中水回用-武汉大学-彭瑞超.ppt

中水回用于循环冷却水系统结垢响应面模型设计研究,报告人：彭瑞超指导老师：于萍教授,内容提要,1.研究背景,2.试验方法,3.水质和加药量对循环水系统结垢影响研究,4.结论,1.研究背景,1.1循环冷却水在工业中的应用,制药系统,电力系统,化工石化,钢铁冶金,循环冷却水,循环冷却水在工业中应用广泛且耗水量巨大,1.2我国水资源概况,图1.1中国水资源现状图,为了节省水资源、缓解水资源危机，除了地面水、地下水之外，中水回用于循环冷却水系统目前得到了极高的重视，具有十分重要的意义。,1.3中水回用作循环冷却水存在的问题,腐蚀问题结垢问题微生物问题,对中水中一些能对循环冷却水系统的腐蚀和结垢产生影响主要指标进行评价，确定中水回用于循环冷却水过程中应主要控制的水质指标，为水深度处理提供参考。针对中水水质不稳定问题，研究中水水质与加药量之间关系，为中水水质改变，现场加药量的改变提供理论依据。,1.4本文研究的主要内容,2.试验方法,药剂的选用循环冷却水动态腐蚀试验,2.1试验中复配阻垢剂质量指标,本文中试验选定HPMA(水解聚马来酸酐):PBTCA(2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷)=3:1作为模拟循环冷却水中使用的药剂,表2.1复配药剂各项目质量指标,2.2循环冷却水动态腐蚀试验,图2.2循环冷却水动态腐蚀试验装置图,3.水质和加药量对循环水系统结垢影响研究,3.1响应面优化法,响应面优化法是一种试验条件寻优的方法，适宜于解决非线性数据处理的相关问题。它通过对过程的回归拟合和响应曲面、等高线的绘制、可方便地求出相应于各因素水平的响应值,使用已有文献报道的结果，确定合理的响应面优化法试验的各因素与水平。使用单因素试验，确定合理的响应面优化法试验的各因素与水平。使用爬坡试验，确定合理的响应面优化法试验的各因素与水平。使用两水平因子设计试验，确定合理的响应面优化法试验各因素与水平。,在使用响应面优化法之前，应当确立合理的试验的各因素与水平。常用的方法有以下几种：,3.2单因素对水体结垢的影响研究,图3.1不同HCO3-浓度条件下水体的极限浓缩倍率,图3.2不同Ca2+浓度条件下水体的极限浓缩倍率,图3.3不同加药量条件下水体的极限浓缩倍率,图3.4不同Mg2+条件下水体的极限浓缩倍率,图3.5不同浊度条件下水体的极限浓缩倍率,图3.6不同pH条件下水体的极限浓缩倍率,3.3响应面优化法分析水质及加药量对水体结垢的影响,表3.1响应面设计及因变量结果,得到的模型的二次回归方程为：K=4.77+1.6010-1A+8.4110-3B-1.3410-2C-5.8410-2E+3.0310-1F+8.4210-5AD-1.2710-3BE+1.0110-5CD-3.0210-3DF-2.9710-3A2+3.2510-6D2式中，K为极限浓缩倍率；A、B、C、D、E、F分别为药剂浓度、Ca2+浓度、HCO3-浓度、Mg2+浓度、pH、浊度。模型F=40.74（P0.0001），得到模型显著。失拟项值为0.87，失拟值对模型有利，无失拟因素存在。因此，可用此回归方程进行预测分析。得到的回归方程的相关系数R2=0.9143，试验得到的模型与实际相符较好，相关性较好,3.4响应模型的残差,图3.7模型的残差,图3.8各组试验的残差,图3.9模型残差与模型预测值关系,图3.10模型预测值与实际值,3.5响应面图和等高线图分析,图3.11a药剂浓度和镁离子交互影响等高线图,图3.11b药剂浓度和镁离子交互影响3D曲面,图3.12a钙离子和pH交互影响等高线图,图3.12b钙离子和pH交互影响3D曲面图,图3.13a镁离子和碳酸氢根交互影响等高线图,图3.13b镁离子和碳酸氢根离子交互影响3D曲面图,图3.14a镁离子和浊度交互影响等高线图,图3.14b镁离子和浊度交互影响3D曲面图,3.6响应面模型验证性试验,表3.2验证性试验试验条件及模型预测值,(1)模拟循环冷却水验证性试验,表3.3三次平行试验试验结果,(2)现场循环冷却水验证性试验,表3.4现场循环冷却水补水水质分析结果,表3.5三次平行试验试验结果,使用响应面优化后，可用于计算水体的极限浓缩倍率的二次方程模型为：K=4.77+1.6010-1A+8.4110-3B-1.3410-2C-5.8410-2E+3.0310-1F+8.4210-5AD-1.2710-3BE+1.0110-5CD-3.0210-3DF-2.9710-3A2+3.2510-6D2式中，K为极限浓缩倍率；A、B、C、D、E、F分别为药剂浓度、Ca2+浓度、HCO3-浓度、Mg2+浓度、pH、浊度。且经分析和验证性试验，方程具有较高的可信度，可以用于预测分析,4.结论与展