收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于CFD的寒区辐流式二沉池模型建立与优化调控研究

时贤  
【摘要】:松花江综合整治是恢复松花江水环境的重要手段,而其沿岸污水处理厂设计与建设承担重要的点源污染物的削减工作,其中二沉池作为污水处理厂的一个重要构筑物,它制约着最终处理效果。针对于此,本课题在“十二·五”国家科技重大专项子课题“马家沟城镇污水深度减排技术集成与工程示范”的支撑下,开展基于CFD的寒区辐流式二沉池研究工作,研究寒区辐流二沉池数学模型建立以及通过对模拟中结构参数优化和实际运行参数变化对沉淀的影响,为本“十二·五”示范工程建设提供高效可靠的技术参数,改善二沉池流态,解决二沉池占地面积大,流态不均匀所导致的固液分离效果不佳的问题,从而保障实际污水处理厂的二沉池运行效果。本文以哈市某污水厂辐流式二沉池为模拟对象,利用计算流体力学对其速度场和浓度场进行数学建模。哈市冬季污水水温常低于10℃,模拟中对粘度的选择取10℃时水的粘度1.3077×103Pa?s。通过分析采用RNG的k-?两方程紊流模型和Mixture多相流模型,分别对池内的水流速度场和悬浮物浓度场进行了模拟,以Wells对实际运行的沉淀池试验结果为基础,对比验证了建模中各模型的准确性和合理性,确定了模拟得到的速度场和浓度场与实际情况符合,分析发现该二沉池存在明显的异重流和回流现象,池中水流流态分布很不均匀。利用已确定的建模方式对该二沉池不同结构参数的各工况点进行模拟,主要结构参数包括进水导流筒、出水口和本文提出的一种扰流板形式。经过分析提出了二沉池结构设计参数优化方案,确定了导流筒淹没深度与二沉池中心高度比应控制在0.50~0.58,导流筒半径与二沉池半径比控制在0.065~0.069,出水设置为内置双侧堰,位置控制在距池壁2.0m。确定本文提出的水平式扰流板为减轻进水异重流现象和回流区面积的一种手段,确定扰流板距导流筒最佳垂直距离与池深比控制在0.17。利用已确定的建模方式对结构形式优化完毕的二沉池不同运行参数的各工况点进行模拟,主要运行参数包括进口流速、悬浮颗粒浓度和悬浮固体颗粒粒径、密度。确定进口流速0.10m/s为该二沉池最佳运行工况,确定在可实现范围内悬浮物浓度越小,悬浮固体颗粒粒径、密度越大,对沉淀影响越为有利,提出以投加絮凝剂等方式人为提高悬浮固体颗粒粒径、密度可以提高二沉池运行效率。通过工程局部经济分析比较,研究所提供的技术参数节省占地33.3%,节省二沉池总投资29.5%,可以减轻寒冷地区辐流式二沉池进水异重流和池中回流现象,提高二沉池的运行效率,可为污水厂高效运行、松花江水质改善提供技术支撑,既对污水达标排放、污水厂实现节能减排要求有重大意义,又与居民的生活紧密联系,对我国建设环境友好型社会有深远的意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X703

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 常鹏飞;陈金荣;曹雪梅;温汝青;陈守庆;;串联式双层平流沉淀池的工艺设计[J];中国给水排水;2012年10期
2 屈强;马鲁铭;王红武;;初沉池内速度场数值模拟[J];环境保护科学;2006年02期
3 曾光明,葛卫华,秦肖生,黄国和,刘鸿亮;数值模拟方法在二维沉淀池优化设计中的应用[J];环境工程;2002年02期
4 刘百仓;马军;罗麟;白玉华;黄社华;;平流式沉淀池二维数值模拟——数学模型及计算方法的验证[J];四川大学学报(工程科学版);2008年02期
5 王晓玲;杨丽丽;张明星;曹月波;;平流式沉淀池水流三维CFD模拟[J];天津大学学报;2007年08期
6 刘玉玲;张沛;魏文礼;郑艳;;辐流式沉淀池液固两相流力学特性三维数值模拟[J];水资源与水工程学报;2013年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周玉玲;水厂沉淀池优化设计[D];合肥工业大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨丽丽;张明星;曹月波;王晓玲;;二沉池硝态氮分布的CFD模拟[J];现代农业科技;2008年18期
2 付立静;王军;陈胖胖;;辐流式二沉池的数值模拟及应用[J];环境科学与管理;2010年08期
3 吴成娟;;沉淀池的数值模拟[J];环境科学与管理;2010年09期
4 袁青飞,陶涛,童祯恭;颗粒沉淀过程可视化模拟研究进展[J];城市公用事业;2004年06期
5 王晓玲;周莎莎;郎建;李涛;张陆良;陈明曦;;旋流沉砂池除砂废水流场与结构参数优化模拟[J];工程力学;2012年06期
6 彭先福;;水力自控水处理工艺絮凝区数值模拟[J];工程与建设;2014年03期
7 林忠军;隋军;李朝林;;数值模拟污泥回流对二沉池性能的影响[J];城市道桥与防洪;2014年04期
8 施周;涂朦朦;王涛;施清华;;水温对平流式二沉池运行影响的数值模拟[J];安全与环境学报;2015年04期
9 刘天杰;胡润麟;孙泽;宋兴福;;平流式沉淀池穿孔墙进水及隔板作用数值模拟[J];供水技术;2015年04期
10 胡进;刘晓东;姚琪;向立平;;平流沉淀池数学模型研究进展[J];环境保护科学;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘百仓;沉淀池工况的数值模拟及流场测量[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 陈立爱;氧化沟工艺污水处理厂优化与综合评价研究[D];合肥工业大学;2013年
3 闫月娟;井下旋流除砂器内固液两相流动特性研究[D];东北石油大学;2014年
