污水处理工艺系统优化设计理论的研究与发展

综述了污水处理工艺系统优化设计理论研究的发展历史 ,分析总结了优化设计模型研究的发展规律以及需要解决的关键性问题 ;详细介绍了几个具有典型代表性的非线性系统优化模型的结构及寻优方法 ;从 6个特征方面横向比较了部分优化数学模型的研究成果 ;结合国内研究动态提出了对该领域研究前景的展望     

膜生物反应器污水处理数学模型研究及其应用现状

膜生物反应器(MBR)具有与传统工艺无法比拟的优势而成为污水处理中很有前景的工艺。由于MBR工艺本身固有的复杂性和不确定性,发展一种能够为该工艺提供整体性理解的模型是相当必要的。模型的建立可为MBR污水处理的优化设计和运行控制提供理论依据。给出了3类用于模拟MBR工艺的模型:生物动力学模型、膜污染模型和对MBR完整描述的综合模型。在此基础上,阐述了每个模型各自的机制和功能,分析讨论了模型研究与应用中存在的问题,并提出了MBR相关模型的发展前景。     

活性污泥系统优化设计对不确定性参数的灵敏度研究

在活性污泥系统优化设计模型参数不确定性分析的基础上，考察了进水负荷、生物动力学参数、曝气设备性能参数和二沉池浓缩常数变化对优化设计的影响。灵敏度分析结果表明，对优化设计影响较大的参数为：进水水量水质、与氧转移效率相关的校正参数以及二沉池的浓缩常数等。研究结果对于低灵敏度系统的设计，提高优化设计结果的工程实用性具有重要的意义。     

内循环厌氧反应器多相流流场的三维数值分析

利用数值模拟的方法，引入欧拉双流体多相流模型及标准k-s紊流模型，模拟计算内循环厌氧反应器的三相流三维流场，并通过改变污泥颗粒密度及进水流量，针对固相流速及固含率的变化情况，分析条件的改变对流场的影响。研究结果表明，应用数值模拟方法可以获得内循环厌氧反应器内的流场特征；污泥颗粒密度及进水流量的改变对于反应器内污泥颗粒的流速及分布的均匀性有较为明显的影响。模拟结果对反应器的应用及优化设计具有一定的参考价值。     

脱硫吸收塔除雾器性能的实验研究和数值模拟

实验研究了不同操作条件、板片型式及板间距对除雾器除雾效率及压降的影响规律，并采用计算流体力学（CFD）方法对除雾器内流场进行了数值模拟与分析。研究结果表明，操作条件对压降和流场影响较小，而板片型式特别是迎风面的几何结构是影响流场与压降的关键因素；随着气速的增大，除雾效率增高，但当气速增到某一临界值（4～5 m/s）后，除雾效率随着气速的增大而迅速减小；除雾器压降的数值模拟结果与实验值吻合良好；除雾器内存在2个回流区，回流区是产生除雾器临界气速的重要原因之一。研究结果可为除雾器优化设计提供指导。     

内循环厌氧反应器多相流流场的三维数值分析简

利用数值模拟的方法，引入欧拉双流体多相流模型及标准k-ε紊流模型，模拟计算内循环厌氧反应器的三相流三维流场，并通过改变污泥颗粒密度及进水流量，针对固相流速及固含率的变化情况，分析条件的改变对流场的影响。研究结果表明，应用数值模拟方法可以获得内循环厌氧反应器内的流场特征；污泥颗粒密度及进水流量的改变对于反应器内污泥颗粒的流速及分布的均匀性有较为明显的影响。模拟结果对反应器的应用及优化设计具有一定的参考价值。     

过硫酸盐缓释材料释放过程模型构建

为预测评估过硫酸盐缓释材料的释放性能,对释放过程模型的构建以及模型的验证进行了研究。借助微积分思想,从材料体的概化分割、初始条件设定、每个小单元的状态标定、各个小单元中过硫酸钾的迁移变化量以及材料最外层释放过硫酸盐的量5个方面构建过硫酸盐缓释材料释放模型,利用Excel-VBA编程实现其释放过程模拟。采用欧盟标准NEN7375测试过硫酸盐缓释材料释放性能并获得模型参数。通过输入相关模型参数得到过硫酸盐动态迁移过程及其释放特征曲线,并利用实测数据与模拟数据进行拟合校验。结果表明,模型模拟值与实测值拟合较好,平均误差为1.88%,表明该模型设计合理,能够准确模拟过硫酸盐缓释材料释放过程,可作为缓释材料优化设计工具。     

