污泥脱水卧螺离心机分离性能研究

摘要

污水在污水处理厂净化过程中留下的固体沉淀物即为污泥，采用池沉降法得到的污泥含水率高达约为97％，然后常用卧螺离心机进行污泥脱水处理。卧螺离心机螺旋流道内污泥流体运动是复杂的固液两相强旋转流动，本文采用数值模拟仿真结合实验验证的方法，对卧螺离心机内污泥固液分离性能进行研究。具体工作如下:
　　 1、建立卧螺离心机螺旋流道内污泥流体固液分离的物理模型;在CFD仿真软件Fluent中建立卧螺离心机螺旋流道内固液两相流场的数学模型，为固液两相流进行数值模拟仿真提供条件;
　　 2、应用上述的物理几何模型和数学模型，对卧螺离心机内固液两相流场的速度、压力以及湍流动能进行模拟仿真，得到速度场、压力场以及湍流分布规律，分析了其流场和分离性能之间的关系;
　　 3、采用RNG k-ε湍流模型及MRF计算模型，对不同结构参数下的卧螺离心机螺旋流道内污泥流体进行数值模拟仿真，考察结构参数对污泥流体固液分离性能的影响，得到卧螺离心机转鼓长径比、转鼓半锥角和进口入射角对污泥固液分离性能影响的关系;
　　 4、通过对不同运行参数下的卧螺离心机流场进行数值模拟仿真，得到卧螺离心机螺旋推料器与转鼓的差转速对其分离性能的影响关系，找到了该卧螺离心机的最优差转速，并分析出在本文分析模型的污泥特性下该卧螺离心机的最大处理能力，以及不同含水率的污泥下卧螺离心机的处理能力;
　　 5、卧螺离心机在不同差转速与处理量下进行其分离性能实验，结果为实验数据和数值模拟结果的最大误差在9％以内。本文的研究结果可以指导卧螺离心机的设计和使用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 常用污泥固液分离设备及特点简介

1．2．1 沉降设备

1．2．2 过滤设备

1．2．3 压榨设备

1．3 国内外对离心机的研究现状综述

1．4 研究内容与方法

1．5 本章小结

第二章 卧螺离心机内固液两相流场建模

2．1 卧螺离心机结构及工作原理

2．2 两相流数值模拟研究

2．2．1 两相流数值模拟简介

2．2．2 两相流数值模拟方法在相关领域的应用简介

2．2．3 流体动力学控制方程

2．2．4 卧螺离心机内污泥两相流湍流模型

2．3 边界条件的处理

2．3．1 进口、出口边界条件

2．3．2 壁面条件的处理

2．3．3 边界条件的确定

2．4 方程的离散及算法

2．5 模拟路线

2．6 本章小结

第三章 卧螺离心机内污泥流场数值模拟

3．1 模型的建立与网格划分

3．2 卧螺离心机流场模拟结果分析

3．2．1 速度场分析

3．2．2 压力场分析

3．2．3 流场湍动能分析

3．3 本章小结

第四章 卧螺离心机分离性能影响因素研究

4．1 结构参数对分离性能的影响

4．1．1 转鼓长径比对分离性能的影响

4．1．2 转鼓半锥角对分离性能的影响

4．1．3 进口入射角对分离性能的影响

4．1．4 卧螺离心机最佳分离性能分析

4．2 差转速对分离性能的影响

4．2．1 最优差转速

4．2．2 最小可工作差转速

4．3 卧螺离心机最大污泥处理能力分析

4．4 本章小结

第五章 实验研究

5．1 实验系统组成

5．2 实验用污泥及相关设备

5．2．1 污泥特性

5．2．2 实验设备

5．3 实验结果分析

5．3．1 处理量对分离性能影响的实验结果分析

5．3．2 最优差转速实验研究

5．3．3 最小可工作差转速实验研究

5．4 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 主要工作及结论

6．2 不足和展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要的研究成果