计算流体力学技术模拟气浮池水力特征及其应用研究

发布时间：2017-05-18 08:10

  本文关键词：计算流体力学技术模拟气浮池水力特征及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对南水北调水特有的低浊高藻水质特性,气浮池工艺已应用于部分水厂处理工艺中。但目前气浮池设计多依靠设计手册计算,在规范所给参数范围内取值,并无确切的参数取值方法。研究提出可将计算流体力学(CFD)模拟应用于气浮池设计,并对平流式气浮池、逆流式气浮池、混合流式气浮池的不同参数下模型进行流态模拟计算及后处理,利用气相流迹图、气相体积分布云图、气相体积分布曲线等后处理图形直观对比池内流态。模型应用试验分析也发现,气浮池去除效果与气相流态呈正相关关系,故可利用CFD模拟来指导气浮池设计,并可对其进行优化改造。研究首先介绍了CFD模拟所用软件ICEM CFD 14.5和Fluent 14.5的操作流程,包括模型的计算与建立、网格的建立及软件操作。建立流量为0.5 m3/h模型后,利用软件进行模拟计算,主要研究内容分为四个方面：(1)平流式气浮池的模拟优选及其回流溶气水溶气压力优化；(2)逆流式气浮池的模拟优选及其回流溶气水溶气压力优化；(3)混合流式气浮池的模拟优选及其回流溶气水溶气压力、回流溶气水回流分配比优化。每个研究部分在经软件模拟选择出较优池型后再次利用软件计算进行优化,并建立优化后池型,在最优条件下进行试验。切换新建气浮池和原有斜管沉淀池条件下进行试验,验证气浮池相比于斜管沉淀池的去除率提高情况。研究发现,回流溶气水采用不同的回流方式时,最适宜的设计参数即设计池型不同,最佳流态的回流溶气水溶气压力也不同。平流式气浮池采用接触室上升流速为15 mm/s,分离室分离速度为2.0 mm/s,回流溶气水溶气压力为0.45 MPa时流态最佳；逆流式气浮池采用接触室上升流速为20 mm/s,分离室分离速度为2.5 mm/s,回流溶气水溶气压力为0.40 MPa时流态最佳；混合流式气浮池采用接触室上升流速为10 mm/s,分离室分离速度为1.5 mm/s,回流溶气水溶气压力为0.45 MPa,回流溶气水分配比1：1时流态最佳。在最优情况下建立装置进行试验发现,无论选用何种回流方式的气浮池,对浊度、CODMn、 TOC、UV的去除效果均优于斜管沉淀池,特别是对浊度的去除方面,有较显著优势。条件允许时,推荐采用混合流式气浮池进行工艺升级。对玉清水厂气浮池进行模拟运行评估,利用模型模拟发现其沉淀气浮池气浮区部分与平流式气浮池优选结果相同,但因设备限制,回流溶气水溶气压力难以达到0.45 MPa。在稳定运行时对进水、沉淀气浮池沉淀池出水、气浮区出水、未改造平流沉淀池出水进行取样检测发现,沉淀气浮池对浊度、氨氮、藻类、叶绿素A的去除效果有显著优势,但对CODMn的去除优势不大,建议增加投药量或与其他工艺联合来提高对其去除效果。
【关键词】：计算流体力学 溶气压力 接触室上升流速 分离室分离速度
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 南水北调水质特点11
• 1.1.2 传统水处理工艺局限性11-12
• 1.1.3 国内外研究现状12-13
• 1.2 计算流体力学简介13-20
• 1.2.1 计算流体力学概述13-14
• 1.2.2 计算流体力学应用软件简介14-20
• 1.3 研究内容及意义20-23
• 1.3.1 课题来源及意义20
• 1.3.2 主要研究内容20-22
• 1.3.3 技术路线22-23
• 第2章 试验方法23-42
• 2.1 试验装置设计与试验方法23-26
• 2.1.1 试验装置23-25
• 2.1.2 检测指标及方法25-26
• 2.2 软件操作26-33
• 2.2.1 ICEM CFD 14.5操作流程26-29
• 2.2.2 Fluent 14.5操作流程29-33
• 2.3 模型计算33-38
• 2.4 网格建立38-42
• 第3章 平流式气浮池模拟设计及优化改造42-54
• 3.1 平流式气浮池计算流体力学模拟设计42-48
• 3.2 平流式气浮池模型优化48-50
• 3.3 平流式气浮池模型应用50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 逆流式气浮池模拟设计及优化改造54-63
• 4.1 逆流式气浮池计算流体力学模拟设计54-58
• 4.2 逆流式气浮池模型优化58-59
• 4.3 逆流式气浮池模型应用59-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第5章 混合流式气浮池模拟设计及优化改造63-76
• 5.1 混合流式气浮池计算流体力学模拟设计63-69
• 5.2 混合流式气浮池模型优化69-73
• 5.3 混合流式气浮池模型应用73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 玉清水厂气浮池模拟评估76-85
• 6.1 玉清水厂改造76-78
• 6.2 玉清水厂气浮池计算流体力学模拟78-81
• 6.3 玉清水厂气浮池运行评估81-84
• 6.4 本章小结84-85
• 第7章 结论与建议85-87
• 7.1 结论85
• 7.2 建议85-87
• 参考文献87-93
• 致谢93-94
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况94

【参考文献】

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1 鲁金凤;于兴s，

本文编号：375511