初沉池一体化密闭除臭通风优化方案研究

摘要

随着国家经济不断平稳健康发展，居民对城镇臭气的处理和排放提出了更高的要求，处理好经济建设与生态环境保护的关系变得越来越重要。城镇污水处理厂常散发大量臭气，臭气收集和臭气处理逐渐成为现阶段污水处理厂提标改造的重要指标。本文针对污水厂初沉池臭气控制进行分析。　　通过分析被研究初沉池在臭气密闭收集方面存在的问题，本文提出了一体化初沉池臭气密闭收集方案，在此基础上搭建初沉池相似试验台进行实验。试验结果表明，初沉池模型内实现最低2.8Pa的负压即可保证密闭抽吸效果，不同二氧化碳气体通入量对模型密闭效果影响不显著。抽吸风量影响模型内臭气去除率，两者之间成负相关变化趋势，试验测试风量为100m3/h条件下，非搅拌和搅拌工况臭气去除率为48.4%和42.0%，250m3/h风量条件下非搅拌和搅拌工况臭气去除率为35.8%和29.8%。针对模型，低抽吸风量即可满足臭气去除率要求，从而降低系统臭气处理投资与运行能耗。　　根据模型设置参数，建立数值模型对初沉池模型内气体流动状态进行分析。数值计算结果显示，臭气抽吸支管下方区域气流组织主要受射流影响，臭气抽吸支管底部臭气浓度明显低于模型中部其余区域，100m3/h抽吸风量下臭气抽吸支管底部臭气浓度比周围区域小8.8%，模型中部臭气浓度比边壁高35.3%。在臭气抽支管上方区域，未受空气射流影响的区域也存在着臭气积聚，臭气抽吸孔上方区域整体出现“十字”形状低臭气浓度区。　　综合数值计算结果，本文提出了初沉池臭气密闭收集实际工程的设计和施工建议，包括利用低臭气换气量抽吸气体、合理设置补风口形状、设置随动旋转的臭气抽吸支管、合理布置臭气抽吸风口、合理设置补风口位置，为初沉池等圆形臭气散发污水处理构筑物提供参考。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 污水处理厂臭气密闭系统研究现状

1.2.2 污水处理厂臭气收集系统研究现状

1.2.3 研究不足

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2 初沉池臭气收集空气动力学理论基础

2.1.1 理想流体的假定

2.1.2 连续性方程控制下的气体流动

2.1.3 微分方程控制下的气体流动

2.1.4 恒定流动的伯努利方程

2.1.5 非恒定流动的伯努利方程

2.2.1 传质的概念

2.2.2 扩散定律

2.2.3 简化对流传质模型

2.3.1 CFD理论发展

2.3.2 CFD的工作方法

2.4 本章小结

3 初沉池一体化臭气密闭收集方案的提出

3.1 工程实例现状分析

3.2 初沉池臭气密闭收集装置调研结果分析

3.3 一体化臭气密闭收集方案的提出

3.4 本章小结

4 相似理论及模型试验原理

4.1 量纲分析

4.2 相似理论

4.3 力学相似原理

4.4 相似准则

4.5 模型律

4.6.1 流体流动状态条件假设

4.6.2 对流传质方程

4.6.3 相似性分析

4.7 本章小结

5 初沉池一体化密闭除臭装置试验台

5.1 试验台的搭建

5.1.1 试验台相似模型

5.1.2 有害气体选择

5.1.3 相似试验台构造

5.1.4 测试与控制系统

5.2 本章小结

6 初沉池臭气密闭收集装置相似试验分析

6.1 试验方法

6.1.1 试验台的搭建

6.1.2 系统密闭性能测试

6.1.3 试验调试

6.1.4 实验工况和实验步骤

6.2.1 密闭性能试验目的

6.2.2 密闭性能实验结果分析

6.3.1 臭气去除率实验的意义

6.3.1 臭气去除率计算

6.3.2 实验结果分析

6.4 相似试验台数值模型验证

6.4.1 数值计算结果与试验测试风速对比

6.4.2 二氧化碳体积分数数值计算结果与试验结果对比

6.5 本章小结

7 初沉池密闭收集系统数值模型

7.1 数值模型的建立

7.1.1 几何模型和网格划分

7.1.2 网格无关性检验

7.1.3 数值模型的参数设置

7.2 模型内空气流动情况数值计算结果分析

7.3 二氧化碳体积分数数值计算结果分析

7.4 模型内部负压数值计算结果分析

7.5 硫化氢气体去除数值计算结果

7.6.1 初沉池原型模型的建立

7.6.2 初沉池原型数值模拟边界条件

7.6.3 初沉池原型数值计算结果

7.7 工程建议

7.8 本章小结

8 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的专利

C. 作者在攻读硕士学位期间参加的竞赛

D. 学位论文数据集

致谢