基于质量守恒的二沉池一维通量模型

基于质量守恒定律,导出了二沉池的一维通量模型.模型考虑了二沉池表面积的变化,低浓度污泥沉降和区域沉降采用了Takács速率公式,压缩沉降采用了压缩沉降速率公式.结果表明,单元层的污泥质量守恒,模型在进水污泥浓度、进水流量、回流比及其组合的脉冲扰动下仍有较强的稳定性;二沉池出水悬浮物浓度与回流污泥浓度的模拟值分别为16.40mg/L与7.01g/L,和实测值范围15～19mg/L与646～8.32g/L较为吻合;污泥层高度的预测值为0.55m,与实测值0.45m较为一致同时,恰当地选取二沉池分层数和模拟迭代时间可以从根本上避免模拟失真,将二沉池分为30层及其以上可得到理想的模拟结果.     

城市污水处理厂初沉池与二沉池计算机模拟与设计模型研究

本文提出了适用于计算机稳态模拟与辅助设计的初次沉淀池及二次沉淀池悬浮物出水SS、BOD_5、COD去除率的通用数学模型。根据工厂实际运行数据,回归得到了平流式、斜板式初沉池及二沉池模型参数。并应用这些模型对污水厂初沉池及二沉池出水水质进行模拟,结果基本令人满意。为运用"系统方法"研制污水厂全流程计算机模拟与设计软件奠定了基础。     

二沉池数值模拟研究的综述与评论

二沉池作为重要的污水处理构筑物,其运行性能决定着出水水质。二沉池两相流动的动力学行为对污泥沉降过程产生重要影响,其数值模型化及模拟对二沉池运行条件及结构设计优化具有重要意义。首先对应用于二沉池模拟的混合模型、组分输运模型、VOF-组分输运耦合模型的原理、模型精度、优缺点进行了探讨;其次,对影响二沉池内两相流动精确模拟的污泥沉降速度、混合液流变性质、外界风场、二沉池结构等因素进行阐述与分析,并梳理了目前的研究进展及不足;最后指出了今后二沉池数值模型及模拟的研究方向,以期为采用数值模拟手段对二沉池的研究提供借鉴和参考。     

活性污泥过程反应池与二沉池耦合模型与模拟

将二沉池一维通量模型与反应池活性污泥2号模型(ASM2)耦合,建立了活性污泥过程模型.模型应用于重庆某污水处理厂,结果表明,该模型可以较好地对出水中COD、SS、TN及TP进行模拟.针对该污水处理厂现行运行条件,分析了影响活性污泥系统的因素,提出优化运行参数,将二沉池污泥回流比由原来的0.75减至0.20～0.25,剩余污泥排放量从原来的591m³/d至204～249m³/d;将反应池污泥浓度由原来的1.2g/L增加至2.8g/L,可提高系统抗负荷冲击和抗低温的能力,改善系统出水水质.     

沉淀池污泥层高度的模拟与控制

为了对沉淀池运行过程中的污泥层高度(SBH)进行准确模拟和有效控制,通过沉淀池分层质量平衡方程导出沉淀池分层弥散模型,并利用实测数据确定稳定可靠的SBH 算法.以COST 624/682 中基准污水厂二沉池为研究对象,利用模型对暴雨天气下恒定回流量和恒定回流比2 种措施控制下沉淀池的运行情况进行了稳态和动态模拟.结果表明,在进水流量负荷变化较大的情况下,控制恒定回流比要比控制恒定回流量能更为有效地将SBH 和底流SS 浓度控制在稳定范围内,进而降低了出水悬浮固体增大的风险.     

污泥动态沉降试验研究

在污泥静态沉降基础上,改进试验装置,对污泥沉降性能进行动态模拟。研究表明沉淀柱中上升流速小于5m/h时,污泥有较好的浓缩效果。试验结果对二沉池设计和污水厂改造有一定的指导作用。     

周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究

通过计算模拟二沉池流态,解决了二沉池流态测定的难题,该模拟方法速度快、精度高、不需要实型池.通过对实际池的计算发现,周边式二沉池上溢流集中在靠池周边的区域,以垂直向上的流线为主,池中心上部存在着较大的水流死区,由此解释了该类型池澄清能力小的原因.     

