氧化沟弯道水流特性研究

通过建立一定水深下的氧化沟弯道水流平面二维数学模型,对弯道的流速分布进行模拟研究,对比分析了设置导流墙前后的水流流速变化情况,探讨了氧化沟设置偏置导流墙的机理。     

导流墙偏置位置对氧化沟性能影响的分析

针对偏置导流墙氧化沟复杂结构的特点,采用计算流体力学数值模型和Fluent计算方法,将导流墙偏置距沿径向从0至1m,间隔0.25m进行偏置距位置变化,对氧化沟流场进行了数值计算模拟。研究结果表明:导流墙的偏置距设置对改善隔墙背后的水流低速区和消除污泥沉积有促进作用,但当导流墙的偏置距增加到一定值时,在隔墙背后径向半宽处会形成第二个水流低速区。在比较不同导流墙偏置距的速度曲线基础上,认为导流墙的偏置距应设置在0.3m～0.4m之间较合适,从而为偏置导流墙的合理设计提供理论依据。     

新型波纹板导流墙氧化沟水力特性的数值模拟

提出新型波纹板导流墙氧化沟结构,并基于N-S方程和k-ε紊流模型,采用有限体积法,对新型波纹板导流墙氧化沟的水流流态和水流速度分布进行数值模拟。同时与无延长导流墙和平板导流墙的数值模拟进行比较,研究结果表明:新型波纹板导流墙对降低氧化沟隔墙背后的水流低速区范围和改善污泥沉积有促进作用。     

氧化沟半宽导流墙偏心距对水力特性的影响

针对氧化沟弯道水流流态复杂的特点,基于计算流体力学软件(Fluent)对氧化沟弯道设置半宽导流墙前后沟内的水力特性进行了模拟,考察了弯道半宽导流墙的偏心距对氧化沟水力特性的影响,通过灰色关联分析法对不同工况下的模拟结果进行了对比研究,结果发现导流墙偏心距在0²25 mm即约等于氧化沟半宽的1/8时,沟内的水力特性优于无导流墙的情况;偏心距离为225 mm时,过高和过低流速面积均最小,在0.3225 mm即约等于氧化沟半宽的1/8时,沟内的水力特性优于无导流墙的情况;偏心距离为225 mm时,过高和过低流速面积均最小,在0.3⁰.5 m/s内的速度占总体面积的45%,氧化沟内水力特性最佳;导流墙偏心距过大,对氧化沟内水力特性的改善不能起到促进作用,反而会形成较大的低流速区;氧化沟内设置同心半宽弯道导流墙后,同等条件下叶轮消耗的功率将会增加。     

氧化沟的水力计算

阐述了氧化沟进水流量、循环流量和断面平均流速的关系 ,分析了沟内平均流速所起的作用及调节方法 ;分析了提升水头与水头损失的关系 ,给出了它们的计算方法 ;对弯道导流板的作用进行了剖析 ,提出了导流板偏置可以减少导流板的数量 ,降低弯道摩阻 ,并可以避免弯道隔墙背流处的固体沉淀。     

立体循环一体化氧化沟(IODVC)导流板结构优化研究

针对立体循环一体化氧化沟(IODVC)弯道流场存在的问题,利用计算流体力学(CFD)和Fluent计算方法,对IODVC流场进行了二维单相流模拟,探究导流板结构形式对弯道流速分布的影响.研究结果表明,在同等边界条件下,导流板的结构形式对IODVC内混合液的流态分布影响较大.与单导流板相比,双导流板可将流速大于0.25 m·s-1的区域占比提高9.5%,并改善了弯道出口断面流速分布,有效地减小了下沟道靠近隔板处回流区域;此外,适当延长导流板末端长度,可以进一步强化对IODVC内混合液的导控作用,当延长长度等于导流板半径时,效果最佳,大于0.25 m·s-1的流速区域占比达到44.21%,使IODVC内部流场更加趋于均匀.研究结果对IODVC的进一步优化和工程设计有一定的指导意义.     

