水下推动器对氧化沟流场特性影响的实验研究

采用声学多普勒测速仪(ADV)对水下推动器运行时氧化沟流场进行分析,结果表明:水下推动器单独运行时氧化沟直道流速分布规律与曝气转盘单独运行时不同,靠近叶轮处流速分布沿水深与沟宽都不同,可看作是一个点射流与典型明渠流动混合的流动,具有明显的三维性。通过一段距离的流速掺混,沟内液流可达到一个准二维流动。水下推动器安装在断面中部时的断面平均流速比安装在底部时大18%左右,动力利用率高,较有效地起到推流作用;安装在断面中部时紊动强度分布稳定时的断面离叶轮迎水面的相对距离比安装在断面底部短。     

导流板对氧化沟流场影响的数值模拟

利用Fluent软件对氧化沟流场进行三维数值模拟,采用滑移壁面模型定义转盘转动,Realizable k-ε模型模拟流场湍流变化,并与实测数据拟合验证,再运用验证后的模型对加装导流板前后的深沟型氧化沟进行模拟,得出导流板安装参数变化对氧化沟的影响。结果表明,加装导流板后氧化沟的流场改善明显,沟内中下部液流流速得到改善,减小了污泥淤积的可能。并得出合理的导流板安装参数:导流板板长为水深的1/5;距转盘中心距离为转盘直径的2倍,浸深为曝气转盘浸深的1/6。     

氧化沟水平轴曝气机充氧性能测试数据的处理方法研究

随着氧化钩工艺在我国的推广应用，国内开发研制水平轴曝气机的单位日益增多，因此建立较为统一、合理的水平轴曝气机性能指标、测试程序以及数据处理方法显得极为重要。本文就充氧性能测试数据的处理方法进行了详细的研究和讨论，论述了在计算过程中需要注意的几个问题，同时对处理数据的计算机软件系统进行了讨论说明。这些内容对国内开发研制氧化沟水平轴曝气机有较大的实用价值。     

三槽氧化沟内底推位置与积泥厚度的分析研究

氧化沟工艺由于进水中含有大量的无机颗粒,无机颗粒的沉淀导致沟内积泥较厚。为了不影响正常生产,依据经验数据,依次对1号、2号氧化沟安装底推。对沟内积泥情况及影响因素进行分析比较,得出氧化沟的积泥主要由进水中密度较大的无机颗粒造成,且积泥规律与底推安装位置和运行情况相关。     

氧化沟水力特性对处理效果和能耗的影响

氧化沟水力特性对沟内溶解氧浓度和混合液流速梯度分布影响很大,可对最终的处理效果和能耗产生重要的影响.以处理能力500 m³/d的单沟型Passver氧化沟为例,对沟内的流场分布进行了计算模拟与实测,提出了改善氧化沟水力特性的措施,并分析了改善措施对运行能耗的影响,结果表明,在曝气转刷下游的弯道处分别设置张角90°,150°,180°的导流墙均可降低局部阻力,且随着张角的增大,效果越为显著,当张角为180°时,可降低局部能耗10%左右;在转刷转速72 r/min的条件下,增设张角180°的导流墙不会对溶解氧的分布产生较大影响.根据氧化沟处理低浓度生活污水的实际运行结果,采用活性污泥模拟软件对水力特性改善前后的处理效果进行了模拟计算,结果表明,设置导流墙前后出水水质变化不大.     

Carrousel氧化沟内特性参数的分布

为提高Carrousel氧化沟的脱氮能力,对长沙第二污水处理厂的Carrousel氧化沟工艺进行了现场测试,研究了氧化沟中流速、溶解氧以及污泥浓度在不同曝气机开启条件下的分布变化特征,并分析了其对同步硝化反硝化过程发生的环境条件的影响.结果表明,流速、溶解氧以及污泥浓度的空间分布特征受曝气机的开启条件影响显著,沟内溶解氧浓度随时间变化较大.开启5台曝气机时,溶解氧和流速均偏高,污泥混合更加均匀,开启3台曝气机时中沟段存在流速过低区域(<0.15m/s);适当降低曝气机开启台数,并根据系统条件变化动态调节,可以为实现氧化沟同步硝化反硝化过程创造较好的工艺条件.     

