悬挂链移动曝气工作机理与数值模拟研究
发布时间：2022-11-07 19:28
悬挂链移动曝气技术是近年来开发的一种新型曝气技术，因其具有效率高、投资少、可维护性强等优点，而迅速被世界各国众多污水处理厂所采用。目前，纵观国内外研究现状，对悬挂链摆动机理和摆动曝气后水力条件对传氧影响的研究仍然较少，深入研究悬挂链摆动机理、曝气流体力学行为，可以为优化曝气操作、设计高效曝气器结构以及拓展悬挂链曝气的应用范围提供依据。 曝气的作用即是产生气泡，维持一定气液接触面积。气泡形成是复杂曝气过程中决定曝气效率的一个重要阶段。因此，本论文通过研究悬挂链柔性孔气泡生成特点和所建立的柔性孔气泡体积预测模型，对悬挂链气泡生成体积进行了分析，得出悬挂链采用柔性孔口与气泡尺寸、效率之间的关系。结果表明：柔性孔能产生更小气泡；增加曝气器开孔数将减小小孔流速，减小气泡尺寸。 移动曝气是悬挂链区别于其他曝气形式的最大特点，对悬挂链摆动性质的理论分析有利于全面掌握悬挂链工作机理。本论文建立了悬挂链二维动力学模型。模型把悬挂链系统非线性性质与随机摆动建立起联系，分析出悬挂链随机摆动主要能量集中于低频区的特点。悬挂链的随机摆动有利于氧传质进行，使曝气效率提高。 在曝气效率影响因...
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
插图清单
列表清单
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 活性污泥污水处理法及曝气作用
1.2.1 活性污泥法基本原理
1.2.2 活性污泥法主要工艺
1.2.3 曝气在活性污泥法中的作用
1.3 曝气器与悬挂链移动曝气技术
1.3.1 曝气方法与设备
1.3.2 悬挂链移动曝气技术的提出
1.4 悬挂链移动曝气技术工程应用
1.4.1 悬挂链移动曝气技术在宝应县污水处理厂中的应用
1.4.2 悬挂链移动曝气技术在平度市污水处理厂中的应用
1.4.3 悬挂链移动曝气技术在滦平县污水处理厂中的应用
1.5 悬挂链移动曝气相关领域研究现状
1.6 论文研究意义
1.7 论文研究内容与技术路线
1.7.1 研究内容
1.7.2 技术路线
第二章 气泡生成分析
2.1 气泡生成理论模型
2.1.1 Kumar-Kuloor 模型
2.1.2 柔性孔气泡生成模型建立
2.2 曝气膜、孔口特征与参数
2.2.1 孔口形式
2.2.2 孔口与膜片参数
2.2.3 柔性孔与膜片效率评价指标
2.3 柔性孔与刚性孔气泡生成过程对比
2.3.1 气泡生成过程划分
2.3.2 气泡生成过程对比
2.4 本章小结
第三章 悬挂链数值模拟两相流理论基础
3.1 曝气气泡形状判断方法
3.2 相间作用力
3.2.1 曵力
3.2.2 升力
3.2.3 虚拟质量力
3.3 曝气池欧拉两相流模型
3.3.1 两相流模型建立方法
3.3.2 双欧拉两相流模型的建立
3.3.3 湍流模型
3.4 数值计算方法
3.5 本章小结
第四章 氧传质理论
4.1 传质原理与传质系数研究
4.1.1 费克定律
4.1.2 膜理论
4.1.3 溶质渗透理论
4.1.4 表面更新理论
4.1.5 湍动传质理论
4.1.6 传质理论在悬挂链研究中的应用
4.2 悬挂链氧传质模型建立
4.3 氧传质影响因素与评价指标
4.3.1 氧传质影响因素
4.3.2 主要评价指标
4.4 本章小结
第五章 固定曝气模拟与悬挂链动力学模型建立
5.1 悬挂链式曝气器结构特点
5.2 固定曝气流场数值模拟
5.2.1 数值模拟平台
5.2.2 悬挂链曝气器模型
5.2.3 网格划分
5.2.4 求解文件结构与参数设置
5.2.5 数值模拟结果与分析
5.3 固定曝气性能实验
5.3.1 实验目的
5.3.2 实验装置与药剂
5.3.3 实验步骤
5.3.4 实验结果
5.3.5 结果分析
5.4 悬挂链曝气器系统二维数学模型
5.4.1 悬挂链动力学模型
