污水处理构筑物流态模拟与溢流污水高效处理装置优化研究

【摘要】：本文首先对商用软件PHOENICS进行应用开发探讨,在理解整个软件结构、组成的前提下,系统研究软件内部的数学模型,熟悉各种模型的适用范围。 运用计算流体力学(CFD)技术数值模拟典型污水处理单元的流态,包括单相流体的模拟、固.液两相流体的模拟;应用CFD技术为辅助手段,对新研究开发的溢流污水一级化学强化处理工艺进行流态评估,通过现场中试试验进行验证,主要研究内容如下: 对平流式二沉池内流场进行了数值模拟,结果表明:沉淀池中的流速并不均匀分布,沉淀池的挡板前后都存在涡流区,影响沉淀池的运行效果。对周边式沉淀池进行了不同回流比情况下的数值模拟,发现池内流量分布严重不均匀,在池中心部分流速较小,基本成为水流死区。对四槽式SBR池内流态进行了数值模拟,发现第一阶段进水中,1号槽和2号槽之间形成了类似氧化沟的平推流流型;但是在第二阶段内,短流情况十分严重,影响SBR池的处理能力和出水水质;并且提出改进优化措施,改第二阶段的3号槽进水为2号槽进水,从模拟结果中可见,水流短流情况明显得到改善。测定了曲阳污水厂辐流式二沉池多个工况下各个位置断面上的悬浮固体浓度,对辐流式沉淀池运行的速度场和污泥浓度场进行了数值模拟,并把模拟结果和试验结果进行比较:尽管计算模拟结果与试验结果有一定的差距,但是通过模拟可以较准确发现二沉池中的污泥界面范围,为今后优化池型,提高沉淀效率提供了理论依据。 在数值模拟污水处理单元的基础上,研究开发出一套处理溢流污水的一级化学强化处理工艺,并且对反应池和斜板斜管沉淀池进行CFD流态评估,证明新开发工艺是可行的。通过现场中试试验测定了该套工艺装置对溢流污水的处理能力,平均去除率为:SS:70%;COD:50%;TP:85%,从而将CFD流态研究与中试试验验证结合,证实了工艺研究开发的可行性和实用性。 【关键词】：计算流体力学 沉淀池 SBR 流态 斜管沉淀池 一级化学强化处理工艺
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703
【目录】：

• 第一章 概述12-29
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 水污染现状12-13
• 1.1.2 典型污水处理单元13-14
• 1.2 CFD在污水沉淀池数值模拟中的应用14-22
• 1.2.1 计算流体动力学(CFD)概述14-16
• 1.2.2 计算流体力学 CFD的求解过程16-17
• 1.2.3 CFD在污水沉淀池数值模拟中的应用17-22
• 1.3 常用商用CFD软件22-26
• 1.3.1 CFD软件介绍22-24
• 1.3.2 CFD软件结构24-26
• 1.4 边界条件的使用26-27
• 1.5 研究方法、意义27-28
• 1.6 本论文研究内容28-29
• 第二章 典型污水处理单元的单相模拟29-51
• 2.1 湍流模型29-33
• 2.2 数值模拟平流式二沉池流场33-43
• 2.2.1 理想沉淀池假设33
• 2.2.2 平流式沉淀池的一般构造33-34
• 2.2.3 沉淀池的数值模拟方法34-38
• 2.2.4 计算结果与分析38-41
• 2.2.5 结论和建议41-43
• 2.3 周边式沉淀池的流态研究43-49
• 2.3.1 周边式沉淀池的特点43
• 2.3.2 数值模拟计算方法43-46
• 2.3.3 计算结果46-49
• 2.3.4 讨论与分析49
• 2.4 本章小结49-51
• 第三章 四槽式SBR池的流态数值模拟和改进优化51-64
• 3.1 SBR工艺51-53
• 3.2 现行四槽式SBR工艺运行工况53-54
• 3.3 反应器流态分析54-55
• 3.4 四槽式SBR的数值模拟分析55-61
• 3.4.1 模型建立和网格划分55-56
• 3.4.2 模拟计算结果56-61
• 3.5 工艺优化61-63
• 3.6 小结63-64
• 第四章 沉淀池污泥浓度分布试验研究和固液两相数值模拟64-78
• 4.1 固体颗粒的沉淀类型64
• 4.2 二次沉淀池污泥浓度分布试验研究64-69
• 4.2.1 背景64-67
• 4.2.2 试验程序67
• 4.2.3 试验结果67-69
• 4.3 固液两相数值模拟69-77
• 4.3.1 固液两相数值模拟方法及计算模型69-71
• 4.3.2 计算模型和边界条件71
• 4.3.3 计算方法71-75
• 4.3.4 计算结果和分析75-77
• 4.3 小结77-78
• 第五章 溢流污水化学强化处理工艺的开发研究验证78-96
• 5.1 CFD在现代设计中的应用78
• 5.2 工艺开发78-83
• 5.2.1 开发背景78-79
• 5.2.2 工艺流程79-80
• 5.2.3 装置的设计80-83
• 5.3 CFD评估83-91
• 5.3.1 反应池的数值模拟83-86
• 5.3.2 斜板斜管沉淀池的数值模拟86-91
• 5.4 中试试验验证91-94
• 5.5 小结94-96
• 第六章 结论与建议96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 建议97-98
• 参考文献98-101
• 致谢101-102
• 在读期间发表的学术论文与研究成果102

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