活性污泥系统二沉池流体动力学特性与功能研究

摘要

二沉池作为活性污泥系统中一个必不可少的构筑物,在污水处理过程中发挥着重要作用。通过现场监测和数值模拟方法相结合,测定了二沉池内的流速分布、质量分布和水质分布(NH4+N、NO3N、NO2N、PO43P),研究了二沉池内的流态和污泥沉降特点,以及池内实际存在的生物反应。结果表明,二沉池内的流速范围为1.63e-3～38.74e-3m/s,流速很小,测量点绝大部分流速集中在1.63e-3～28.09e-3m/s之间;流速分布受二沉池进水出水方式的影响很大。根据SS的分布,可以大致将二沉池划分为四个区域:水深1.59m以上为澄清区,水深1.59m～2.39m属于絮凝区,水深2.39m～3.99m属于成层沉降区,3.99m以下属于压缩沉淀区,污泥浓度最高。二沉池内的水质分布证明了池内发生的生物反硝化作用,二沉池具有脱氮功能。
　　基于现场监测结果,进一步研究了二沉池数学模型。考虑二沉池内发生的反硝化反应,建立了二沉池一维反硝化模型。通过与实际结果比较,验证了模型计算的有效性,确定出一维模型中反硝化菌最大比增长速率的取值应为0.2d-1。
　　对二沉池二维模型进行研究,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对不同排泥方式和排泥量条件下周进周出二沉池内的流场进行数值模拟。基于二沉池实际的排泥方式,在建立几何结构时创建了三种不同的排泥出口。研究表明,以二沉池底部均匀排泥的方式建立几何结构,用来模拟周进周出式二沉池最为准确;当忽略剩余污泥量时,二沉池排泥量即为回流污泥量,回流比增大时,二沉池进水量和排泥量也随之增大,二沉池内的流态分布会更加有利于污泥沉淀。

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1 前言

1.1活性污泥法的发展状况

1.2活性污泥法

1.3二沉池的作用

1.4二沉池的研究状况

1.5二沉池池型的发展

1.6课题的研究意义、目的和内容

2 二沉池流速分布

2.1西安市第三污水处理厂概况

2.2测量仪器

2.3测点布置

2.4二沉池流速分布

2.5结果分析

2.6小结

3 二沉池SS分布

3.1生物颗粒的沉淀性能

3.2实验方法

3.3监测断面

3.4实验结果

3.5 SS总量计算

3.6结果分析

3.7小结

4 二沉池内的水质分布

4.1研究背景

4.2实验方法

4.3监测点布置

4.4实验结果与讨论

4.5小结

5 二沉池反硝化一维模型

5.1二沉池反硝化一维模型

5.2二沉池内各层的SS浓度计算

5.3二沉池NO3--N浓度计算

5.4二沉池内实际NO3--N浓度值

5.5误差分析

5.6模型参数改进试验

5.7小结

6 二沉池二维流场模拟

6.1计算流体力学

6.2 Fluent软件

6.3二沉池二维数值模拟研究

6.3小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2 展望

致谢

参考文献