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城市污水处理厂污泥管道输送阻力特性研究

刘弦  
【摘要】: 基于我国城市污水处理厂污泥处理的现状,污泥处理处置尚处于严重滞后的状态,大量的污泥资源化利用成果还处在实验阶段,能应用到实际生产环节的项目还不普遍,使得靠国家、政府长期投资运行的污水处理厂不能有效的利用资源,并将其迅速的转化成为经济效益。从现有的城市污水处理厂到污泥利用单元的管道输送实例可以看出,我国目前还很少见,而国外在很早就开始使用管道来输送污泥,但其中也存在一定缺陷,实例中的输送浓度一般都采用1%,用此较低的浓度来输送污泥很重要的目的是减少输送阻力,并不将污泥这样复杂的性质一一考虑,是象输送清水一样进行处理。如果为了考虑不发生管道堵塞,采用高速输送,则又浪费了泵的动力。本文考虑了污泥的流变特性,将污泥分为除砂和未除砂两种情况分别做均质和非均质条件下输送的研究,并把城市污水处理厂中具有代表性的初沉生污泥与初沉污泥的厌氧消化污泥作为研究对象。建立了均质和非均质条件下污泥输送的计算模型。 通过本文所建立的均质条件下污泥输送的过渡流速与摩阻损失计算模型,以及非均质条件下污泥输送的临界流速与摩阻损失计算模型,结合城市污水处理厂污泥实测数据进行计算分析,得出了以下结论: ①在均质条件下污泥管道输送计算模型计算中,污泥从层流过渡到紊流状态下的过渡流速呈逐渐增大趋势。在将污泥视为非牛顿流体中的宾汉塑性体进行管道输送阻力特性的研究中,从Thomas方法计算结果中可得知:不同管径下污泥随浓度变化的阻力系数f曲线在管径较小时,变化的幅度较小,而随着管径的增大,这种幅度变化越明显。并且各条曲线都有一个相对较低的点其阻力系数较小,但因管径的不相同,这个点所处的浓度值是不同的,可见,在实际输送中,管径是十分重要的影响因素。除此之外,污泥种类的不同在摩阻损失的变化上也有不同。而在使用补正哈森-威廉斯(Hazen-Williams)公式的系数的方法下的计算结果只表现出摩阻损失的增大趋势,不利于优选管道的最佳输送浓度。 ②在非均质条件下污泥管道输送的计算模型中,属于两相流范畴的含砂污泥,随着浓度的增大,污泥临界流速V c的增长幅度会随管径的增大而变大。与初沉生污泥相比,消化污泥的临界流速增长曲线较陡,增长较明显。在摩阻损失坡降的计算中可知,一定管径下随浓度的增加,摩阻损失坡降值也呈逐渐增加趋势。而管径不同时,随着浓度的增加,管径越小,污泥摩阻损失坡降计算值越大。并且消化污泥的摩阻损失坡降值较初次沉淀生污泥小。 ③根据本文建立的均质及非均质条件下污泥管道输送的计算模型,从所得出的部分种类污泥管道输送的摩阻损失计算数值中可见,利用本文方法选取输送参数基本上克服了传统采用极低浓度输送及高速输送浪费泵的动力的弱点,说明能够通过科学的理论分析方法将污泥的输送问题提高到优化确定参数的范畴内,为未来我国较普遍的采用管道输送污泥技术奠定了良好的研究基础。


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