大。

上述分析的实际意义在于：
（1）假设点是V=abc不变，即箱体现有的处理体积不改变，则理论水力停留时间不发生改变。这一点对于箱体的设计至关重要。
（2）假设第二点是b视为常量。b表示的箱体内部可供反应区域的高度；在实际中表示工人在清理水垢过程中需要操作的高度。因此，从实际情况出发，此值不宜太高或太低，否则不利于工人的清垢操作。以一般男性工人身高为170~175 cm来计算，考虑到反应器底部会垫高（有管线布置及电路布置等），加上工人干活会扬起手臂，整体反应器的高度应控制在180 cm左右较为合适。扣除掉外部附加的各种高度，b值选择在100~150 cm都应该是可行的。
（3）在上述两点假设的前提下，由前述分析可知，当a越大时，会使得S阴极越大；而阴极面积增加则会为水垢析出过程提供更多数量的反应位点，会有利于提高手动装置的除垢能力。
洗手间生活污水处理设备（4）当a越大时，即表明c越小，直观上即反应器越扁平化。箱体变扁后，工人在掏箱体深处的水垢时，操作深度变小，这将会有利于水垢清理工作的进行，也能够使得箱体深处的阴极上水垢被清理得更干净，有利于后续的结垢过程。
（5）假设第三点是d被视为常量。该值可以根据实际情况设定一个zui小值，并在箱体设计过程中加以固定。那么，当d固定，a增大时，根据n=（a/d）-1即表明箱体中隔板数量n会增加。由此可知，扁平化箱体内部会被分为更多数量的隔间。而隔间数量的增加，代表着水流程的延长，即在理论水力停留时间不变的前提下（即箱体体积和进水流量不变），实际水力停留时间延长，会有利于水垢去除过程，提高反应器的除垢能力。
上述分析表明，在保证处理量不改变的前提下，箱体的扁平化会有利于提高折流板反应器的可用阴极面积，进而增大反应器的除垢能力。
以自制折流板电化学反应器为核心，构建电化学除垢技术中试系统，并研究了相关参数对水垢去除过程的影响。XRD和SEM结果表明，中试条件下所生成水垢样品为具有层叠状形貌的方解石型碳酸钙，该形貌的水垢样品有利于被去除。水垢去除过程中，阳极酸性区域对碱度有去除作用，使得水样碱度去除率高于硬度去除率，由此能够降低水的结垢倾向，有助于达成“阻垢”的目的。
这一发现完善了电化学水垢处理技术的原理。阴极电流密度增大有利于提高处理效果，但是过大则会造成水垢在阴极的沉积效率降低；较合理的阴极电流密度为1.5 mA/cm2。阴极面积对水垢沉积过程影响较大，大的阴极面积有利于提高水垢沉积速率、降低设备能耗。