氧化沟中导流板的调整以增加曝气效率减少池底沉泥厚度的实践

三槽式氧化沟转刷下游导流板的设置位置和安装的倾角角度直接影响着三槽氧化沟的运行效果.设置导流板的目的是为了均匀分布氧化沟上下流速,增大沟底水流速度以减少池底积泥;促进沟内水流的上下混合强度以提高DO的转移效率.唐山东郊污水处理厂投产初期,导流板安装较乱.我们通过与唐山北郊污水处理厂的比较和分析,调整了导流板的位置,对调整前后的检测数据分析,提出了合理安装转刷下游导流板可有效的改善氧化沟流速分布、消除沟底积泥、提高转刷充氧效果,并对导流板定位尺寸提出建议,以供参考.     

卡鲁塞尔氧化沟液-固两相流动混合物模型与两相水力特性模拟

采用CFD数值计算的方法研究了卡鲁塞尔氧化沟工艺的污水-污泥两相水力特性.将污泥沉降模型进行湍流影响修正后与两相湍流混合物模型耦合,建立了氧化沟液固两相湍流混合物模型,实现了垂向上液固两相运动的分离;利用计算流体软件Fluent对工业规模污水厂氯化沟的污水-污泥两相流速进行模拟,结果表明,两相流混合物模型较好地揭示了氧化沟内混合液流场和污泥的分布情况,污泥浓度与流速呈负相关.     

卡鲁塞尔氧化沟水力学特性的大涡模拟

本文基于大涡模拟中的Smagorinsky-Lilly模型,对Carrousel氧化沟模型进行了水力学特性模拟,并研究了沟内流速和涡量分布规律.速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法,采用VOF(Volume of fluid)方法追踪自由液面.模拟结果表明,回流现象主要出现在上中层混合液中,逆流现象主要出现于上层混合液中;转轮与转刷的推流作用是造成水面变化剧烈的原因;距转轮与转刷较近的区域、转速较快的转轮与转刷区域及直道段转刷下游水面较高一侧中上层区域的涡量较大.根据实验验证,本次模拟结果和实验值吻合度较好,Smagorinsky-Lilly模型可以准确模拟氧化沟水力学特性.     

基于层次分析法的氧化沟曝气方式研究

本文结合调研介绍了当前城镇污水处理厂氧化沟工艺中常用的曝气组合方式并进行比较分析,从工艺成熟度、经济效益及系统运行稳定性等角度出发,采用层次分析法建立评价模型体系。根据模型计算最终得出结论：倒伞表曝＋水下推流为最佳曝气组合方式。     

深水型表面曝气机的模拟计算与构型比较

为了加深氧化沟深度、减少其占地面积、节省污水厂建设投资,研究开发深水型表面曝气机成为氧化沟工艺的一个重要课题。由于上述原因,应用流体力学计算软件Fluent对3种深水型曝气机叶轮的构型进行了模拟计算,并从搅拌深度、推流效果和所需功率等方面对3种叶轮构型进行了比较。又以小试实验进行了初步的验证,证明模拟计算的结果是可靠的。流体力学数值模拟由于其简单易行、成本低、周期短等特点,作为曝气机设计研究的辅助工具可以发挥作用。     

污水处理厂刚玉曝气器堵塞原因及清洗效果研究

以无锡市某污水处理厂刚玉曝气器为研究对象,论述了刚玉曝气器堵塞原因及堵塞特征,同时对刚玉曝气器进行酸洗实验,以保证污水处理厂曝气系统稳定运行。结果表明:新旧曝气头混合使用的曝气系统有效运行时间仅为160 d,远低于全新曝气头的曝气系统（840 d）,表明运行中的曝气系统曝气头容易堵塞,需及时清洗维护。微生物对刚玉曝气器的堵塞程度基本没有影响,但对判断刚玉曝气器的堵塞状态具有指示作用。刚玉曝气器堵塞程度与有机物、无机物的含量相关,且与总铁含量呈现正相关。酸清洗对恢复刚玉曝气器性能具有较好的提升效果,15% HCl溶液酸洗20 min能使刚玉曝气头氧传质系数由刮泥后的0.5 min-1左右恢复到0.7 min-1左右,接近于全新曝气头氧传质系数,清洗效果良好。     