5.4.2 模型算例结果
5.5 本章小结
第六章 悬挂链移动曝气流场模拟
6.1 动网格技术
6.1.1 控制方程
6.1.2 离散方法
6.1.3 动网格更新方式
6.1.4 OpenFoam 动网格实现
6.2 悬挂链移动曝气流场模拟
6.2.1 求解文件结构与参数设置
6.2.2 数值模拟结果
6.3 悬挂链移动曝气与固定曝气对比分析
6.3.1 气含率对比
6.3.2 溶解氧浓度对比
6.3.3 曝气效率对比
6.4 本章小结
第七章 总结与建议
7.1 总结
7.2 建议
参考文献
致谢
附录
附录 1 主要程序
附录 2 主要字典文件
附录 3 固定曝气实验数据
在学期间发表的学术论文和参加科研情况
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]百乐克污水处理工艺电气自动化系统改造[J]. 梁博宁,庞科旺,陈玉亮,王庆. 给水排水. 2011(08)
[2]强化百乐克污水处理工艺除磷的工程实践研究[J]. 张晓杰,苏宏. 环境工程. 2010(05)
[3]初始形状对浮升气泡动力特性的影响[J]. 何丹,李彦鹏,刘艳艳. 西安交通大学学报. 2011(01)
[4]A~2/O百乐克工艺的设计特点及实际运行效果[J]. 卢东昱,潘志平,张文,徐国勋. 中国给水排水. 2009(24)
[5]百乐克工艺在宝应县污水处理厂中的应用[J]. 孔宇,沈巍. 中国给水排水. 2009(20)
[6]黏性液体中单个气泡上升的形状特性[J]. 王焕然,李彦鹏,杨栋,席光. 工程热物理学报. 2009(09)
[7]HRT对悬挂链曝气式生物接触氧化工艺的影响[J]. 王志勇,许振成,虢清伟,熊正为,张永亮,彭福全. 环境科学与技术. 2009(05)
[8]百乐克（BIOLAK）工艺优化设计探讨[J]. 陈克玲,罗继武. 中国给水排水. 2006(22)
[9]单个三维气泡运动的直接数值模拟[J]. 张淑君,吴锤结,王惠民. 河海大学学报(自然科学版). 2005(05)
[10]A~2/O脱氮除磷工艺[J]. 杨云龙,闫鸿远. 山西建筑. 2004(22)
硕士论文
[1]基于OpenFOAM对两相流动的数值研究[D]. 柴翔.上海交通大学 2011
[2]基于开源软件OpenFOAM的数值波浪水槽建立及应用[D]. 徐少鲲.天津大学 2008
[3]双叶轮液下自引气曝气机优化运行实验研究[D]. 汪治平.江苏大学 2005
本文编号：3704267
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
插图清单
列表清单
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 活性污泥污水处理法及曝气作用
1.2.1 活性污泥法基本原理
1.2.2 活性污泥法主要工艺
1.2.3 曝气在活性污泥法中的作用
1.3 曝气器与悬挂链移动曝气技术
1.3.1 曝气方法与设备
1.3.2 悬挂链移动曝气技术的提出
1.4 悬挂链移动曝气技术工程应用
1.4.1 悬挂链移动曝气技术在宝应县污水处理厂中的应用
1.4.2 悬挂链移动曝气技术在平度市污水处理厂中的应用
1.4.3 悬挂链移动曝气技术在滦平县污水处理厂中的应用
1.5 悬挂链移动曝气相关领域研究现状
1.6 论文研究意义
1.7 论文研究内容与技术路线
1.7.1 研究内容
1.7.2 技术路线
第二章 气泡生成分析
2.1 气泡生成理论模型
2.1.1 Kumar-Kuloor 模型
2.1.2 柔性孔气泡生成模型建立
2.2 曝气膜、孔口特征与参数
2.2.1 孔口形式
2.2.2 孔口与膜片参数
2.2.3 柔性孔与膜片效率评价指标
2.3 柔性孔与刚性孔气泡生成过程对比
2.3.1 气泡生成过程划分
2.3.2 气泡生成过程对比
2.4 本章小结
第三章 悬挂链数值模拟两相流理论基础