氧化沟反应器流体力学特性的数值模拟与实验研究

采用CFD数值计算和体视PIV测试相结合的方法研究卡鲁塞尔氧化沟反应器流场特性。探索复杂边界条件下反应器流场的模拟方法，采用体视PIV技术分别测量了反应器直道、弯道处三维全场流速；研究不同位置处纵、横、垂三向的流动结构和沿程分布特点。结果表明，模拟与实验结果较吻合；纵、垂两向的流动分布是决定沟内水力特性的主要因素；横、垂两向的流动是决定污泥沉积位置的主要因数；外沟靠近曝气叶轮直道段的流速分布上大下小，在低速区底部易发生污泥沉积；外沟远离曝气叶轮直道段流速分布上小下大，利于防止泥水分离；弯道段受横比降和横向环流的影响，内侧容易形成低速区或停滞区而发生污泥沉积。     

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.     

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.     

应用三维粒子轨迹跟踪模型模拟香溪河水藻增殖过程

三峡工程建成后将改变库区的水动力条件,会对库区及支流的水生态环境产生重要影响.因此,本文应用三维非结构海洋动力学模型ELcirc,以及考虑营养物质浓度、水温、水下光照强度和流速等因素影响水藻增殖的粒子轨迹跟踪模型模拟三峡库区支流香溪河的水流及水藻颗粒的输移.同时,采用室内弯道水槽试验资料对模型进行了验证,计算结果表明,验证后的模型可以较为精确地模拟弯道水流运动特性和弯道水流中的物质输移现象.采用验证后的模型研究了2007年9—10月三峡水库蓄水期香溪库湾的水流及藻类颗粒物质输移,结果表明,长江干流水体倒灌入香溪库湾产生回流,藻类颗粒向上游运动,考虑水藻生长过程的三维粒子轨迹跟踪模型可以较好地模拟水藻颗粒的垂向分布及水藻生长的水华过程.     

栅条絮凝池内部流场及颗粒运动状态模拟分析

利用数值模拟方法对栅条絮凝池前段内部流场进行模拟分析,以涡旋速度梯度和湍动能作为综合评价指标,对其结构设计的合理性进行了验证。在流场中加入了11组不同粒径和有效密度的絮凝颗粒,每组在流场入口处随机释放98560个粒子,利用DPM模型对粒子运动轨迹进行追踪统计。结果表明:随着絮凝颗粒的增大,其有效密度呈相应下降趋势。絮凝颗粒直径为1~1000 μm,沉积率<10%,且在各竖井内沉积均匀,能够很好地满足絮凝要求。当颗粒粒径为1000~5000 μm时,沉积率呈急剧上升趋势,但在各竖井内沉积较为均匀。当颗粒粒径进一步增大至10000 μm时,大量粒子在第1段竖井内沉积,不利于排泥的均匀性。综合考虑沉积率和排泥均匀性,实际工程中应尽量避免出现1000 μm以上的大粒径絮凝体。     

旋/直复合流化对脱硫塔内粘壁问题的影响

采用激光相位多普勒颗粒分析仪(3D-PDA)测试了新型内旋/直复合流化方式下循环流化床烟气脱硫塔内与粘壁有关的气-液-固三相参数,试验证明:旋/直复合流化能够提高塔中下部特别是近壁处的气固切向速度及气固间相对切向滑移速度,增强扰动,同时提高脱硫塔中下部特别是近壁处的固体颗粒浓度,有利于促进液滴或含湿颗粒的高效利用和快速干燥,减轻粘壁;旋/直复合流化下液滴在塔内的分布变化也证明旋流风对促进液滴干燥、减轻粘壁的积极作用;旋流风量的增加对近壁处液滴的干燥速度及固体颗粒浓度的影响表明,旋流风量占总流量的16%左右合适。     