扬水曝气器类型对分层水库藻类控制效果的影响

为优选扬水曝气器的类型以更经济有效地原位控藻,建立了基于Fluent软件的水库水动力与水质数值模拟方法,在不同温度梯度和水深条件下,预测了淹没式和非淹没式扬水曝气器对分层水库中藻类控制的效果. 以金盆水库扬水曝气水质改善工程为案例,对扬水曝气器外围流场和藻类混合迁移过程进行数值模拟. 结果显示,垂向流速和藻密度的模拟结果与实测数据吻合较好. 在典型的扬水曝气器运行条件下,水深分别为77.25、87.25和97.25 m时,淹没式和非淹没式扬水曝气器的外围流场均以顺时针环流为特征;淹没式扬水曝气器的环流发展较远,表层藻密度分别被削减了86.8%、88.2%、90.6%;扬水曝气器类型对藻密度削减率的影响不大. 采用淹没式扬水曝气器时,77.25、87.25和97.25 m水深下核心控藻区占整个流场区域的比例分别为39.71%、41.14%和42.73%,分别比非淹没式的高14.81%、8.95%和2.69%;藻类完全混合的时间分别为10、12和14 d,分别比非淹没式的少8、7和6 d. 不同季节和水深条件下的模拟结果表明,采用淹没式扬水曝气器,核心控藻区域较大,藻类混合较快.      

Flow characteristic and wastewater treatment performance of a pilot-scale airlift oxidation ditch

A pilot-scale airlift oxidation ditch using bubble diffuser and baffle as aerator was operated in a wastewater treatment plant (WWTP) to investigate its flow characteristic and wastewater treatment performance. Compared with the conventional oxidation ditch process, effective depth and oxygen utilization efficiency of this new process was improved by underwater aeration. Furthermore, it had a reversed velocity distribution, which decreased from the bottom to the top on vertical section. Velocity measurement showed that a velocity over 0.2 m/s at the bottom was sufficient to prevent sludge settlement during long term operation. Application of these concepts would save land area and energy consumption by about 25%–50% and 55%, respectively. In this new system, organic biodegradation and nitrification could be well achieved. Denitrification could occur steadily in the straight part by adjusting the airflow rate. An average TN removal rate of 63% was achieved with dissolved oxygen (DO) concentrations between 0.6 mg/L and 1.5 mg/L. The main pollutants in the effluent could meet the strictest discharge standard (COD<50 mg/L, NH₄ ⁺−N < 5 mg/L, and TN < 15 mg/L) in China now.     

三沟式环形氧化沟应用前景浅探

叙述在我国石化系统污水处理过程中采用的第一套新型的三沟式环形氧化为，即融曝气与沉淀于同一构筑物内的基本布置、运行方式，并通过设计提供的资料及参数进行计算、复核其运行状况和处理效果及存在问题，结合本公司现状探讨其应用前景。     

Cost-performance analysis of nutrient removal in a full-scale oxidation ditch process based on kinetic modeling

A full-scale oxidation ditch process for treating sewage was simulated with the ASM2d model and optimized for minimal cost with acceptable performance in terms of ammonium and phosphorus removal. A unified index was introduced by integrating operational costs (aeration energy and sludge production) with effluent violations for performance evaluation. Scenario analysis showed that,in comparison with the baseline (all of the 9 aerators activated), the strategy of activating 5 aerators could save aeration energy significantly with an ammonium violation below 10%. Sludge discharge scenario analysis showed that a sludge discharge flow of 250–300 m3/day (solid retention time (SRT), 13–15 days) was appropriate for the enhancement of phosphorus removal without excessive sludge production. The proposed optimal control strategy was: activating 5 rotating disks operated with a mode of "111100100" ( "1"represents activation and "0" represents inactivation) for aeration and sludge discharge flow of 200 m3/day (SRT, 19 days). Compared with the baseline, this strategy could achieve ammonium violation below 10% and TP violation below 30% with substantial reduction of aeration energy cost (46%) and minimal increment of sludge production (< 2%). This study provides a useful approach for the optimization of process operation and control.     

分层水库水深对扬水曝气原位控藻效果的影响

扬水曝气是分层水源水库原位藻类控制的有效技术.针对西安金盆水库扬水曝气水质改善工程典型设计工况,采用商业化Fluent软件模拟计算了不同水深条件下扬水曝气器的外围流场,分析了水深对扬水曝气控藻区域和效果的影响.结果表明,当扬水曝气器外围流场稳定时,进水口附近的顺时针环流和其他区域的逆时针环流共存,进水口顺时针环流范围和强度不受水深影响,水流速度沿扬水曝气器径向减小.当水深从50 m逐渐增加到110 m时,扬水曝气核心控藻区域的百分比从12.5%增大到30.6%,核心控藻区域半径从60 m增加到175 m,藻类完全混合的时间从16 d增加到30 d.当水深不浅于65 m时,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48 h,且随水深的增加而延长.非核心控藻区域内的藻类随逆时针环流被动迁移至核心区域,最终悬浮并滞留在扬水曝气器底部附近.分层水库中扬水曝气器合理设计间距为水深的1.2~1.6倍.