3.1 曝气气泡形状判断方法
3.2 相间作用力
3.2.1 曵力
3.2.2 升力
3.2.3 虚拟质量力
3.3 曝气池欧拉两相流模型
3.3.1 两相流模型建立方法
3.3.2 双欧拉两相流模型的建立
3.3.3 湍流模型
3.4 数值计算方法
3.5 本章小结
第四章 氧传质理论
4.1 传质原理与传质系数研究
4.1.1 费克定律
4.1.2 膜理论
4.1.3 溶质渗透理论
4.1.4 表面更新理论
4.1.5 湍动传质理论
4.1.6 传质理论在悬挂链研究中的应用
4.2 悬挂链氧传质模型建立
4.3 氧传质影响因素与评价指标
4.3.1 氧传质影响因素
4.3.2 主要评价指标
4.4 本章小结
第五章 固定曝气模拟与悬挂链动力学模型建立
5.1 悬挂链式曝气器结构特点
5.2 固定曝气流场数值模拟
5.2.1 数值模拟平台
5.2.2 悬挂链曝气器模型
5.2.3 网格划分
5.2.4 求解文件结构与参数设置
5.2.5 数值模拟结果与分析
5.3 固定曝气性能实验
5.3.1 实验目的
5.3.2 实验装置与药剂
5.3.3 实验步骤
5.3.4 实验结果
5.3.5 结果分析
5.4 悬挂链曝气器系统二维数学模型
5.4.1 悬挂链动力学模型
5.4.2 模型算例结果
5.5 本章小结
第六章 悬挂链移动曝气流场模拟
6.1 动网格技术
6.1.1 控制方程
6.1.2 离散方法
6.1.3 动网格更新方式
6.1.4 OpenFoam 动网格实现
6.2 悬挂链移动曝气流场模拟
6.2.1 求解文件结构与参数设置
6.2.2 数值模拟结果
6.3 悬挂链移动曝气与固定曝气对比分析
6.3.1 气含率对比
6.3.2 溶解氧浓度对比
6.3.3 曝气效率对比
6.4 本章小结
第七章 总结与建议
7.1 总结
7.2 建议
参考文献
致谢
附录
附录 1 主要程序
附录 2 主要字典文件
附录 3 固定曝气实验数据
在学期间发表的学术论文和参加科研情况
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]百乐克污水处理工艺电气自动化系统改造[J]. 梁博宁,庞科旺,陈玉亮,王庆. 给水排水. 2011(08)
[2]强化百乐克污水处理工艺除磷的工程实践研究[J]. 张晓杰,苏宏. 环境工程. 2010(05)
[3]初始形状对浮升气泡动力特性的影响[J]. 何丹,李彦鹏,刘艳艳. 西安交通大学学报. 2011(01)
[4]A~2/O百乐克工艺的设计特点及实际运行效果[J]. 卢东昱,潘志平,张文,徐国勋. 中国给水排水. 2009(24)
[5]百乐克工艺在宝应县污水处理厂中的应用[J]. 孔宇,沈巍. 中国给水排水. 2009(20)
[6]黏性液体中单个气泡上升的形状特性[J]. 王焕然,李彦鹏,杨栋,席光. 工程热物理学报. 2009(09)
[7]HRT对悬挂链曝气式生物接触氧化工艺的影响[J]. 王志勇,许振成,虢清伟,熊正为,张永亮,彭福全. 环境科学与技术. 2009(05)
[8]百乐克（BIOLAK）工艺优化设计探讨[J]. 陈克玲,罗继武. 中国给水排水. 2006(22)
[9]单个三维气泡运动的直接数值模拟[J]. 张淑君,吴锤结,王惠民. 河海大学学报(自然科学版). 2005(05)
[10]A~2/O脱氮除磷工艺[J]. 杨云龙,闫鸿远. 山西建筑. 2004(22)
硕士论文
[1]基于OpenFOAM对两相流动的数值研究[D]. 柴翔.上海交通大学 2011
[2]基于开源软件OpenFOAM的数值波浪水槽建立及应用[D]. 徐少鲲.天津大学 2008
[3]双叶轮液下自引气曝气机优化运行实验研究[D]. 汪治平.江苏大学 2005
本文编号：3704267
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3704267.html
