污泥堆肥发酵车间污染气体散发控制研究

摘要

随着污泥处理事业的快速发展,但解决污泥污染环境问题并产生一定经济效益的污泥堆肥发酵技术的发展却受到限制,难以广泛推广。其中堆肥发酵过程中恶臭气体的高效捕集处理是限制堆肥发酵技术推广的一个重要“瓶颈”。
　　在此情况下,本文在分析各种可用于污泥发酵车间的恶臭气体捕集系统之后,以郑州某污泥处置工程的污泥堆肥发酵车间为研究对象,使用理论计算和CFD数值模拟的方法,对该车间内原有全面排风方案及车间内气流组织进行模拟,指出其存在的问题。在理论分析基础之上,首次提出采用局部排风的方式来解决大尺度侧压型污染源的控制问题,并在发酵槽上建立单/双侧吹吸式排风系统模型,对吹吸式排风系统的使用效果进行数值模拟,并对吹吸式排风系统的设计方案进行了结构优化。为彻底解决污泥堆肥发酵车间内恶臭气体的控制和捕集提供了新的解决思路。
　　本课题的研究结论主要有以下几个方面:
　　1、通过对车间内原有全面排风方案的计算和数值模拟后发现,原方案的全面排风量取值过小、气流组织不合理。并指出污泥堆肥发酵车间这种高大工业厂房,在使用全面排风方案时难以保证使用效果;
　　2、经理论计算和分析,可得到此类发酵槽内散发污染气体的上升速度约为0.74m/s。
　　3、发酵槽上的单侧吹吸式排风系统可以将槽内散发的恶臭气体完全控制和捕集,可以彻底解决车间内恶臭气体超标的问题;通过比较不同工况下吹吸式排风系统对恶臭气体的捕集效果,得到优化后的单侧吹吸式排风方案。该方案的各个影响因素取值分别为:最小出流动量Fmin为1.05~1.15m3/s、吹风口高度b为120mm、吹风口出流速度为8～10m/s、最佳出流角度α为15°、最小吹吸流量比Rmin大小为0.32;
　　4、参照优化后的单侧吹吸式排风而建立的双侧吹吸式排风系统,其控制捕集恶臭气体的效果不如单侧吹吸式排风系统。

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1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2污泥堆肥发酵车间通风方式

1.3 课题研究对象

1.4 课题主要研究内容及研究方法

2 CFD基础理论知识及FLUENT模拟软件介绍

2.1 CFD基础理论知识

2.2 Fluent模拟软件

2.3 本章小结

3 全面排风方案计算及数值模拟结果分析

3.1 全面排风方案风量大小计算

3.2全面排风方案物理模型

3.3 全面排风方案数值模拟结果及分析

3.4 结论与建议

3.5 本章小结

4 吹吸式排风研究现状和流场理论分析

4.1吹吸式排风研究现状

4.2 吹吸式排风系统流场理论分析

4.3 本章小结

5 单侧吹吸式排风系统数值模拟及结果分析

5.1 发酵槽内污染气体上升速度的确定

5.2 单侧吹吸式排风系统物理模型

5.3 单侧吹吸式排风系统风口大小及边界条件的确定

5.4数值模拟及结果分析

5.5 本章小结

6 双侧吹吸式排风系统数值模拟及结果分析

6.1 双侧吹吸式排风系统研究现状

6.2 影响双侧吹吸式排风系统的因素

6.3 双侧吹吸式排风系统物理模型及边界条件的确定

6.4 数值模拟结果及结果分析

6.5 本章小结

7 结论及展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录 硕士在读期间的研究成果