洗手間生活污水處理設(shè)備
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折流板反應(yīng)器陰極面積建模
為優(yōu)化折流板反應(yīng)器的尺寸以獲得zui大化的陰極面積，采用建模方式進(jìn)行模擬。對折流板反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。反應(yīng)器被簡化為長方體，長寬高分別以a、b、c來代替；其中，a、b還是反應(yīng)器門的尺寸，b、c還是內(nèi)部陰極隔板的尺寸；每兩個陰極隔板間距為d。在此基礎(chǔ)上，核算箱體內(nèi)部陰極面積。由于陰極板厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其長與寬，因此陰極板厚度部分面積可忽略不計(jì)。陰極總面積應(yīng)包含箱體內(nèi)表面和隔板的正反面。
箱體內(nèi)表面面積S陰極，內(nèi)箱體=2（ab+bc+ac），隔板的正反面面積S陰極，隔板=2bcn，其中，n為隔板數(shù)量，且與a存在關(guān)系：a=d（n+1）。由此可知：S陰極=S陰極，內(nèi)箱體+S陰極，隔板=2（ab+bc+ac）+2bcn=2（ab+bc+ac）+2bc（a/d-1）=2（ab+ac+abc/d）。
此處進(jìn)行如下假定：（1）箱體體積V=abc，可以視V為定值，即在不改變V的前提下優(yōu)化a、b、c；（2）b代表箱體內(nèi)部可反應(yīng)區(qū)域的高度，將其視為定值；（3）代表隔板間距的d值視為常量。由此假設(shè)可知，ac為一常量，令c=xa，
如果將式（1）視為S陰極與a的函數(shù)關(guān)系式時(shí)，即變成一元二次函數(shù)。該函數(shù)的對稱軸（x=-b/2a）位于y軸左邊且函數(shù)曲線經(jīng)過零點(diǎn)?？紤]到a的實(shí)際含義（a>0），該函數(shù)曲線只在象限具有實(shí)際意義。在此區(qū)間內(nèi)，S陰極隨a的增大而不斷增大。
上述分析的實(shí)際意義在于：
（1）假設(shè)點(diǎn)是V=abc不變，即箱體現(xiàn)有的處理體積不改變，則理論水力停留時(shí)間不發(fā)生改變。這一點(diǎn)對于箱體的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
（2）假設(shè)第二點(diǎn)是b視為常量。b表示的箱體內(nèi)部可供反應(yīng)區(qū)域的高度；在實(shí)際中表示工人在清理水垢過程中需要操作的高度。因此，從實(shí)際情況出發(fā)，此值不宜太高或太低，否則不利于工人的清垢操作。以一般男性工人身高為170~175 cm來計(jì)算，考慮到反應(yīng)器底部會墊高（有管線布置及電路布置等），加上工人干活會揚(yáng)起手臂，整體反應(yīng)器的高度應(yīng)控制在180 cm左右較為合適。扣除掉外部附加的各種高度，b值選擇在100~150 cm都應(yīng)該是可行的。
（3）在上述兩點(diǎn)假設(shè)的前提下，由前述分析可知，當(dāng)a越大時(shí)，會使得S陰極越大；而陰極面積增加則會為水垢析出過程提供更多數(shù)量的反應(yīng)位點(diǎn)，會有利于提高手動裝置的除垢能力。
洗手間生活污水處理設(shè)備（4）當(dāng)a越大時(shí)，即表明c越小，直觀上即反應(yīng)器越扁平化。箱體變扁后，工人在掏箱體深處的水垢時(shí)，操作深度變小，這將會有利于水垢清理工作的進(jìn)行，也能夠使得箱體深處的陰極上水垢被清理得更干凈，有利于后續(xù)的結(jié)垢過程。
（5）假設(shè)第三點(diǎn)是d被視為常量。該值可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定一個zui小值，并在箱體設(shè)計(jì)過程中加以固定。那么，當(dāng)d固定，a增大時(shí)，根據(jù)n=（a/d）-1即表明箱體中隔板數(shù)量n會增加。由此可知，扁平化箱體內(nèi)部會被分為更多數(shù)量的隔間。而隔間數(shù)量的增加，代表著水流程的延長，即在理論水力停留時(shí)間不變的前提下（即箱體體積和進(jìn)水流量不變），實(shí)際水力停留時(shí)間延長，會有利于水垢去除過程，提高反應(yīng)器的除垢能力。
上述分析表明，在保證處理量不改變的前提下，箱體的扁平化會有利于提高折流板反應(yīng)器的可用陰極面積，進(jìn)而增大反應(yīng)器的除垢能力。
以自制折流板電化學(xué)反應(yīng)器為核心，構(gòu)建電化學(xué)除垢技術(shù)中試系統(tǒng)，并研究了相關(guān)參數(shù)對水垢去除過程的影響。XRD和SEM結(jié)果表明，中試條件下所生成水垢樣品為具有層疊狀形貌的方解石型碳酸鈣，該形貌的水垢樣品有利于被去除。水垢去除過程中，陽極酸性區(qū)域?qū)A度有去除作用，使得水樣堿度去除率高于硬度去除率，由此能夠降低水的結(jié)垢傾向，有助于達(dá)成“阻垢”的目的。
這一發(fā)現(xiàn)完善了電化學(xué)水垢處理技術(shù)的原理。陰極電流密度增大有利于提高處理效果，但是過大則會造成水垢在陰極的沉積效率降低；較合理的陰極電流密度為1.5 mA/cm2。陰極面積對水垢沉積過程影響較大，大的陰極面積有利于提高水垢沉積速率、降低設(shè)備能耗。
