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。     

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。     

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.     

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.     

一体化氧化沟污水处理技术研究

本文重点讨论了实现一体化氧化沟的关键泥水分离技术,充氧试验结果和氧化沟沟内阻力损失以及曝气机的输入功率核算,对于一体化氧化沟的设计推广应用有一定的参考价值。     

新型气升式氧化沟流体力学特性的数值模拟

以基于计算流体力学的FLUENT 软件为工具,选用雷诺应力模型对小试气升式氧化沟的三维流场进行模拟研究,比较了进气量分别为0.25,0.5,0.75m3/h 以及污泥浓度分别为2.5,5.0g/L 时的流速和流态.结果表明,气升式氧化沟的流态从整体上看是完全混合的,但其底部由于流速较大又具有推流特性;进气量对液相流速影响明显,对整体流态并无影响,污泥浓度对流速和流态影响都很小;将模拟结果与实际测试数据对比,表明该模拟结果可靠,可用于小试反应器的流体力学特性研究.     

Carrousel 氧化沟内DO 变化规律及其优化控制条件

为了提高氧化沟单沟系统的脱氮能力,通过现场测试对Carrousel 氧化沟单沟系统内部溶解氧(DO)的分布、传输特性进行了研究,通过中试试验对氧化沟适宜同步硝化反硝化过程发生的DO条件进行了研究.结果表明,沟内DO环境受曝气机的开启状态和进水负荷日动态变化的影响显著,DO 的分布和输移过程的推流特性有利于同步硝化反硝化过程的发生,沟内适宜同步硝化反硝化过程发生的好氧区域空间比例为0.3~0.5,并随着水力停留时间缩短而逐渐增大.     

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。     

Carrousel氧化沟建模实例研究

根据Carrousel氧化沟完全混合特性,提出了将其划分成多个曝气和非曝气的完全混合反应池的串联反应器的思想,并基于ASM3机理模型,在WEST软件平台上搭建其物理模型。利用WEST模拟软件,对建立的模型进行稳态模拟。实例研究表明:对于处理能力1.2万t/d的Carrousel氧化沟,通过分析其工艺特点和DO沿程变化特征,可以将缺氧区和好氧区根据沟池长度平均分为15区;每个区长13.2 m、宽4.5 m、面积56.87 m2;其中前4区为缺氧区,后11区为好氧区。通过稳态模拟,该次建模能够体现污水处理厂的处理工艺过程及处理效果,拟合效果良好,为后续研究进行动态模拟、模型优化和参数估计奠定了基础。     

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.     

Numerical simulation of a combined oxidation ditch flow using 3D k-ε turbulence model

The standard three dimensional(3D) k-ε turbulence model was applied to simulate the flow field of a small scale combined oxidation ditch. The moving mesh approach was used to model the rotor of the ditch. Comparison of the computed and the measured data is acceptable. A vertical reverse flow zone in the ditch was found, and it played a very important role in the ditch flow behavior. The flow pattern in the ditch is discussed in detail, and approaches are suggested to improve the hydrodynamic performance in the ditch.     

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。     

湍流模型对预测街道峡谷污染物扩散的影响

文章选取标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、realizablek-ε湍流模型和单方程Spalart-Allmaras涡黏系数模型对街道峡谷附近的流动和汽车尾气污染物扩散进行了模拟,并与风洞试验值进行了比较,结果表明,4种模型对街谷壁面的浓度预测在趋势上与试验值基本一致,Spalart-Allmaras模型的预测效果最好,realizablek-ε模型预测最差,而标准k-ε模型和RNGk-ε模型的预测介于其间;RNGk-ε模型和realizablek-ε模型的修正作用在预测建筑物尖角和顶部附近的流动处有所体现,但对街谷内浓度分布的预测仍不如标准k-ε模型;本文从流场分布的特点对4种模型的浓度预测差别进行了解释,证明了壁面浓度与其附近的速度和湍流黏性系数的分布相对应。     