催化型微粒捕集器的再生与压降数值研究

采用新的再生机理对催化型微粒捕集器（CPF）深床捕集微粒的氧化再生过程进行了建模，并将微粒捕集器中的压降分成5个部分分别计算，对其压降特性进行了数值研究。结果表明，新模型对深床捕集微粒的氧化再生计算与实验值吻合良好，比原模型更能反映微粒沉积的实际过程，深床捕集微粒的压降计算值也更精确。在排气流量大、温度高的工况下，深床捕集微粒的压降先迅速增大再减小的现象明显。研究结果能为工程应用提供验证手段，为CPF的优化设计提供依据。     

不同进水条件下ASM1模型参数的灵敏度分析

编制了BSM1的仿真程序,并分析了不同进水条件下ASM1模型的16个参数对BSM1出水COD、TN、NH4+-N、NO3--N灵敏度的影响.结果表明,9个参数的灵敏度在规定的划分范围内没有区别,7个参数在不同进水条件下差别较明显；各参数灵敏度的变化规律,与出水的NH4+-N及NO3--N浓度变化有一定相关性；灵敏度变化与ASM1模型速率方程中的开关函数有关.研究不同进水条件下模型参数的灵敏度,有助于提高污水处理仿真计算的准确性.     

低能耗脉冲喷吹袋式除尘器的三维数值模拟及工程应用

以袋式除尘器装置为研究对象,考虑射流偏移,建立了脉冲喷吹清洁的三维CFD数值模型,并进行实验验证;对喷嘴与文丘里管优化设计,修改数值模型,研究了低能耗下的脉冲喷吹清灰效果;在将改进的喷嘴与文丘里管进行工程应用的过程中,研究了其对大气粉尘排放的影响。结果表明,建立的三维CFD模型展现出了高瞬态行为和可压缩效应,即在射流中表现出涡流环与冲击单元现象。与孔喷嘴相比,改进后的喷嘴设计对射流偏移进行了调整,并且使滤袋内脉冲压力增加了5.1%～13.3%,提升了清灰效果。对比喉部直径为85 mm的文丘里管,无文丘里管的设计使得射流不易进入滤袋中,导致滤袋内脉冲压力降低了41.4%～46.3%,引起清灰效果的下降;减小文丘里管喉部直径,可以减少回流,提升滤袋内脉冲压力,改善清灰效果。对比原始装置,安装了改进喷嘴与文丘里管的袋式除尘器能明显降低大气粉尘排放,以上研究结果可为脉冲喷吹清灰除尘器的优化设计提供参考。     

不确定性水质模型及其研究进展

水环境是一个充满不确定性因素的复杂巨系统,研究这些不确定性的变化有利于提高人们对水环境分析的认识和做出更切合实际的决策.详细、清晰地评述了不确定性水质模型研究的必要性、研究的方法和国内外研究进展等,并针对此类模型研究与应用过程中普遍存在的一些问题、主要表现和成因进行了分析与论述,最后结合目前的研究热点指出了今后不确定性水质模型发展的3个重要方向.     

污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟研究进展

污泥作为典型的不透明非牛顿流体,在厌氧消化反应器内的流场具有复杂性,难以直接进行流场测试分析。结合计算流体力学(CFD)技术,分析污泥厌氧消化反应器内的流场分布情况,探讨污泥在反应器内混合效果和对消化过程的影响,以验证校核反应器优化设计和运行,改善污泥在消化反应器内的流动和混合性能并最终提高反应器性能。在综合文献及前期研究工作的基础上,系统分析并重点关注了CFD数值模拟过程当中多相流模型和湍流模型的选取、污泥流变特性应用、反应器流场评估优化及耦合生化模型等的研究现状及进展,总结了目前污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟过程存在的问题。并指出在考量污泥流变学特性的基础上,利用传质模型将反应器流场和生化过程相耦合,构建流场-生化耦合模型,获取基质转化规律,为优化污泥厌氧消化反应器设计运行提供理论依据,是CFD应用于厌氧消化反应器数值模拟的发展方向。     

水污染负荷总量控制研究进展

系统分析了水污染负荷总量控制研究的基本内容 ,重点从水污染负荷总量的科学定量及其优化分配这两个关键技术出发 ,介绍和总结了近年来国内外水污染负荷总量控制研究在方法和理念上的进展。总结了污染负荷总量的确定中水质模型的发展和完善、模型不确定性研究及其与 GIS技术的结合 ,介绍了负荷总量分配在优化方法、公平性研究及排污权交易的应用等方面的研究进展     

紫外消毒器辐射剂量模拟与设备设计

基于拉格朗日方法建立了耦合流体流动、紫外光强辐射与粒子辐射剂量的数值计算模型。利用该模型对工业尺寸的紫外消毒设备进行了模拟计算,获得了消毒设备内的场量信息;展示了利用CFD模拟优化设计紫外消毒反应器的方法;讨论了设置挡板和改变灯管布置2种方式对粒子辐射剂量的影响,计算结果表明,调整辐射场对紫外消毒设备性能的改善程度明显高于改变流动状态。     

人工湿地数学模型模拟与应用

人工湿地生态系统具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积和操作简单等优点,在国外得到了较好应用.综述了人工湿地净化技术及湿地模型的研究进展,重点介绍了国外已经成功验证与应用的3种人工湿地模型的开发情况.同时应用某人工湿地的实测数据,通过对模型的验证和率定,表明模型在评估湿地功能和优化设计上的实用性.最后,对人工湿地模拟模型的应用前景及存在问题进行了评述.     