4 陶洪飞;分离鳃的水沙流场数值分析及试验研究[D];新疆农业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张翔;两相流分离鳃的泥沙沉降特性及集成试验研究[D];新疆农业大学;2010年
2 罗菲;两相流分离鳃的水沙流场数值模拟[D];新疆农业大学;2011年
3 何航;利用CFD技术对平流式二次沉淀池的数值模拟及优化改进[D];长安大学;2011年
4 陈国章;污水处理自动监控系统设计与研究[D];山东大学;2011年
5 全荣;周进周出式二次沉淀池数值模拟[D];湘潭大学;2011年
6 黄嘉;附着型蠕虫床流场数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 王滔;两种新型澄清池的数值模拟与试验研究[D];重庆大学;2011年
8 郭生昌;沉淀池的计算机数值模拟[D];东华大学;2004年
9 刘振中;沉淀池优化设计研究[D];西安理工大学;2004年
10 肖军伟;沉淀池的数值模拟与参数影响分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 文一波;城市污水厂建设和运营费用的探讨[J];中国给水排水;1999年09期
2 刘百仓;马军;黄社华;陈大宏;;模拟沉淀池流速场的层流模型扩展性研究[J];中国给水排水;2007年11期
3 蔡金傍,朱亮,段祥宝;平流式沉淀池数值模拟分析[J];河海大学学报(自然科学版);2004年01期
4 阎世辉;关于我国水环境形势的分析及政策建议[J];环境保护;2001年03期
5 曾光明,葛卫华,秦肖生,黄国和,刘鸿亮;数值模拟方法在二维沉淀池优化设计中的应用[J];环境工程;2002年02期
6 顾正平;周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究的数值方法[J];环境科学研究;1995年03期
7 马鲁铭,金志刚,杨友保;周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究[J];环境科学学报;1992年04期
8 蔡金傍,段祥宝,朱亮;沉淀池水流数值模拟[J];重庆建筑大学学报;2003年04期
9 郭生昌,陈亮,胡晋明;平流式沉淀池流场的计算及探讨[J];江苏环境科技;2003年04期
10 张庄;沉沙池沉淀效果的数值分析[J];清华大学学报(自然科学版);1998年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 郭生昌;沉淀池的计算机数值模拟[D];东华大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙进生,孙铁强,杨金川;二沉池泥水界面无线数据传输系统[J];给水排水;2001年03期
2 王仁,于清江,车继芳;二沉池配水槽浮沫产生机理及解决方案[J];中国给水排水;2004年09期
3 肖尧;施汉昌;范茏;;基于计算流体力学的辐流式二沉池数值模拟[J];中国给水排水;2006年19期
4 徐建胜;孙鸿燕;周宇权;肖斌;杨敏;余龙;;二沉池迷宫结构设计研究[J];江西化工;2007年04期
5 刘培勇;郝二成;张晓红;周军;甘一萍;;计算流体动力学在污水厂二沉池改造中的应用[J];中国建设信息(水工业市场);2011年02期
6 李晓东;冯晶;梁婕;蔡青;黄璐;石林;曾光明;;基于数值仿真-响应表面法的二沉池优化研究[J];环境科学学报;2012年09期
7 任周鸣;;从运行实践角度探讨二沉池设计上的相关问题[J];给水排水;2012年S2期
8 刘百仓;刘凤凯;万欣;张永丽;李丹;王紫薇;张伟成;王斌;朱勇;李雪冰;;辐流式二沉池水质信息场的测量与分析[J];中国给水排水;2012年17期
9 侯莹妮;;浅谈二沉池行车吸泥机技术改造[J];绿色科技;2013年06期
10 胡海涛;;数值模拟用于污水厂二沉池结构优化的研究[J];中国给水排水;2013年07期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陈文根;宋振先;赵一鸣;;二沉池周边传动刮、吸泥机的发展趋向[A];中国水污染防治技术装备论文集(第五期)[C];1999年
2 王旭;;周进周出二沉池配水集泥管渠的水力计算[A];2014中国环境科学学会学术年会(第十二章)[C];2014年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 李婷;变污水池为养鱼池[N];吉林日报;2007年
2 丽雯;科技“魔法”使污水变清水[N];无锡日报;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 时贤;基于CFD的寒区辐流式二沉池模型建立与优化调控研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 张桂英;活性污泥系统二沉池流体动力学特性与功能研究[D];西安建筑科技大学;2012年
3 汪强林;污水厂辐流式二沉池沉降性能影响机制研究[D];安徽建筑工业学院;2012年
4 李振亮;二沉池一维通量模型及其应用[D];重庆大学;2006年
5 涂朦朦;水温对二沉池运行影响的数值模拟[D];湖南大学;2014年
6 刘清江;周边进水周边出水二沉池配水研究[D];天津大学;2003年
7 胡海涛;状态点分析法用于污水厂二沉池优化运行的研究[D];北京建筑工程学院;2009年
8 白杨青;二沉池数值模拟研究[D];太原科技大学;2010年
9 冯晶;二沉池污水处理过程的数值仿真及优化研究[D];湖南大学;2012年
10 王恩强;模拟光催化浮床的优化及其处理污水厂二沉池出水的研究[D];东华大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026