高架桥对街道峡谷内大气颗粒物输运的影响

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区域的空气质量与生态环境急剧恶化.利用计算流体力学(CFD)数值模拟,研究了3种H/W(街道建筑物高度/峡谷宽度)下高架桥对街道峡谷内颗粒物扩散的影响.建立了街道峡谷内机动车尾气中颗粒物扩散模型,并给出了边界条件.采用标准k-ε模型与离散相模型对街道峡谷内部气流运动、颗粒物扩散及浓度分布进行了模拟计算,并计算了高架桥对风场及颗粒物扩散的影响.结果表明:H/W越大,街道峡谷内颗粒物浓度越高,同时颗粒物平均滞留时间越长.相对于没有高架桥的街道峡谷,高架桥附近区域风场变化明显,但对建筑物墙壁、地面及峡谷顶层处影响较小.街道峡谷内存在高架桥时,在墙壁较低处颗粒物浓度增加.      

洁净室亚微米颗粒污染的模型模拟研究

采用基于欧拉框架下的Small Slip Model颗粒拟流体模型和Three Layer Model壁面沉积边界条件,并运用标准的k-ε湍流模型和壁面函数方法对非单向流洁净室内亚微米颗粒污染物的输运和分布结构进行数值模拟。模拟结果和实验结果具有较好的一致性,说明所采用的计算模型和方法具有良好的合理性和适用性。洁净室内颗粒污染物的输运和分布特征受空气流场的制约,尤其是室内存在的回流区和旋涡区,对污染控制和排除效率有着重要的影响。此外,颗粒的湍流扩散作用在对流作用较弱的区域发挥着重要的作用,对其机理的正确认识和分析有助于提高模型研究的准确性。     

双进水管系统对单通道矩形圆弧角养殖池水动力特性影响的数值研究

为研究双进水管结构工况不同布设位置对海水循环水矩形圆弧角养殖池池底水动力特性的影响,基于RNG k-ε湍流模型,应用计算流体力学仿真技术,对双进水管结构工况下6种不同布设位置的养殖池内部流场进行三维数值模拟,采用流体动力学特征量重点分析排污口附近复杂的流场形态。研究结果表明:双进水管结构中进水管的布设位置对养殖池底部流速分布影响显著,双进水管均布设在圆弧角位置是优选布设,有利于改善养殖池底部水动力特性。     

浓缩型入口下排气旋风分离器流场和性能的数值计算

运用CFD方法,对浓缩型入口下排气旋风分离器内的气固两相流动进行了研究。计算中气相采用RNGk-ε湍流模型,颗粒相采用拉格朗日坐标系下的离散相模型。重点计算了分离器流场、分离效率及其阻力特性,结果表明,采用浓缩入口后分离器内流场发生明显改变,分离器上部切向速度明显提高,有利于大颗粒的分离。同时通过对不同浓缩结构旋风分离器的分离效率和阻力特性进行分析比较,为工程设计提供了依据。     

风向对街道峡谷内污染物扩散的影响

采用Fluent软件,选用RNG k-ε湍流模型,对长高比为5的街道峡谷(简称街谷)在0°～90°风向下流场和污染物浓度场进行了数值模拟. 结果表明: 0°～75°风向时,街谷内流场呈明显的三维特性,90°风向时,流动表现出中长街谷的二维特点;风向对街谷内壁面污染物浓度的分布有显著影响,90°风向下的街谷壁面浓度最大,其次是45°风向,其余风向下的相对较小,污染物浓度的计算值与风洞试验值在趋势上吻合较好;壁面污染物浓度的分布由街谷内长度方向漩涡、来流冲角产生的进口回流及沿长度方向的流动所决定,壁面浓度的分布差异均可从附近的流场获得解释. 街道峡谷内长度方向的漩涡模拟过强会导致地面附近污染物浓度的计算值偏离试验值.