二沉池污泥沉降特征参数探讨及泥位动态仿真

二沉池作为污水处理厂的主要单元其优化运行尤为重要,实际中往往缺乏对二沉池的深入认识而导致在运行中经常发生污泥沉降性能变差的情况,基于上述问题探讨了表征污泥沉降性能的经验表征参数污泥容积指数SVI的不足,提出了二沉池水力停留时间内污泥沉降比SV的概念,同时基于固体通量理论和物料守恒建立了二沉池的数学模型,采用虚拟仪器软件开发平台(Lab VIEW)对北京某污水处理厂二沉池泥位层高度和回流污泥浓度进行了动态仿真研究,结果表明:在污泥浓度较低(MLSS4.0 g/L)时,SV_(30)和MLSS之间呈正比例关系,可采用经验SVI值来判断污水厂的污泥沉降性能,但污泥浓度升高时(MLSS4.0 g/L)SV_(30)和MLSS之间的线性关系发生改变,采用经验SVI值衡量污泥的沉降性能会带来较大误差;所开发的仿真模型能够较好地模拟二沉池运行工况并预测未来二沉池泥位的变化趋势,同时指导操作人员动态地改变回流比值,既可以有效地降低污泥膨胀带来的污泥流失风险,又能为污水厂的优化控制提供技术支持。     

周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究

通过计算模拟二沉池流态,解决了二沉池流态测定的难题,该模拟方法速度快、精度高、不需要实型池.通过对实际池的计算发现,周边式二沉池上溢流集中在靠池周边的区域,以垂直向上的流线为主,池中心上部存在着较大的水流死区,由此解释了该类型池澄清能力小的原因.     

基于数值仿真-响应表面法的二沉池优化研究

以长沙市某污水处理厂二沉池为例,采用多相流混合物模型与k-ε湍流模型结合对辐流式二沉池内速度场和污泥浓度场进行了数值模拟.以出水口悬浮物浓度(SS)为响应目标,对影响二沉池沉淀效果的3个影响因素(进水口流速、颗粒污泥粒径、挡板的淹没深度)进行中心复合设计(central composite design,CCD),并经响应表面法分析得到影响出水SS的二次回归模型,确定了二沉池沉降的最佳条件:进水口流速为0.03m·s-1,颗粒污泥粒径为220.41μm,挡板的淹没深度为3.45m,采用数值仿真模拟实验得到出水口悬浮物浓度值为2.4mg·L-1,较优化之前的仿真结果一周平均值6.7mg·L-1相比,其处理效率提高了64.2%.采用数值仿真和响应表面法结合对二沉池工艺条件进行优化研究,可以加速寻优过程,是工艺优化的辅助工具.     

平流式二次沉淀池中异重流现象研究

通过对影响异重流形成因素的研究,发现在异重流的形成过程中进水污泥浓度对密度的影响远大于温度对密度的影响,二沉池的进水通常形成下层异重流.利用水力模型进行示踪试验,结果表明在平流式二沉池中存在明显的回流区.异重流对二沉池处理效果的影响有利有弊.     

活性污泥3号模型对实际工艺的模拟与分析

将活性污泥3号模型(ASM3)与Takács二沉池模型以及反应池流态模型相结合,构建了活性污泥系统模型,并采用Visual Basic 6.0语言编写了计算机模拟程序.将此程序应用于分段进水A/O脱氮工艺中试工艺,分别对其进行了稳态模拟和动态模拟,并取得了与实测值较为接近的结果.同时利用模型分析了运行控制参数对出水水质的影响,模拟结果与实际状况吻合.     

平流式二沉池三维数值模拟分析

采用Fluent15.0软件对城市污水处理厂的平流式二沉池进行模拟分析。选取RNG k-ε模型和欧拉双流体模型,利用加拿大温莎大学Imam实验数据验证了该模型的准确性。基于该模型,以出水悬浮物浓度(ESS)和异重流比例为表征指标,对影响二沉池沉淀效率的3个因素——污泥颗粒粒径、表面溢流率和挡板比例进行分析。结果表明:污泥颗粒粒径影响泥水分离的效果,模拟实验得到的最佳颗粒粒径为300μm。表面溢流率对出水悬浮物浓度值影响较大,随表面溢流率增大出水悬浮物浓度值和异重流比例呈非线性急剧增加。同时,二沉池中最佳的挡板比例为60%,此结构不仅有利于能量的耗散和异重流比例的减小,而且能保证较低的出水悬浮物浓度值。     