加装导流板对立体循环一体化氧化沟(IODVC)流场的影响

流速分布不均导致立体循环一体化氧化沟(IODVC)出现污泥沉积等问题。利用计算流体力学(CFD)技术对IODVC进行了二维单相流模拟。研究中采用多重参考系模型来模拟曝气转刷的转动及沟内动力的来源,风扇模型来模拟水下推流器对水流的推动作用以及RNG k-ε模型来模拟氧化沟中流场的湍流变化,将模拟数据与实测数据进行拟合验证,再运用验证后的模型研究了加装导流板及其位置对IODVC内部流场的影响。结果表明,CFD模型能够较准确地模拟出IODVC沟道中液流速度分布及沿程变化,加装导流板及合理布设其位置可增加主沟内液流高速区所占比例,同时改善隔板背后的流速分布。因此,在弯道处加装导流板将有利于减少和防止沟道污泥沉积现象,对IODVC的优化设计及工程应用具有一定的指导意义。     

机动车污染排放模型研究综述

过去几十年,为了掌握机动车污染排放的规律和特征,向决策者提供科学有效的机动车污染控制措施,研究者们致力于研究机动车污染物排放的物化原理和影响机动车污染的主要因素,并据此建立多种尺度的机动车排放模型,以模拟城市区域或者街道的污染物排放.为了分析机动车的瞬态排放特征,目前的机动车排放模型研究正逐渐从宏观向微观发展,排放测试方法注重获取逐秒的排放数据,排放模型模拟的时间尺度和空间尺度逐步趋向微观.此外,机动车模型研究正趋向与交通模型进行耦合,从而揭示机动车在实际道路交通流中的排放特征.从机动车排放的主要影响因素、机动车排放测试、机动车排放因子模型及机动车排放清单等4个方面综述了国内外机动车排放研究现状和发展动向,对比并评价各种机动车排放模型方法的优缺点和适用范围,对我国的机动车排放模型发展方向进行了展望.     

循环经济在苏州高新区的实践

论述了苏州高新区根据科学发展观的要求，坚定发展循环经济的理念；从企业、企业群和社会三个层面全面开展发展循环经济的实践，建设循环型生态工业园；落实“三个机制”，实施“五大创新”，取得经济与环境的双赢，推动了区域社会、经济与环境的协调发展。     

涂铁多孔陶瓷对水中亚甲基蓝的动态吸附

研究了涂铁多孔陶瓷填料柱对水中亚甲基蓝（MB）的动态吸附性能。探讨了填料高度、MB初始质量浓度和流速对穿透曲线的影响；分别用BDST模型、Thomas模型和线性回归对动态吸附实验数据拟合，获得了相关参数，并研究了填料的再生性能。结果表明，涂铁多孔陶瓷（IOCPC）能有效去除水中MB，填料层升高，穿透曲线上的穿透点向右移动，穿透时间延长；而随流速、MB初始质量浓度的增大，穿透曲线上的穿透点向左移动，穿透时间缩短。用BDST模型能准确预测穿透时间，误差＜5%；用Thomas模型可较好地描述了MB浓度为10和50 mg/L、初速为2 mL/min时IOCPC对MB的吸附动力学，相关系数分别为0.99和0.93，平衡吸附容量分别为0.078和0.13 mg/g。对吸附饱和后的涂铁多孔陶瓷可用pH=3的硝酸再生，重复使用3次穿透曲线上的穿透点基本不变。     

岩屑甩干机之模型优化及颗粒运移情况分析

石油钻井废弃岩屑直接排放会造成环境的严重污染,经岩屑甩干机处理后的废弃岩屑含液量满足环境排放的标准,可直接排放,而岩屑甩干机工作过程中筛网极易堵塞,导致分离效率降低。同时岩屑颗粒对筛网磨损严重,致使岩屑甩干机寿命降低。针对上述问题,本文提出了螺旋刮刀甩干机模型,其次基于离散元理论,运用离散元模拟软件(EDEM)分析模型改进前后单颗粒在筛网上的运动特征。研究发现螺旋刮刀有效地改善了颗粒堆积造成筛网堵塞的现象,并能缓解颗粒冲击筛网导致其磨损严重的情况。最后,当改进模型转速差值变化时,对颗粒的运动情况进行了对比分析,其结果为工程实际中岩屑甩干机的优化设计提供了参考。