AOR工艺的设计研究

AOR是传统活性污泥法与氧化沟结合的一种新型生化反应器。具有较高的脱氮除磷功能,同时独特的污泥恢复区的设计,使得回流污泥集中适当充氧,另外采用同心圆结构,使每个区形成循环流态,因此是一种高效、节能、适应性强的污水处理工艺。在对AOR反应器分析研究的基础上,提出满足生物脱氮除磷的动力学设计研究方法,并对其设计计算公式进行推导。     

基于污泥转移的SBR工艺污泥沉降性能研究

具有污泥转移功能的SBR工艺是利用SBR工艺的间歇运行特性,通过污泥回流的方式在并联运行的SBR间实现活性污泥的转移,使各SBR反应器中反应阶段污泥量增加,沉淀撇水阶段减少,从而提高系统除污效能和处理能力。以某低浓度城市污水为水源,进行了中试研究。分析了在不同污泥转移量下系统中污泥的沉降界面、污泥指数等关系,考察了污泥转移对SBR处理能力的影响。试验结果表明:污泥转移可改善污泥沉降性能,30%的污泥回流比下反应器中污泥的SVI值由无污泥转移时的140降低为93左右;采用30%的污泥回流比进行污泥转移可将传统SBR工艺处理能力提高近1/2。     

好氧-沉淀-缺氧(OSA)工艺的剩余污泥减量化研究

在活性污泥工艺的污泥回流途径中引入一个污泥缺氧池,形成好氧-沉淀-缺氧(OSA)工艺。比较研究了污泥在缺氧池中不同的停留时间(5·5、7·6、11·5h)的3种OSA工艺对剩余污泥的减量化效果。结果表明,3种工艺的剩余污泥量分别比传统活性污泥工艺降低33·24%、22·99%和13·80%。经综合考虑认为OSA工艺中污泥在缺氧池中停留6~7h较为理想。     

生物流化床法处理污泥回流液的影响因素研究

将生物流化床工艺与活性污泥工艺相结合,以市政污水处理厂污泥回流液为研究对像。以0.3～0.45mm活性炭颗粒为载体对生物流化床中微生物进行培养、驯化,挂膜成功后,分别对生物流化床厌氧段和好氧段进行了单因素试验,得出进水的最佳pH值介于7.0～7.5,生物流化床厌氧段的最佳水力停留时间4.4h、最佳碳源为蔗糖,;缺氧段及好氧段的最佳水力停留时间2.69h、8.06h,曝气量0.5mL/min。在最佳工艺参数条件下进行污泥回流液脱氮除磷试验得出,此工艺可使总氮浓度为150.0mg/L,总磷浓度为59.0mg/L的污泥回流液的总氮浓度降低至65.19mg/L,此时的总氮去除率为56.54%;总磷的去除率较低。试验结果表明,该工艺对处理污泥回流液中氮磷具有一定的效果。     

热水解对活性污泥减量及脱氮除磷的影响研究

在序批式反应器中探究了热水解处理污泥对污泥减量及脱氮除磷性能的影响。实验通过探究热水解处理污泥后回流量对污泥总产量,悬浮固体(MLSS)浓度,污泥表观产率,总氮和总磷的去除的影响。实验结果表明热水解污泥回流量最佳比例为60%,此时,20 d内污泥总产量为79 g,MLSS的浓度为4 985 mg/L,污泥表观产率为0.103 mg/mg。     

厌氧升流式污泥层反应器内污泥颗粒化对固液分离效果的影响

厌氧升流式污泥层反应器在较高的COD容积负荷和水力负荷下稳定运行的关键是要有良好的固液分离,而固液分离的必要条件是污泥的沉降速度大于混合液在三相分离器的沉降区的最小断面上的向上流速。通过小型装置的试验表明,污泥的沉降速度与污泥的性状和浓度有关,使反应器内的污泥颗粒化能改善污泥沉降性、提高固液分离效果,使反应器能在相当高的COD容积负荷(20—30kgCOD/m~3·d)和水力负荷(0.8m~3/m~2·h)下稳定运行。本文叙述了厌氧升流式污泥层反应器内的污泥颗粒化过程,并简要地讨论了培养颗粒污泥的基本条件。