三次样条函数在测定河流弥散系数中的应用

为获得洋河张家口—宣化段水体的弥散系数,用罗丹明B进行了示踪试验,简述了三次样条函数插值方法,并用该法处理了示踪试验数据,用一维扩散模型计算的纵向弥散系数为5.53m~2/S.最后用二维模型进行检验,表明上述处理方法和系数是可靠的。     

一维流三维水动力弥散测定仪的研制

针对目前传统的室内一维、二维测定装置不能完全反映污染物运移过程中的空间特征,设计了一种能测定三维水动力弥散的试验装置。该装置结合平面二维和剖面二维的测定,可以综合反映水动力弥散系数在三维空间的变化规律。通过试验数据显示:平面和剖面上的纵向水动力弥散系数都在0.02左右,平面上的横向水动力弥散系数小于纵向水动力弥散系数3倍左右,而剖面上的横向水动力弥散系数小于纵向水动力弥散系数数十倍;另外,通过分析一维流三维水动力弥散的特征,对试验的效果进行了评价,结果表明该试验装置具有较高的准确性和精度。     

不同数学模型在地表水环境影响评价中的应用研究

采用一维数值解和二维解析解两种方法对某河段25km长区域的COD浓度进行现状模拟。主要结论为：两种方法对中山桥断面的水质模拟效果都不错,但两种方法又各有优缺点。一维数值解法求解过程是动态的,能更形象的模拟污染物浓度的迁移转化,但却损失了断面上的浓度变化细节。二维累积流量法对污染物浓度迁移转化的模拟精度大大高于一维模型,但求解过程是静态的,且需要的数据也多于一维模型。     

入渗条件下土壤中磷离子迁移的数值模拟

针对土壤非均质，边界条件复杂、土壤水分动态变化而且溶质与土壤存在吸持反应的情况，建立了土壤二维对流－弥散溶质迁移的有限元模型，编写了计算机模拟程序。作为模型的初步应用，对４种不同性质的土壤，ＫＨ２ＰＯ４溶液一维水平入渗条件下的迁移进行了数值模拟。结果表明，模拟结果能够很好地与室内土柱实验结果吻合，该模型可以用于研究伴有吸持情况下土壤溶质的迁移规律。另外模拟与实验结果均表明，对于象磷这种与土壤强吸附     

硝酸铁对不同类型污泥自热高温微好氧消化的强化效果

在污泥自热高温微好氧消化(ATMAD)工艺耦合硝酸铁去酸抑制作用过程中,研究了进料不同配比的初沉池污泥和二沉池污泥对硝酸铁强化污泥消化效果的影响。结果表明:硝酸铁对二沉池污泥的强化效果优于初沉池污泥,进料污泥中二沉池污泥比例越高,消化效果越好。进料污泥中二沉池污泥比例越高,硝酸铁对污泥上清液中VFA、SCOD和氮磷等去除的强化效果也越强,但消化污泥的脱水性能越差,消化污泥CST值随之增长的幅度也越小。     

悬浮填料滤池取代传统二沉池的中试研究

研究了一种生物氧化固液分离一体化新工艺,该工艺是在投料倒置AAO工艺好氧池末端设置悬浮填料滤池,从而取消原有工艺的二沉池。在现场与具有二沉池的传统投料倒置AAO工艺的中试对比试验中,滤池表面负荷控制为2.5m3/m2.h(进水量为2.0m3/h),出水SS达到18mg/L,低于同等进水量条件下投料倒置AAO工艺二沉池出水SS值(26mg/L),各项生化指标均满足处理要求。研究表明,新工艺在省却二沉池、节省占地的同时,充分发挥滤池内生物降解作用,达到一级出水水质标准的要求。     

迪克方法讨论——二沉池的设计与运行

自从迪克提出按同体负荷率计算二沉池面积以后,在美国教科书中均予以介绍。近年来,我国也已开始研究,认识颇不一致。本文以上海几个污水厂的实验与运行数据,对迪克方法作一些初步探讨。一、迪克方法在美国,多用辐射式二沉池,底流出口在池底中央,因此,